大顆粒灰對SCR催化劑的堵塞及預防研究現(xiàn)狀分析

岳樸杰，雷 彧，周曉辰，陳 晟*，劉小偉，孟 磊，谷小兵

（1.大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司，北京 100097；2.華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室，湖北 武漢 430074）

0 引言

截至2020 年，煤炭占據(jù)我國一次能源消費比例高達56.8%［1］。同年火電全口徑發(fā)電設(shè)備容量為124 517 萬kW，占比56.6%。可見目前煤炭仍在我國一次能源生產(chǎn)與消費中占據(jù)主導地位，并且未來較長一段時間內(nèi)，我國的電力供應(yīng)仍將以燃煤發(fā)電為主［2］。燃煤電廠是我國氮氧化物（NOx）的主要排放源［3］，大氣中過量的氮氧化物（NOx）會危害動物的呼吸系統(tǒng)和植物的正常生長，同時會導致酸雨污染、光化學煙霧等環(huán)境問題［4］。當前燃煤電站脫硝技術(shù)路線包括催化分解法、選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法、酸吸收法等［5］。其中，選擇性催化還原脫硝技術(shù)（Selective Catalytic Reduction，SCR）以其成熟的工藝和較高的脫硝效率（高達90%）被廣泛應(yīng)用于燃煤電站氮氧化物（NOx）減排［6-9］。

隨著我國SCR 系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，SCR 系統(tǒng)維護及運行的問題日益增多［7-8］。SCR 系統(tǒng)通常采用高塵布置［10］，煙氣中含有較高濃度的飛灰顆粒，流經(jīng)SCR 系統(tǒng)時會造成催化劑堵塞和磨損，影響SCR 催化劑的使用壽命和脫硝性能。隨著燃煤電站運行時間的增加，催化劑的堵塞面積可達30%以上。催化劑堵塞時會大幅降低SCR 脫硝性能、導致氨逃逸增加以及空預器堵塞，嚴重時甚至會導致非計劃停機［11］。

煙氣中尺寸大于催化劑通道的大顆粒灰是引起催化劑堵塞的重要原因［12］。大顆粒灰堵塞催化劑入口后，進一步為細顆粒沉積創(chuàng)造良好的條件，引起更大面積的堵塞。同時大顆粒灰相較于飛灰顆粒動能更大，對催化劑的磨損、切削作用更強，可造成催化劑的機械損壞，影響催化劑的使用壽命［13-15］。基于上述事實，有必要深度剖析大顆粒灰對脫硝催化劑的影響機理，并尋找可行的防治措施，為SCR脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供參考。

本文首先對大顆粒灰的理化性質(zhì)和其對SCR催化劑的磨損、堵塞機理進行介紹，隨后介紹目前預防大顆粒灰危害催化劑的主要措施并進行對比分析。最后對全文進行總結(jié)，探討了未來SCR 系統(tǒng)煙塵防治的優(yōu)化方向。

1 大顆粒灰的性質(zhì)

大顆粒灰（如圖1）通常指燃煤鍋爐煙氣中尺寸在毫米以上的顆粒，俗稱“爆米花灰”，大顆粒灰的空氣動力學參數(shù)包括顆粒粒徑、密度、形狀因子以及阻力系數(shù)等參數(shù)［14］。

圖1 燃煤煙氣中的大顆粒灰[16]Fig.1 Large-particle ash in flue gas of coal burning [16]

大顆粒灰是一種形狀不規(guī)則、疏松多孔的顆粒［16］，表觀密度低。Cherkaduvasala［17］等人通過實驗測得大顆粒灰的平均表觀密度為534 kg/m3，平均實際密度為2 022 kg/m3，根據(jù)密度計算出大顆粒灰的孔隙率高達70%。

大顆粒物灰通常具有不規(guī)則外形，可用形狀因子來表征。Thompson and Clark［18］將不規(guī)則顆粒和同體積球體顆粒在雷諾數(shù)Re= 104情況下的阻力系數(shù)之比定義為形狀因子，但阻力系數(shù)難以通過實驗測定。球形度Ψ也是表征大顆粒灰形狀不規(guī)則特性的重要參數(shù)，定義為同體積的球體表面積和顆粒表面積的比值。Bagheri［19］等人將大顆粒灰近似為橢球體，提出了適用于疏松多孔的不規(guī)則顆粒的球形度Ψ表達式

式（1）中，dG為近似橢球體的平均幾何直徑，SAelip為近似橢球體的表面積。該表達式計算大顆粒灰的球形度誤差在20%以內(nèi)。

顆粒的阻力系數(shù)取決于其表面特征和周圍流體流動特征。目前對顆粒阻力系數(shù)的研究主要集中于球形顆粒，而對于表面粗糙的大顆粒灰，其阻力系數(shù)通常包括其等效球體的阻力系數(shù)和形狀修正系數(shù)。

等效球體通常被定義為與顆粒投影面積相同的球。Cherkaduvasala［17］等人基于大顆粒灰的等效球體模型，采用式（2）估計了大顆粒灰的阻力系數(shù)：

式（2）中，F(xiàn)D為大顆粒灰受到的總阻力，Ap為顆粒在垂直于流體流動方向的投影面積，V為流體相對于大顆粒灰的速度，ρf為流體密度。此外，可根據(jù)大顆粒灰在流體中的終端沉降速度Vt來確定其阻力系數(shù)，計算方法如下［20］：

式（3）中，ρs為顆粒的實際密度，ρp是顆粒的表觀密度，dˉ為顆粒沿3個軸向方向的長度平均值。

目前大顆粒灰的形狀因子及阻力系數(shù)尚未有通用計算方法，數(shù)值模擬中通常采用橢球模型或者球體模型來替代大顆粒灰，探究大顆粒灰動力學參數(shù)的準確測量方法，優(yōu)化目前的等效橢球模型和球體模型，對于提高數(shù)值模擬結(jié)果的準確性具有重要意義。

2 大顆粒灰磨損、堵塞催化劑機理

大顆粒灰在通過催化劑表面時，會撞擊催化劑造成表面磨損。撞擊包括垂直撞擊和切向撞擊，前者導致催化劑表面產(chǎn)生裂紋和塑性形變，而后者會產(chǎn)生切削力切削催化劑的表面。相較于飛灰顆粒，大顆粒灰動能更大，撞擊與切削過程共同作用導致嚴重的催化劑磨損問題［21］。夏力偉等［22］分析脫硝催化劑磨損原因時，指出顆粒的速度對催化劑磨損量的影響最大，顆粒速度越高，催化劑磨損程度越大，而降低煙氣流速會使飛灰顆粒更易沉積于催化劑表面［23］。

相較于磨損，大顆粒灰所造成的催化劑堵塞對SCR裝置穩(wěn)定運行的危害更大。催化劑堵塞機理主要有以下兩種［14］：一是由于大顆粒灰與催化劑通道尺寸接近，可直接堵塞催化劑的入口通道；另一種堵塞機理則是細小的飛灰被堵塞在通道入口的大顆粒灰所捕獲，在催化劑通道持續(xù)沉積甚至板結(jié)，形成面積較大的堵塞。在上層催化劑入口處，由于煙氣轉(zhuǎn)向、流場不均，積灰量通常大于下層催化劑，其中又由于內(nèi)彎處流速較低致使大顆粒灰在此處的堆積情況尤為嚴重。王遠鑫［24］對國內(nèi)某電廠進行了SCR 催化劑格柵堵塞情況分析，結(jié)果表明對大顆粒灰進行捕集，能有效地預防催化劑的堵塞。煙氣流速和粒徑是影響大顆粒灰堵塞和磨損催化劑的關(guān)鍵因素。煙氣流速增大會加劇大顆粒灰對催化劑的磨損，而流速較低時容易產(chǎn)生飛灰與大顆粒灰的沉積。

當前我國火電機組普遍面臨靈活性調(diào)峰的需求，部分火電機組經(jīng)常處于低負荷運行狀態(tài)。低負荷運行一方面爐膛溫度低會導致煤粉的不完全燃燒，更容易生成大顆粒灰；另一方面會降低煙氣流速使得大顆粒灰更容易沉積在催化劑層表面，加劇煙道內(nèi)積灰。大顆粒灰對催化劑的磨損、堵塞嚴重影響著SCR 催化劑的使用壽命和脫硝性能，亟需采取措施來預防大顆粒灰對催化劑的危害。

3 大顆粒灰防治措施

目前國內(nèi)外針對SCR裝置的大顆粒灰防治技術(shù)可大致分為兩類，一是對省煤器灰斗或局部煙道進行改造，通過增設(shè)擋板、導流板以及灰斗擴容等方式調(diào)整流場結(jié)構(gòu)，利用慣性將大顆粒灰從煙氣中分離出來［25］；二是在合適位置安裝帶孔大顆粒攔截網(wǎng)，在保證煙氣通過的情況下對大顆粒灰進行攔截［16］。

3.1 流場改造

通過在煙道內(nèi)安裝導流板、擴大灰斗和煙道等方式可改變煙道內(nèi)流場，使大顆粒灰在流場與慣性共同作用下，盡可能沉積在灰斗中。其中導流板一般布置于煙氣90°轉(zhuǎn)向的省煤器出口處，以使得大顆粒灰能夠有效地被導流板阻擋并導流至灰斗壁面。通過計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）手段可對導流板的結(jié)構(gòu)與布置方案進行設(shè)計優(yōu)化，以改善流場分布不均、催化劑磨損與堵塞的問題。沈丹［26］對安裝4 種不同形態(tài)的導流板（如圖2）的脫硝裝置內(nèi)部流場進行了模擬，結(jié)果顯示帶有弧度的直流導流板（即圖2（c）和圖2（d））對脫硝裝置內(nèi)流場的優(yōu)化效果最好。何瑩［27］應(yīng)用CFD數(shù)值模擬，分析了在水平煙道變徑處添加導流板前后的脫硝催化劑磨損情況，結(jié)果表明加裝導流板后，SCR 系統(tǒng)內(nèi)平均速度減小，壓力變化減小，降低了大顆粒灰對催化劑層的撞擊、切削作用，SCR催化劑磨損過重情況得到改善。

圖2 不同形狀的導流板Fig.2 Guide plates of different shapes

在省煤器灰斗附近合適位置布置擋板，也能夠改變煙氣和其所攜帶的大顆粒灰流動軌跡，將大顆粒灰導流至灰斗，使其更容易被灰斗所捕集，在一定程度上能防止大顆粒灰堵塞SCR 催化劑。趙大周等人［28］通過數(shù)值模擬手段探究了省煤器出口加擋板對除灰性能的影響，證明了該方式能有效捕集大顆粒灰并提高飛灰捕集率。圖3給出了加裝擋板前后大顆粒灰運動軌跡變化的示意圖。

圖3 加裝擋板前后大顆粒灰軌跡[28]Fig.3 Large-particle ash trajectory before and after baffle installation[28]

目前常規(guī)省煤器灰斗對大顆粒灰的捕集效率低的原因主要有兩點：一是常規(guī)灰斗邊緣與省煤器出口后壁位于同一水平面，使得大顆粒灰90°轉(zhuǎn)向時容易繞過灰斗進入水平煙道繼而進入SCR 裝置；二是常規(guī)灰斗底部深度較淺且流場分布不均勻，易出現(xiàn)已沉積顆粒被煙氣二次攜帶的現(xiàn)象。針對以上問題，可通過擴大灰斗深度、優(yōu)化灰斗外形等方式對灰斗進行改造，以提高灰斗對大顆粒灰的捕集效率。

張千等人［29］通過冷態(tài)物理模型實驗，發(fā)現(xiàn)相比于常規(guī)灰斗，擴容灰斗對粒徑在1 mm～3.35 mm范圍內(nèi)的顆粒捕集效率提升了20%，對粒徑大于3.35 mm 的大顆粒灰捕集效率提升了10%。灰斗擴容會使得轉(zhuǎn)向處的流場分布更為均勻，且煙氣流速相對較小，能夠促使大顆粒灰的分離。徐勁［30］采用數(shù)值模擬探究了灰斗擴容對顆粒捕集效率的影響，發(fā)現(xiàn)適當延長煙氣折角使顆粒盡量從后側(cè)進入灰斗可提高灰斗捕集效率（如圖4所示）。

圖4 省煤器灰斗改造前后顆粒軌跡[30]Fig.4 Particle track of economizer ash hopper before and after modification [30]

此外，美國巴威公司［31］設(shè)計了一種類似蝙蝠翅膀的折流型省煤器灰斗，該灰斗能實現(xiàn)98.9%的大顆粒灰脫除率。金理鵬等［32］提出了一種折線形后墻氣固分離攔灰技術(shù)，即在豎直煙道設(shè)立緩流煙道（如圖5所示），使大顆粒灰撞擊后墻時被彈進脫硝灰斗，增大灰斗對大顆粒灰的捕集效率，且對壓降影響很小（見表1）。

表1 不同大顆粒灰攔截網(wǎng)壓降與顆粒攔截性能[32]Table 1 Pressure drop and capture performance of different kinds of large-particle ash interceptor nets[32]

圖5 緩流煙道對大顆粒灰流動軌跡的影響[32]Fig.5 Influence of slow-flow flue on flow trajectory of large-particle ash [32]

通過流場優(yōu)化的措施來捕集大顆粒灰，系統(tǒng)壓降損失小，且后期維護工作少。但流場優(yōu)化措施尤其是導流板結(jié)構(gòu)和布置方案的選擇依賴于CFD模擬結(jié)果，若設(shè)計不當，顆粒捕集效率無法保證，且實行擴容灰斗、改造導流板等措施對電廠空間、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等要求較高，并非所有燃煤電廠都具有流場改造的條件，所以流場優(yōu)化措施的普適性較低并且成本較高。

3.2 安裝攔截網(wǎng)裝置

在煙道加裝大顆粒灰攔截網(wǎng)具有流場設(shè)計要求低、捕集效率高、改造方便等優(yōu)勢，是一種更高效的、更具普適性的分離大顆粒灰的方法。德國的斯蒂亞格公司最早在1996 年將大顆粒灰攔截裝置應(yīng)用于實際工程中［33］。目前，我國對于相關(guān)攔截裝置的研究與應(yīng)用也逐漸發(fā)展起來，已在國內(nèi)百萬機組選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)上成功應(yīng)用［34］。不同攔截裝置的設(shè)計和構(gòu)成部件較為豐富，但其中最主要的部件是用于捕集大顆粒灰的金屬攔截網(wǎng)。本節(jié)介紹攔截網(wǎng)常見結(jié)構(gòu)與開孔形狀、安裝位置以及預防磨損與堵塞措施。

3.2.1 結(jié)構(gòu)型式與開孔形狀

常見的攔截網(wǎng)型式主要有平板式和屋脊式兩種（如圖6），前者結(jié)構(gòu)簡單、便于布置、加工難度小且維護成本較低，但其造成的壓降較高；后者雖然造成的壓降較低，但是其結(jié)構(gòu)較為復雜，安裝和維護成本高［14］。汪洋等人［35］應(yīng)用Fluent軟件對平板式和屋脊式攔截網(wǎng)進行了數(shù)值模擬研究，研究結(jié)果表明：相比于平板式攔截網(wǎng)，屋脊式攔截網(wǎng)周圍的速度場分布更均勻，不會出現(xiàn)部分區(qū)域流速過高的情況，具有更長的使用壽命。兩類攔截網(wǎng)堵塞時均會造成局部速度峰值過大，加劇攔截網(wǎng)磨損，縮減攔截網(wǎng)壽命。基于此，Matte Bonne設(shè)計了一種如圖7所示的攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)并進行了CFD模擬。相較于原結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)增大了上部攔截網(wǎng)的傾斜角度，一方面使得大顆粒灰更易滾落，另一方面減小了攔截網(wǎng)上的速度峰值。模擬結(jié)果顯示，該結(jié)構(gòu)能夠有效改善攔截網(wǎng)堵塞現(xiàn)象［36］。

圖6 攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Structures of large-particle ash interceptor net

圖7 安裝攔截網(wǎng)后省煤器出口處速度分布云圖[36]Fig.7 Contour of velocity field at the outlet of economizer [36]

目前國內(nèi)針對攔截網(wǎng)的設(shè)計研究仍依賴于實驗測試與工程經(jīng)驗，缺少通用設(shè)計準則與理論依據(jù)，對于攔截網(wǎng)開孔形狀、煙氣流速、開孔率以及攔截網(wǎng)厚度等設(shè)計參數(shù)對攔截效率以及壓降的影響認識尚不深入。金理鵬等［32］通過SCR 冷態(tài)物理模型實驗和CFD 數(shù)值模擬的方法，研究了正六邊形、正方形以及長條形3種開孔形狀的攔截網(wǎng)的壓降特性（見表1）。

孟磊等［37-43］得出攔截網(wǎng)前后壓降隨攔截網(wǎng)厚度準線性增加的結(jié)論，并根據(jù)上述結(jié)果建立了模擬參數(shù)范圍內(nèi)的壓降關(guān)聯(lián)式：

式（4）中，n為攔截網(wǎng)厚度（單位m），U為攔截網(wǎng)附近流速（單位m s），χ為攔截網(wǎng)開孔率。攔截網(wǎng)開孔率和煙氣流速是影響攔截網(wǎng)前后壓降的關(guān)鍵因素，壓降大小約與煙氣流速的二次方成正比，與開孔率的三次方成反比；攔截相同粒度的大顆粒灰時，長條形開孔形狀的攔截網(wǎng)因具有更高的開孔率從而壓降更小。由此可知，設(shè)計攔截網(wǎng)時應(yīng)采用開孔率更高的開孔形狀。

3.2.2 安裝位置

省煤器灰斗出口處是最為常見的攔截網(wǎng)安裝位置［14］，一方面該處位于煙道轉(zhuǎn)向處，配合相應(yīng)的導流板或擋板可以有效地實現(xiàn)對大顆粒灰的捕集，另一方面該處位于省煤器灰斗附近，被攔截的大顆粒灰直接落入灰斗中，無需額外除灰裝置。然而轉(zhuǎn)向處的煙氣流速較高，攔截網(wǎng)所造成的壓降較大。金理鵬等人［32］通過實驗對比了在省煤器灰斗出口及后側(cè)豎直煙道安裝攔截網(wǎng)的攔截效果及壓降情況（見表1）。結(jié)果表明，攔截網(wǎng)安裝在省煤器灰斗出口處壓降更小，且攔截效率更高。對于攔截網(wǎng)安裝位置的選取，應(yīng)盡可能選擇在流場分布較為均勻的位置，避免局部壓降阻力過大及攔截裝置磨損不均，且靠近灰斗以夠降低清灰和維護成本。

3.2.3 預防磨損與堵塞

由于攔截網(wǎng)所處位置煙氣流速較高，攔截網(wǎng)長期運行會存在磨損問題。為了保障攔截裝置的使用壽命和攔截效果，實際工程應(yīng)用中往往會在攔截網(wǎng)表面噴涂耐磨材料以提升攔截網(wǎng)的耐磨性能，延長攔截網(wǎng)的使用壽命［14］。圖8給出了部分常見攔截網(wǎng)材質(zhì)及其適用流速范圍。

圖8 攔截網(wǎng)材質(zhì)適用流速范圍[35]Fig.8 Flue gas velocity ranges for different interceptor materials [35]

此外，攔截網(wǎng)通常配備相應(yīng)的吹灰器等清灰裝置以避免攔截網(wǎng)發(fā)生堵塞，保障其正常工作。常見的清灰方式主要有拉索振打、吹灰器吹灰等方式，其中拉索振打主要是通過固定在攔截網(wǎng)上的拉索將其抬起一定高度后釋放，使其與擋塊發(fā)生碰撞，通過撞擊產(chǎn)生的振動使攔截網(wǎng)上的大顆粒灰落入灰斗；吹灰器吹灰則是通過在攔截網(wǎng)上方合適位置布置吹灰器，實現(xiàn)對積灰的吹掃。實際應(yīng)用中可以通過攔截網(wǎng)前后壓降差來判定是否需要進行清灰，可以很好地實現(xiàn)裝置自動清灰。

3.3 不同大顆粒灰防治措施對比分析

上文分別介紹了不同大顆粒灰防治措施的作用原理及攔截效果。本節(jié)從設(shè)計成本、改造成本及維護成本3 個層面對兩種大顆粒灰防治措施進行對比分析。設(shè)計成本方面，流場優(yōu)化對于數(shù)值模擬的準確度要求更高，優(yōu)化結(jié)果的成功與否很大程度上依賴于模擬結(jié)果的準確性。由于流場改造主要是通過改變流場，讓顆粒在慣性作用下落入灰斗，所以尤其對大顆粒灰軌跡計算的要求更高。但是實際流場中煙氣流動情況復雜、大顆粒灰形狀大小不一等因素，使得要準確計算其運動軌跡的成本更高，而且流場改造的方式繁多，如何從其中選取合適的方式來防治大顆粒灰也缺乏設(shè)計準則，相較之下安裝攔截網(wǎng)的設(shè)計成本較低且攔截效果也更有保障。

改造成本方面，流場優(yōu)化往往需要對煙道或灰斗結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。一方面施工難度大、建筑成本高，另一方面并非所有電廠都有足夠的空間可供改造，而安裝攔截網(wǎng)裝置大多在原有煙道結(jié)構(gòu)上進行，主要在煙道內(nèi)部增加攔截網(wǎng)及其結(jié)構(gòu)件，該方法改造成本更低，大多數(shù)電廠都具備改造的條件，使得其更具普適性，有利于大范圍推廣。

維護成本方面，由于不存在自身堵塞問題，流場優(yōu)化措施往往壓降影響較小且維護成本低，而安裝攔截網(wǎng)裝置存在自身堵塞的風險，往往需要配置吹灰器一同使用以保障其正常工作，在一定程度上增大了其維護的成本。同時攔截網(wǎng)所攔截下的大顆粒灰也需要進行定時清理，這一點可以通過對攔截網(wǎng)的合理設(shè)計使攔截的積灰落入已有灰斗，降低部分維護成本。

綜上，研究認為安裝攔截網(wǎng)裝置相較于流場優(yōu)化是一種更具發(fā)展前景和技術(shù)經(jīng)濟性優(yōu)勢的大顆粒灰防治措施。為了更加直觀地對比不同防治措施之間的優(yōu)缺點，將各種大顆粒灰防治措施匯總于表2。

表2 不同大顆粒灰防治措施對比Table 2 Comparison of different mitigation strategies for large-particle ash

4 國內(nèi)外大顆粒灰攔截網(wǎng)應(yīng)用實例

國內(nèi)某2×350 MW的燃煤電廠機組受煙道安裝空間限制，選擇在省煤器灰斗出口和SCR 反應(yīng)器前豎直煙道內(nèi)傾斜布置平板式攔截網(wǎng)［35］。攔截網(wǎng)開孔率為56%，安裝處平均煙氣流速約為11 m/s。較高的開孔率及較低的煙氣流速使得正常運行時該裝置的壓降為50 Pa左右。由于該電廠的煙道組件較多，具有復雜的導流板組，使得想要在其原有基礎(chǔ)上進行流場改造的設(shè)計難度大大增加。而增設(shè)攔截網(wǎng)則對煙道所需的空間較小，對流場設(shè)計的要求較低，更適合在我國復雜的電廠環(huán)境中推廣使用。

國內(nèi)某2×1 036 MW 超超臨界燃煤發(fā)電機組同樣選擇在省煤器灰斗出口處安裝攔截網(wǎng)［16］。不同的是，該案例中攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式選用的是屋脊式攔截網(wǎng)，且材質(zhì)為帶涂層的不銹鋼沖孔網(wǎng)板，具有良好的耐磨損性能。該裝置正常運行的壓降同樣約為50 Pa，不僅實現(xiàn)了對大顆粒灰的有效攔截，還在一定程度上使得煙氣流速分布更均勻。此外，該套攔截裝置還配備了對應(yīng)的吹灰裝置，來解決攔截網(wǎng)的堵塞問題。在進行改造前，該電廠存在著催化劑堵塞及磨損嚴重、氨逃逸等問題。后續(xù)實際使用證明，該攔截裝置的投入使用在有效攔截大顆粒灰、提高催化劑使用壽命、降低氨逃逸率、改善速度分布均勻性等方面均發(fā)揮著穩(wěn)定的作用。

美國門羅電廠4×800 MW燃煤電廠機組采用CFD數(shù)值模擬的設(shè)計方法對原有流場進行優(yōu)化改造，通過加裝屋脊式攔截網(wǎng)并配合導流板組和混合器等完成了大顆粒灰防堵改造，并且實際運行效果良好。該案例一方面給出了多種攔截方案結(jié)合使用的大顆粒灰防治思路，另一方面也驗證了CFD技術(shù)在大顆粒灰攔截裝置設(shè)計中的可靠性。

5 結(jié)語

本文針對燃煤機組SCR 裝置大顆粒灰堵塞問題，闡述了大顆粒灰的性質(zhì)及其對脫硝催化劑的堵塞、磨損機理，介紹大顆粒灰動力學特性表征方法，隨后介紹了目前防止大顆粒灰影響SCR 催化劑的兩類主要措施，即流場改造和安裝攔截網(wǎng)裝置，結(jié)論如下：

1）煙氣流速和粒徑是影響大顆粒灰破壞催化劑機械性能的關(guān)鍵因素。大顆粒灰堵塞催化劑的同時，會為細小飛灰的沉積創(chuàng)造良好條件，引起堵塞面積進一步擴大，亟需采取措施來預防大顆粒灰對SCR 催化劑的危害，實現(xiàn)SCR系統(tǒng)的高效安全穩(wěn)定運行。

2）流場改造和安裝攔截網(wǎng)裝置是當前防止大顆粒灰堵塞SCR催化劑的主要手段。流場改造可使大顆粒灰在慣性作用下盡可能沉積在灰斗，該方法后續(xù)維護工作少，系統(tǒng)壓降損失小，但優(yōu)化方案依賴于CFD數(shù)值模擬結(jié)果的準確性，并且對電廠空間、內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所要求。安裝攔截網(wǎng)是捕集燃煤煙氣中大顆粒灰的有效措施，且安裝攔截網(wǎng)對燃煤電廠內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)要求低，相比于流場優(yōu)化措施具有更高的普適性，是更具發(fā)展前景和技術(shù)經(jīng)濟性優(yōu)勢的大顆粒灰防治措施。

3）攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，使用過程中還面臨著大顆粒灰堵塞、侵蝕濾網(wǎng)、攔截網(wǎng)前后壓降較大等問題，這些問題直接影響了攔截網(wǎng)裝置的運行成本及使用壽命。因此，設(shè)計一種耐磨性更好、壓降影響更小、不易堵塞的攔截網(wǎng)裝置以及優(yōu)化攔截網(wǎng)清灰技術(shù)為未來的研究重點。