一种用于锅炉SCR脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置的制作方法

本发明属于锅炉scr脱硝，尤其涉及一种用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置。

背景技术：

1、目前国内燃煤电厂大多使用无烟煤，在燃烧过程中极易产生大量灰分，不仅使得燃烧工况急剧恶化，并且产生的飞灰随着烟气经尾部烟道送至scr区，使得布置在省煤器和空气预热器之间的脱销反应器（scr）中的催化剂在高温和高尘的环境下工作，从而造成催化剂表面积灰与磨损等现象，妨碍了催化剂参与烟气中氮氧化物与氨水等还原剂的还原反应，使得脱硝效率低下。

2、脱硝效率低下，必然导致电厂烟气中氮氧化物含量超标。燃煤电厂在运行中所产生的氮氧化物对自然环境和人体健康具有极大地危害。虽然当前脱硝通过增大喷氨量能够使得脱硝出口nox排放浓度达标，但脱硝氨逃逸大的问题非常突出，造成下游空预器等设备积灰或腐蚀。因此，为了提高脱硝效率，降低污染物排放值，成为了锅炉scr脱硝技术领域所重点探讨的问题。

3、我国常用的防止飞灰影响催化剂的方法可大致分为3种，包括流场优化、安装拦截装置、设置吹灰器。

4、上述3种方法可同时进行，以达到全方位降低飞灰对催化剂工作效率的影响。但在资金有限且不耽误电厂运行的情况下，须进行综合对比分析，找出最优方案：首先，对于优化流场的方法，主要通过改造尾部烟道来实现。烟道改造通常需要包括以下 3 种方式：①安装导流挡板；②增设、改造灰斗；③烟道扩容改造。通过改造，反应器入口烟气流场基本分布均匀，可有效缓解催化剂因烟气流场不均匀而导致的积灰堵塞问题。但该方法对锅炉结构改动较大，成本较高，且烟气中如果含有较大颗粒飞灰（毫米以上级别的大颗粒灰），即使改变流场也无法防止大颗粒灰对催化剂的磨损等问题。其次，对于安装拦截装置，即在尾部烟道的恰当位置布置2 层不锈钢丝网，使其拦截烟气中携带的大颗粒焦渣和灰块，缓解因大颗粒灰渣引起的催化剂通孔堵塞和磨损等问题。但该方法存在一定的安全隐患，当不锈钢丝网长期在水平烟道中拦截灰尘时，不锈钢丝网自身会不断积灰结焦，如不定期及时更换不锈钢丝网，将导致水平烟道内部堵塞，引发重大安全事故。综上所述，流场优化和安装拦截装置并不是防止飞灰影响催化剂性能的最优解。

5、关于设置吹灰器，目前，国内外通常采用的除灰方式包括：传统的蒸汽除灰、高压水力除灰、新型的声波除灰。其中，传统的除灰方式是利用蒸汽、水等“射流物质”的动量直接冲击表面灰渣，但效果并不显著，一方面此类射流式吹灰其吹灰角度有限，无法实现大范围吹灰；另一方面，吹灰过程中所携带的水分更容易以灰分结合形成黏附性极强的粘结灰，加大了除灰难度。而新型除灰方式则是利用“声波”或“冲击波”所携带的交变能量直接或间接的作用于受热面表面，在交变应力的作用下使灰渣软化、剥离、脱落。

6、对此，中国专利（cn115888389a）公开了一种炭素煅烧烟气scr脱硝催化剂自动清灰装置及方法，其主要结构包括壳体、多个滤网、升降式活动挡板装置、催化剂前后压差监测装置、控制系统以及吹灰装置。其工作过程大致如下：控制系统判断多个滤网积灰超出预定值，发送指令执行吹灰操作，同时发送提升信号到执行电机，电机拉动堵塞板提升以开启所述催化剂间隙，灰尘在吹灰和催化剂间隙的通流双重作用下通过催化剂间隙以排出烟气出口。但是该装置有如下缺点，首先，间隙打开的过程中会有相当一部分未经处理的烟气通过间隙被排放到大气中，对环境造成一定影响；其次，吹灰装置的工作时间仅限于灰焦粘结后才开始吹灰，没有利用声波预防飞灰的粘结。所以这种吹灰方式对于松散的干松灰可起到一定的去除效果，但是由化学反应所生成的粘结灰却不能轻易去除。

7、同样的，中国专利（cn111013379a）也公开了一种降低scr脱硝催化剂积灰堵塞的往复式振动装置及其工作方法，通过在催化剂上部scr反应器前、后墙易发生积灰堵塞的区域布置可移动式防灰网，设置驱动装置实现上下移动，利用振动装置以及声波吹灰器的吹灰，实现降低催化剂积灰的目的。但是该装置虽然设置了防灰网，但防灰网宽度较短，仍然有相当一部分携带飞灰的烟气绕过防灰网进入scr反应器。其次，振动装置的振动过程中可能会使防灰网上的灰分颗粒再次抖落至scr反应器上，造成scr反应器上表面积灰。最后，声波吹灰装置的安装位置与scr反应器平行，存在吹灰死角，无法对scr反应器及内部催化剂层进行有效吹灰，容易造成内部灰堵以及scr催化剂磨损现象。

8、与上述诸类防止飞灰影响催化剂的技术相比，本专利推出使用压缩空气的用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置，通过声波转换装置产生声波，并经过蜗壳式扩放器放大，具有耗电、耗气量低，声能量集中，声波放大效果更优的特点。可有效解决scr中的催化反应器表面以及内部的积灰结垢等问题。极大提升了催化剂的使用寿命，极大提升了催化剂在脱硝反应中的工作效率，降低了氮氧化物的排放，保护了环境。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置，具体可涉及到燃煤电站的锅炉，特点在于设计了具有蜗壳式扩放器的低频高强声声流清洗装置，它主要包括发生器和蜗壳式扩放器。利用发生装置产生低频声波，声波能量经蜗壳式扩放器放大后传递到目标位置，在声场力的作用下将附着在催化剂表面的灰垢震落，从而提高脱硝效率，降低烟气中氮氧化物的含量。同时，在脱销反应器区间内形成振荡声场，使大颗粒飞灰在振荡流的交变应力作用下被打散细化，从而极大减小飞灰颗粒粒径，减小其对内部催化剂的磨损，提高催化剂的使用寿命。本发明所采用的蜗壳式扩放器相较于传统扩放器，有着流动损失小，声波能量集中于基频，声波放大效应更强的特点，有利于吹灰除垢，可广泛用于不同类型的电厂锅炉以及其他工业锅炉。

2、本发明提供了一种用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置，主要包括发生器和蜗壳式扩放器。

3、所述发生器包括壳体，在壳体的不同端面上分别开设有进气管安装孔、声波导管安装孔和传动装置安装孔；其中，进气管穿过进气管安装孔，其出气口从壳体内部沿轴线方向延伸至声波导管安装孔处；声波导管安装在声波导管安装孔处，并与进气管的出气口连通；驱动装置位于壳体内部，与传动装置连接，传动装置穿过切割盘安装在传动装置安装口处；传动装置连接驱动装置和壳体内设置的切割盘；切割盘沿声波导管横截面方向穿过声波导管；切割盘以转轴为中心，沿圆周方向开有均匀分布的小孔，在转动时能够对进气管的出气口喷出的气流进行周期性切割，从而产生声波；声波导管在壳体外侧与蜗壳式扩放器连接。

4、作为优选地，进气管安装孔所在端面与声波导管安装孔所在端面平行，且位于同一水平线上；进气管为直管。

5、作为优选地，声波导管为扩口式声波导管；右侧通过法兰与进气管连接，左侧通过法兰与蜗壳式扩放器连接。

6、作为优选地，驱动装置固定于壳体内部，其所在端面与进气管所在端面平行，驱动装置为变频电机。

7、作为优选地，传动装置安装孔所在端面与声波导管安装孔在竖直方向上处于同一端面；传动装置为传动轴，传动轴与变频电机和切割盘的中心轴重合；传动轴一端与变频电机的驱动轴连接，另一端与切割盘的转轴连接。

8、所述蜗壳式扩放器，与传统直扩放器相比，采用流线型结构设计，气流与壁面间几乎无机械摩擦，流动损失小，气声转化效率提高。此外，蜗壳式结构设计可使声波的能量集中在基频，有利于吹灰除垢。

9、本发明的有益效果是：

10、1.该燃煤电站锅炉scr脱硝催化剂积灰清洗的蜗壳式扩放器，通过用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置产生低频声波，在声波的激振应力下，可清除堆积在scr反应器上蓬松的干松灰。由于烟气中携带的碱性金属氧化物以及脱销反应过程中所产生的水分，使得灰分、水分以及碱性金属氧化物三者结合后粘结在脱销反应器及内部催化剂表面，形成粘结灰，阻断催化剂参与还原反应。要阻止粘结灰的结积，则必须要依赖于用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置所产生的高强声波，一方面，振荡的声场可迫使含有碱性金属氧化物的升华灰扩散到脱销反应器上的质量减少到最低限度，从而减少粘结灰的形成。另一方面在低频声的高能量的作用下粉尘不能积聚，可有效地阻止焦渣的生长。在脱销反应器运行过程中，由于高声强声波的声疲劳效应，在热态条件下，能使已经结成的大块焦渣逐渐剥落。

11、2.烟气中的灰分除了规则小颗粒外，还有大颗粒灰分，毫米以上级别的大颗粒灰主要通过磨损和堵塞的物理作用影响催化剂的机械强度和脱硝性能。飞灰的粒径越大其具有的动能也越大，这使得其对催化剂床层具有很强的磨损性能。大颗粒灰对催化剂的切削力要远大于规则的灰颗粒。利用用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置发出的强声波，在脱销反应器区间内形成振荡声场，使得处于声场内部的大颗粒飞灰在振荡流的交变应力作用下被打散细化，从而极大减小飞灰颗粒粒径，减小其对内部催化剂的磨损，提高催化剂的使用寿命。

12、3.用于锅炉scr脱硝催化剂的蜗壳式声波清洗装置是一种利用声波产生的震动来清除灰尘的设备。传统喇叭的喇叭体占用空间体积过大，且声音放大效果并不好，本发明中的吹灰设备采用了一种特殊的蜗壳结构，通过声波的传导和放大，将声波能量转化为震动能量，然后通过震动来清除灰尘。由于蜗壳的特殊形状和材质，当声波通过蜗壳结构时，声波能够在蜗壳内部产生共振，从而放大声波的能量。这种放大后的声波能量可以通过蜗壳的出口传递到需要清除灰尘的地方。当放大后的声波能量传递到目标位置时，它会产生强烈的震动，使得附着在物体表面的灰尘震落下来，从而实现清除灰尘的效果。总体而言，蜗壳式声波吹灰器具有清洁效果好、无需接触物体表面、操作简便等优点。

13、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。