摘 要... 2

大量积灰会引起的问题分析... 4

LPA格栅是常规清灰设备... 5

流场分布/灰分场分布... 7

保持催化剂清洁... 9

LPA格栅质量问题... 9

格栅质量保证... 11

保护性涂层... 11

局部高流速区域... 11

格栅孔的设计... 12

IGS的不同之处... 12

SCR反应器的清灰... 13

SCR系统中的蒸汽吹灰器... 15

蒸汽吹灰器清灰方式... 16

空气炮如何清洁催化剂... 18

创新的LPA辅助格栅... 18

总结... 21

参考文献... 21

1) Duck Creek项目介绍... 21

2) Ceram项目的推荐协议... 22

3) Babcock电力强调 LPA格栅设计的重要性... 22

4) B&W认为 LPA的形成“难以预测”. 23

5）为顶级发电企业独家供应格栅... 23

6）使用创新建模技术评估格栅... 24

7) Fuel Tech解决灰分分布问题，为用户节约数百万美元... 24

8) CORMETECH声明所有形式催化剂都会受到LPA影响... 25

9) Luminant Oak Grove电厂：一个警世故事... 26

10) Haldor Topsoe：糟糕的灰分场会使催化剂迅速失效... 27

11)避免灰分堆积问题：Kincaid电厂经验谈... 27

12) IGS研究LPA的形成与飞灰的腐蚀作用... 28

13)阿尔斯通指出LPA是一个系统问题... 28

15) Birchwood电厂声波清洗器和吹灰器的效果对比... 30

16)空气枪和声波角为电厂节约百万美元... 30

17) LPA主格栅级和辅助格栅能够避免积灰问题... 30

18)灰分清扫系统取得了广泛的成功... 31

19) DTE用 IGS格栅替代了所有V形 LPA格栅... 32

20)我们学到了什么？... 32

缩写词表

1.   IGS -- Integrated Global Services股份公司

2.   SCR --选择性催化还原

3.   LPA --大颗粒灰

4.   CFD --计算流体动力学

5.   US  --美国

6.   NOx --氮氧化物

大量积灰会引起的问题分析

中国大部分燃煤电厂锅炉都安装了SCR反应器。在过去的几年中，IGS拜访并调查了超过50家中国电厂，其中大部分SCR反应器都出现了 NOx去除率低、运行成本高和催化剂寿命短的问题。追根溯源，这些性能问题都可以归结于一点： 大量的积灰。过量积灰问题会堵塞催化剂，从而引发以下问题：

1)被迫停机进行停机清灰

2)锅炉运行效率下降

3)降低催化剂寿命

4)增加压力降

5)氨逃逸大幅增加

6)对催化剂性能造成直接的负面影响

                                                                        上图：中国SCR反应器积灰问题的一个极端案例。

在美国，与积灰问题相关的运行成本高达5百万美元（文献7），详见附件文献。造成燃煤电厂SCR反应器积灰问题的原因常常包括大颗粒灰（以下简称LPA），较差的流场分布/灰分场分布，不适合的清灰设备，燃煤质量以及较差的运行操作规程（文献 11）。

LPA格栅是常规清灰设备

LPA被认为是SCR积灰问题的最主要原因。在美国和欧洲，所有新装高尘SCR反应器都将LPA格栅作为常规清灰设备进行安装。

SCR反应器最早的商业应用出现在日本和欧洲。当美国开始大规模使用SCR反应器时，他们充分汲取了这些国家积累的经验和教训。那时 LPA格栅并不是标准清灰设备。很少欧洲SCR设备受到了LPA的困扰，但美国的情况确不同。美国的SCR运营人员很快发现大颗粒灰（LPA）是积灰问题出现的一个重要原因（文献5）。他们这样描述这个问题的：“或许在美国SCR发生的最严重且特殊的现象就是大颗粒灰（LPA）在催化剂表面的出现与聚集。”LPA普遍被定义为基准尺寸为4-7毫米的颗粒物，这些尺寸的颗粒物能够停留在催化剂的孔径之间（文献12）。换句话说，LPA的尺寸大于催化剂的孔径，会造成严重的积灰问题。美国南方公司（Southern  Company）的许多项目都遇到了LPA积灰问题并试图利用自身的工程技术解决这个问题。但最终他们所有的努力都失败了，直到南方公司开始与 IGS 开始合作。在  20年后的今天，南方公司主要采购IGS的LPA格栅，截止到2016年IGS已经在全球安装了约100个项目，相信这样的项目经验比其它所有格栅供应商的经验总和都更加丰富。

上图：LPA照片，由 Airflow Science提供LPA颗粒常规尺寸

LPA格栅一般都安装在省煤器出口灰斗处，从而避免LPA进入SCR反应器。由于LPA格栅能够在可接受的使用寿命时间内成功地避免积灰问题，因此 LPA格栅逐渐成为了SCR系统地常规清灰设备（文献2）。过去10年间投运的90%的SCR反应器中都安装了LPA格栅。这些LPA格栅的作用在美国和欧洲都受到了广泛的记录与认可。作为美国少数未使用LPA格栅的SCR系统之一，Plum Point电厂就遭遇了LPA引起的严重的积灰问题。直到安装了LPA格栅后，这个问题才终于得到了解决（文献 14）。

上图：正确的安装是任何  LPA格栅正常工作的关键

上图：安装IGS设备前Plum Point电厂SCR反应器

上图：安装IGS设备后Plum Point电厂SCR反应器

LPA形成的原因尚不清楚（文献12）且很难预测（文献4）。更令人困惑的是，当SCR系统早期在德国被应用时很少被发现LPA问题，但这种情并非是典型状况。总的来说，LPA的形成与燃烧过程、燃煤燃烧以及吹灰过程有关（文献4和9）。由于入炉煤的变化和负荷波动从而导致燃烧过程稳定比较难。但一般而言而高灰煤更有可能造成LPA的形成（文献4,8和10）。

在中国，许多电厂都是被动的选择燃煤，这在美国和欧洲被一般是不能被用户接受的，而且中国电厂的负荷变化更加频繁（文献8）。这些因素加速了LPA的形成，并造成了更多的催化剂磨损和腐蚀（文献10）。美国与欧洲电厂一般都签有长期供煤协议，而中国电厂的煤炭资源更丰富多变且价格更低。虽然欧洲的政治环境已导致机组负荷变化波动大，但在中国运行SCR反应器仍然要比在美国和欧洲困难得多。

有文献指出，蒸汽吹灰器能够吹走4-7毫米尺寸的颗粒物。但是如果SCR反应器未安装LPA格栅，这些LPA大颗粒就会引起催化剂的堵灰（文献 9）。

流场分布/灰分场分布

CFD建模是SCR反应器中管道系统和导向叶片设计的有效工具，但同样存在着一些问题，比如燃料的变化和机组负荷波动大（文献6）。CFD建模的准确性以及运行人员对 SCR反应器的专业经验也是至关重要的。否则， CFD建模可能给出不准确的结果数值（文献6）。此外，想非常准确的为飞灰建模也非常困难。许多反应器发生积灰问题都是因为灰分没有按照预想不积灰的方式进入反应器（文献   6和7）。这个道理和河水拐弯时一般会在弯道内侧堆积小沙洲是一样。哪个区域的流速较慢，就容易造成灰分积灰。过低的烟气流速会大幅地增加积灰问题出现的概率。在大多情况下，过低的机组负荷会造成烟气灰分在水平烟道内进入SCR反应器的转弯前的地方形成沉降。当  SCR反应器负荷重新升高时，灰分又被气流重新吹走，并在距离弯道最近处的位置堆积起来。

采用CFD建模技术解决现存反应器中的积灰问题成本很高，因为这需要改变烟道系统。在很多情况下，由于灰分还具有粘性，所以即使这样改也收效甚微（文献17）。粘性灰分在高钙的煤种中非常常见。而美国PRB煤种中常常有较高的钙含量（恰恰和中国西南区的煤种及新疆地区煤种类似）。许多SCR运行电厂还尝试了使用更大孔径的催化剂或改用板式催化剂尝试来解决积灰问题，但两种方式在实际应用中都无法取得满意效果。Duck Creek（文献1）和Wygen（文献17）和许多其它项目都调尝试更换催化剂的孔径和/或类型（蜂窝换板式催化剂），但最终都未能改善积灰问题，直到他们更换了各自的清灰设备。因为这些策略的失败是基于错误的假设造成的。

第一个假设是更大的催化剂开孔能使更多灰分通过催化剂，从而减少积灰的发生。这是一个直观的感觉，但在实际生产中并不适用，并且还会牺牲脱硝系统的脱硝潜力。不但积灰问题没有得到缓解，而且由于减少了催化剂的设计比表面积，项目将难以满足环保排放标准。

第二个假设是板式催化剂能够更有效地防止积灰问题，并能够在高灰分负荷条件下更高效地运转。但是美国康宁催化剂公司（Cormetech）对催化剂种类的深度研究否定了这一假设，并得出结论是板式催化剂和蜂窝式催化剂在高灰分负荷条件下会受到同样的影响（文献 8）。与假设一样的，更换催化剂类型在实际生产中无法减轻积灰问题并还会牺牲系统的脱硝潜力。

Kincaid发电厂的例子进一步反驳了解决电厂积灰问题需要更大孔径催化剂或板式催化剂的论点（文献8）。Kincaid发电厂在升级了声波吹灰器并安装了空气炮后成功解决了积灰问题，同时还更换了更小孔径的催化剂并减少了反应器中催化剂的层数。采用合适的清灰设备，而不是催化剂的类型，才是解决积灰问题最好的方法。

有将近 30个烟气流场/灰分场分布不好的SCR反应器被改装后安装了空气炮。在所有改造的反应器中，空气炮都解决了由烟气流场/灰分场分布不好造成的积灰问题（文献18）。通过空气炮的反复吹扫，将灰分吹到流速更高的区域，从而使灰分通过SCR反应器而不会积灰。有一个未安装LPA格栅的反应器安装了空气炮，但它只是将积灰问题从前墙区域移动到了反应器中间区域（文献1）。空气炮的吹扫气流仅仅是将LPA大颗粒灰的堆积从一个位置移到了另一个位置。因为空气炮本身并不能完全清除由于燃烧等因素造成的LPA大颗粒灰，而仅仅是移动了它的位置。如果确认是LPA给系统造成了积灰问题，那么空气炮只能缓解问题但无法彻底解决积灰问题。

上图：Sandy Creek电厂的SCR反应器。

空气炮的安装将灰堆移动到了反应器的中部

空气炮在解决SCR反应器中流场和灰分场分布不好的问题时获得成功后，这给美国SCR项目增加了一种新的清灰标准（文献18）。最近新建的四座燃煤SCR系统都在技术协议中必须包空气炮设备，而下一个SCR新建项目也在技术协议中要求空气枪的安装。

保持催化剂清洁

到目前为止，共有三种被广泛认可的系统能够控制  SCR系统催化剂中灰分的积灰问题：LPA格栅，蒸汽吹灰器以及声波吹灰器。

LPA格栅是美国和欧洲每一个SCR系统的标准配置。这是由于它解决了许多SCR系统中的LPA大颗粒灰引起的堵灰问题。目前，避免LPA大颗粒灰给SCR反应器造成堵灰问题的唯一方法就是防止LPA进入到SCR反应器，而只有能够耐磨、阻力低和不容易积灰的LPA格栅才可以达到这个要求（文献19）。由于这几个关键的问题，所以必须使用质量过关的LPA格栅才能保护更加重要的SCR反应器，这一点非常关键。

LPA格栅质量问题

决定LPA格栅质量最重要的因素有两点：性能与寿命。性能指的是格栅防止  LPA大颗粒进入SCR反应器的能力，而寿命指的是格栅能够在工况情况下使用时间。格栅的质量（指性能和寿命两方面）常常会受到以下三个变量中的一个或多个的影响而被削弱：灰分浓度，烟气流速和磨损常数。接下来我们将对这三个变量分别进行讨论。

Haldor Topsoe通过以下方程式1来定义催化剂的磨损速率（文献10）

其中：

mi =尺寸间隔为i的组分质量

dp,i=平均粒径

Ia,i=磨损指数（跟矿物成分有关）

Vi  =流速指数

Babcock Power通过以下方程式2来定义LPA格栅的磨损速率：

E =CMV2.5

C =常数

M =灰分颗粒浓度（磅/立方英尺）

V =流速

磨损的真正关系可能是这些方程式的结合。因此，接下来的讨论将综合考虑方程式 1和方程式2中的变量。灰分浓度（以上方程式中的dp,i, mi, Ia,i , M）

灰分浓度会通过多种不同方式增加磨损。结合方程式 1和方程式 2可以得出三个灰分浓度的派生的、颗粒构成（子I）变量：颗粒尺寸（以及产生灰分的总d量和（mM），所有这些都与磨损度构成正向线性关系。灰分成分和灰分的总量是行业内最经常遇到的问题（文献10）。硅含量高的燃煤会产生更坚硬的灰分颗粒，从而增加其磨损性，加快磨损。灰量大的燃煤会增加磨损速率，这是因为它会使格栅接触到更多的灰分颗粒。在文献10中，Haldor Topsoe发现大部分中国燃煤锅炉燃烧的是高灰分煤（其中许多又有很高的硅含量），使LPA格栅更容易被磨损。

流速（以上方程式中的Vi3 ,V2.5）流速是与磨损影响最大的一个变量。

Haldor Topsoe定义流速与腐蚀度成正向三次方指数关系，而Babcock Power则定义流速与磨损度成正向2.5次方指数关系。因此，很小的流速增加就会对格栅磨损度造成很大的影响。如果灰分颗粒具备以上提到的其它会增加磨损度的特点，那么流速与磨损度的影响可能会更为剧烈。

腐蚀常数（以上方程式中的C）

LPA格栅一般安装在一个极为恶劣的工况环境中：省煤器的出口处。因此，格栅无时不刻地暴露在一个类似喷砂环境作用下。无论烟气流速或灰分特性，一定的磨损率是肯定存在的。

格栅质量保证

要生产高质量的格栅，首先要了解以上讨论的这些问题。其次，同时也是更具挑战性的一个步骤是设计和制作一个既耐用，又能够很好地保持通流性能和气流特性的  LPA格栅。一个普通   LPA格栅和一个质量超群的   LPA格栅之间的差别在于能够足够长的格栅寿命、最强通流效果并对气流影响最小的精细设计细节。总的来说一个高质量的格栅必须具备以下设计特点：保护性涂层，局部高流速区域以及特殊的孔空洞设计。接下来我们分别加以讨论这些问题。

保护性涂层

大部分人认为保护性涂层是影响格栅寿命最重要的因素。高效的保护涂层能够对格栅通孔表面提供高质量的保护作用。由于气流通过格栅穿孔时的加速度非常大，因此这一区域是最需要保护的。只有高质量的涂层才能保护  LPA格栅不会过早失效。IGS环境公司无与伦比的专利保护涂层已被证明比其它任何涂层质量至少高出两倍以上。检查报告1和2通过详细对比，显示格栅寿命被延长了5年之久。保护涂层的质量会直接影响到格栅制造商所提供的质量保证年限。

上图：保护涂层对格栅寿命起着关键作用

局部高流速区域

因为与磨损速度呈指数关系，所以流速是对磨损影响最大的变量。LPA格栅在设计过程中必须将流动阻力降到最低，因为流动阻力会造成某些局部流速太快，或局部高流速区域。被限制的气流会产生局部高压，使气流绕过障碍物继续流动，造成局部速度升高至平均速度的甚至三倍以上。根据方程式 1和方程式2，3倍流速可能造成高达9倍之多的磨损速度需要注意的是将流动阻力降低至最低水平对于  LPA格栅的框架设计至关重要。框架有助于支持格栅，但可以通过巧妙将框架和支撑结构设计在格栅的下游位置来最小化减小阻挡对对气流的影响。这样做同时可以在高压区域和格栅表面之间保持适当的距离。IGS环境公司对格栅及其附属结构的专利设计刚好可以达到这样的目的。这样的设计不仅能够将流动阻力降到最低，还能够避免这些阻力对格栅表面造成的影响，从而避免局部高流速区域的出现。

格栅孔的设计

格栅孔的设计对LPA格栅的性能也起着重要的作用。穿孔的形状必须最大可能的保证开孔率，从而提供最佳的通流能力。IGS环境公司通过使用六角形的穿孔设计和特殊设计的专用设备加工及工艺来达到这样的要求。与其它形状的穿孔相比，六角形的穿孔设计能够更加有效的避免LPA大颗粒灰通过格栅，从而提供了最佳的通流能力。而专用的加工设备及工艺能够使格栅上的穿孔排列更加紧密，从而保证最大的开工率（>=61.9%）的同时减少平均通流流速和压力降。这种高效设计的多孔板能够极大地延长格栅的使用寿命。

上图：六角形多孔板

IGS的不同之处

IGS一直致力于持续不断地优化  LPA格栅的设计和制造技术。其中，二级涂层是我们最近实现的创新改进方案。二级涂层特别适用于高灰分项目。二级涂层能够保护第一层涂层，并可以应用在磨损出现的设备中，从而延长格栅使用寿命，更重要的是能够进一步保护SCR反应器。

因为二级涂层是专门为保护现有涂层而设计的，所以它在高质量涂层上应用时才能发挥最大作用。在无效涂层上添加一层保护层的优化作用相当有限。二级涂层应当应用于整个格栅，并会带来如下好处：

1. 二级涂层能够对格栅提供多一层保护。实验室测试结果显示它提供的保护作用比碳钢高两倍。对大多数设备而言，该保护可以维持 2-3年的时间。只有在这一层涂层被磨损掉以后，第一层涂层才会倍暴露在环境当中。第一层涂层的作用是保护金属格栅，而二级涂层的作用是保护第一层涂层。

2. 二级涂层可以应用于已经在使用的格栅上。理论上讲，在适当的检查和防护维修保养下，二级涂层可以永久性的延长格栅的使用寿命

3. 二级涂层为格栅制造了一层光滑的表面，帮助防止积灰问题的同时能够及时提示磨损情况的发生。这对于管理众多终端用户设备的忙碌的维护团队来说尤为重要。

SCR反应器的清灰

SCR反应器的清灰第一种方法是传统耙式蒸汽吹灰器。在SCR市场刚刚出现时，这类清灰方法在欧洲应用广泛。耙式蒸汽吹灰器能够伸到SCR内部，利用垂直喷出的高压蒸汽来清扫停留在催化剂上的积灰。中国使用蒸汽吹灰器的作为SCR反应器清灰设备的比例比美国高很多。有的时候蒸汽吹灰器不但不能清灰，还会加剧清灰。

声波吹灰器是第二种SCR反应器清灰方法，它利用高能声波的空气粒子引起催化剂表面的灰分颗粒振动从而减少灰分停留在催化剂上表面。使用声波吹灰器的方法在21世纪初在北美开始被用户接受。因为得知欧洲用户在SCR反应器使用蒸汽吹灰器时遇到的种种问题，美国一些电厂开始尝试使用声波清灰器进行SCR清灰。刚开始美国一些电厂做了很多肩并肩的蒸汽吹灰器用来与声波吹灰器进行比较（文献15）。

                                                         Birchwood发电厂安装的蒸汽吹灰器                   Kincaid发电厂安装的声波吹灰器

 这种直接的对比最终证明声波吹灰器能够达到与蒸汽吹灰器相同甚至更好的清灰效果。而它还有安装成本低、运营和维护成本低等其它优点（文献  15）。

在当今全球市场中，有超过3000个SCR反应器已经成功地使用声波吹灰器进行清灰工作。使用声波吹灰器进行清灰的项目比使用蒸汽吹灰器吹灰器的项目多得多。许多项目都用声波吹灰器替代了  SCR系统中的蒸汽吹灰器，但据我们所知，还没有一个用户用蒸汽吹灰器替代声波吹灰器。虽然蒸汽吹灰器和声波吹灰器都有许多成功的应用，但仍有许多  SCR反应器会遇到积灰问题的困扰。有些项目同时采用了这两种清灰设备但仍然会出现积灰问题（织金电厂及西南区很多电厂就是这种情况）。据报道，在美国有50%以上的PRB项目会遇到积灰问题。

如上所述，有些SCR反应器同时安装了蒸汽吹灰器和声波吹灰器，但反应器仍然会出现积灰问题。所以最关键问题的是要分析清楚引起积灰的原因，从而应用合适的解决方案；Oak Grove就是一个这样的典型案例（文献9）。

 上图：Luminant Oak Grove项目中的有LPA造成的堵灰问题。

采用蒸汽吹灰器更加剧了这一局面。用户最终使用IGS公司的LPA格栅解决了问题。详情请参见文献9。

当灰分特别高的烟气气流流经小面积催化剂时，灰分会将催化剂覆盖。而采取向被灰分覆盖的催化剂直接用类似蒸汽吹灰方式会造成堵塞，就像装了太多物料的灰斗一样。这时安装振动器往往只会使物料堆得更加紧密。所以催化剂能通过处理的最大灰分量是有最大限值的，灰分越少，积灰概率就越低。由于特定燃煤产生的灰分量是无法精确控制的，因此要避免灰分完全覆盖催化剂就需要定期的清灰工作。

为了解决这些问题，第四种催化剂清灰方式出现了：空气炮（也称为空气炮吹灰系统）。空气炮常常与声波吹灰器同时安装配套适用（文献16）。空气炮能够喷射沿着催化剂上表面水平方向的压缩空气来将灰分从催化剂表面扬起，使其重新回到烟气气流中。该系统的中心设计理念是将积聚在催化剂表面的积灰脱扬起，而不是像蒸汽吹灰器一样试图使灰分硬性挤压穿透催化剂的空隙。该空气炮系统是专为这一清灰目的进行设计的。

空气炮作为一个充满压缩空气的气罐，由一个触发控制组件控制。当组件被打开时，其储存的压缩空气就会从与气罐连接的一个特殊设计的出口喷嘴中喷出。在喷射过后，喷发组件关闭，气罐自动重新充满气体等待下一次喷射。空气炮吹扫系统被一般都是安装在出现积灰问题的SCR反应器上，这些有问题的SCR50%的反应器都出现了积灰问题，有些情况下甚至因为过高的压力降和糟糕的脱硝效率而需要锅炉停机（文献1和18）。许多科技文献都描述了空气炮的成功应用。而安装此类设备的投资回收期通常不超过3个月（文献  16）。有很多人认为烟气流场/灰分场分布不好是排在大颗粒灰（LPA）之后的造成严重积灰的第二大原因（文献  11）。烟气流速低和大浓度灰分会覆盖催化剂造成堵灰。在烟气流场/灰分场分布都比较好的一些SCR，可以完全避免低流速区域和过高灰分浓度，是不需要安装清灰设备的。但这只是极少数情况。环顾全世界，有些燃煤锅炉作为主力机组运行，而有些燃煤锅炉作为调峰机组运行。这些调峰机组负荷的波动会很大程度上增加积灰问题发生的可能。有些常年作为主力机组运行的SCR在长期一直没有发生过积灰问题，可一旦开始作为调峰机组运行后也开始出现大量积灰问题。因此，清灰设备有效的关键在于如何应对机组运行过程中的负荷波动变化，低烟气流速以及高浓度灰分的这几个综合问题。空气炮是专门设计并解决这些问题的专用清灰设备。与蒸汽吹灰器相比，空气炮系统的优势包括：

1)更好地SCR反应器清灰当量。

2)降低氮氧化物排放。

3)延长催化剂的使用寿命，降低磨损造成的损坏。

4)避免在SCR反应器内部使用大型设备，降低对烟气流场的干扰，减少积

灰的可能。

5)避免向系统中带来湿气。

6)降低安装成本。

7)降低运行成本。

8)降低维护成本。

SCR系统中的蒸汽吹灰器

多数安装于SCR系统的蒸汽吹灰器都使用了一种“耙式”蒸汽吹灰器。在这类吹灰器中，一根根的耙杆上布置的喷嘴会周期性地清扫  SCR反应器中每一层催化剂的上表面。随着“耙杆”的移动，耙杆上的喷嘴会将蒸汽朝下向催化剂进行喷射，二者距离一般大概在12到  18英寸之间(30cm-45cm)。该蒸汽流吹扫在防护网和催化剂模块上，从而清除催化剂表面的积灰。

整个耙杆上平均分布了许多喷嘴，从理论上能够清洁整层催化剂表面。喷嘴的位置和数量以及蒸汽的压力需要根据各个项目的具体情况进行计算。一般来讲，耙杆和多个喷嘴会在吹灰器上形成一个“树”状结构。通过特殊设计，多个喷嘴能够一次性清洁反应器的很大一部分积灰。

当每一组蒸汽吹灰器完成了各自的一轮清灰任务，常常会在  SCR反应器中通过多至8米（约26英尺）的距离，然后会向反方向运动，耙杆会回到它的初始位置，即SCR反应器的内壁处。虽然系统会回收至反应器内壁，但耙杆和喷嘴仍然会处于  SCR反应器之中，长期暴露在高热、告诉气流和高灰环境之中，干扰气流的流动。即使是在对系统影响最小的设计中，吹灰器的存在仍然会干扰气流的流场并将部分催化剂遮挡在耙杆之下。

蒸汽吹灰器清灰方式

对于蒸汽吹灰器的清灰方式，许多人都有一种误解。蒸汽吹灰器的最根

本作用并不是清洗整个催化剂，而仅仅是清洗催化剂表面上方到防护网的积灰（二者距离为  0.5-1英寸）。如果想要进行更深入的清灰则需要更大的蒸汽运行压力，但这可能也会很容易损坏昂贵的催化剂模块，并且这种情况在很多项目中都有已经发生过。每一个喷嘴将蒸汽向下以圆锥状的形式喷射出来，蒸汽流被直接喷射在安装于催化剂上方的防护网上。虽然防护网能够对催化剂被人踩坏，但对于强力的冲击性蒸汽喷射，它的保护作用微乎其微。向下喷射的蒸汽流喷射在防护上会形成涡流效应。涡流效应能够将防护网上聚集的积灰带起离开防护网，并随着气流穿过防护网到催化剂表面。喷射蒸汽在有效的清洁防护网积灰及损坏催化剂之间的界限区别非常细微。蒸汽压力过低（当量过小）将无法起到清灰目的，而蒸汽压力过高（当量过大）则会损坏催化剂。

另外，涡流作用会造成多方面的问题。首先，当灰分保持直线运动时就不容易造成积灰问题，但涡流作用使灰分不再按照直线运动，从而增加了积灰出现的可能。另外，催化剂能够承受的灰分浓度是有一定上限值的。在大多数情况下，建议的吹灰器运行频率是每班一次。在运行过程中，吹灰器系统每  12小时将堆积的积灰搅动一次。这一清灰过程会造成瞬间的“灰分风暴”，这会大大增加瞬时灰分浓度，这可能超过催化剂所能承受的通灰能力。这种更大的灰分浓度会增加反应器中催化剂上积灰发生的可能。每个SCR系统中催化剂的设计都需要考虑许多因素，其中包括灰分浓度。通常不频繁的吹灰器工作方式会增加瞬时灰分浓度（灰分风暴），当浓度超过催化剂的设计极限值时，就会造成积灰现象的发生。

这与许多物料处理过程中的灰斗装置遇到的问题很类似。当灰斗中的物料过多时，物料将覆盖整个灰斗，造成堵塞。这正是许多SCR系统中遇到的问题。很明显，当灰分浓度被控制在催化剂的设计极限值内时，积灰问题发生的可能性就会大大降低。

在耙式吹灰器系统中，从排列在耙杆上的喷嘴中喷出的蒸汽方向是向下的。虽然耙杆本身以水平方向从催化剂表面移动，但清洗力是垂直朝向催化剂的。这在灰分浓度过高时会造成一定的问题：吹灰器常常造成物料的压实，而不是为打开一条通道。

在SCR系统中运行吹灰器需要对蒸汽的压力进行小心地控制与监测，避免对催化剂造成破坏。蒸汽吹灰器制造商的说明书一般会这样写道：“在SCR反应器中，吹灰器的喷射压力必须得到小心地监控，从而避免不充分的清灰（喷射压力可能过低）和避免对反应器催化剂造成过量磨损（喷射压力可能过高！）。”有些反应器中催化剂上的磨损作用非常严重。

催化剂是一种消耗品。催化剂的更换成本非常昂贵，因此必须非常小心来保护每一个催化剂模块。此外，催化剂的磨损还会造成其它方面的问题，例如对烟气流场形成扰动，从而造成更加严重的积灰问题。

另一个比较严重的问题是蒸汽向  SCR反应器中带来的湿气（文献   9）。湿气的存在会影响灰分的特性。因此，一定要小心地设计和控制蒸汽喷射从而避免将浓凝结水喷进反应器，对催化剂和吹灰器本身造成严重的损坏。很多种燃

煤在添加了湿气后会使灰分变得像混凝土一样坚硬（文献  9）。当这种情况发生时，灰分的硬度会超过催化剂本身，清灰过程将必然对催化剂造成损坏。

蒸汽吹灰器的运行成本可能会很高。使用蒸汽吹灰器对  SCR进行清洗会造成“额外”蒸汽消耗，降低发电厂的耗热率与效率。电厂的清灰设备中消耗的蒸汽越多，能够用于驱动涡汽轮机和用于发电的蒸汽就越少。由于蒸汽的成本远高于压缩空气的成本，与声波吹灰器相或声波吹灰器与空气炮结合时比较时，尽管蒸汽吹灰器运行频率更低，但它的运行成本仍然会更高。

在待机状态下，蒸汽吹灰器仍然处在气流中，暴露于高热、气流和高灰中，并且会干扰气流的流场。即使是在对系统影响最小的设计中，吹灰器的存在仍会造成干向，将催化剂遮挡在耙杆之下。

吹灰器安装成本高昂是由以下几个因素造成的（文献15）：

1.蒸汽管道的安装费用昂贵。

2.吹灰器的重量非常大，因此一般都需要对SCR反应器结构进行加固。

3.吹灰器设备长度很长，在SCR反应器外部需要留有较大的空间方便安装。

4.吹灰器的运营成本高昂。

5.吹灰器的维护成本高昂。

吹灰器设备有许多活动部件，而大多数电厂将其视为高维护设备。有些电厂则忽略了对系统的必要维护，因而会造成了严重的后果，包括：损坏催化剂，降低锅炉负荷，增大压力降，增大氨喷射量。

空气炮如何清洁催化剂

在 SCR反应器中，空气炮能够提供水平方向的清灰作用，清扫整个催化剂的表面。与安装在催化剂上方大约1英尺垂直向催化剂喷射蒸汽的吹灰器不同的是，空气炮能够清扫催化剂的整个表面。空气炮喷出的压缩空气能够清扫整个表面，将催化剂表面的任何物质吹起并使灰分重新进入气流当中。相对于使物质通过催化剂的开孔（如吹灰器蒸汽所做的那样），任何堆积的灰分将被整个吹起。小尺寸颗粒将被吹入烟气流重新被带走。即使是较大尺寸的灰分——从LPA格栅中逃脱落在在催化剂上的大块状积灰，或在导流板或整流格栅处连续板结，直到达到“临界重量”后掉落的大块灰——也会被清扫成小颗粒后重新回到烟气气流中。保持灰分的流化状态——长期持续的小当量的运动，而不是大量灰分每隔12小时才运动一次——能够帮助提高SCR系统的效率（文献18）。

SCR反应器中灰分清灰系统的目的是使灰分重新回到烟气流中。空气炮将灰分重新进入烟气气流，最后被气流携带通过催化剂。将灰分从催化剂上表面吹扫扬起的好处很多，包括：

1)避免用垂直清灰方式清扫催化剂表面的积灰，减少对催化剂的的损害。

2)它的运行使用的是厂用压缩空气，运行周期间隔是30分钟而不是  24小时。这种周期性的清灰周期每次清灰的灰分量大大降低，避免了灰分的堆积，确保灰分浓度不会超过催化剂的空隙通灰能力设计极限值。

3)压缩空气的使用成本远远低于蒸汽的使用成本。

上图空气炮清扫的CFD模拟图

创新的LPA辅助格栅

IGS公司LPA辅助格栅是采用独一无二专利技术的最新型SCR反应器清灰设备，该辅助格栅系统用于替代原催化剂模块上方的金属防护网，还可以很好的防止人踩坏催化剂。

上图：Wegen项目中安装的辅助格栅，该格栅提供了更出色的物理防护作用，并能增强在线清灰设备的清灰效果

辅助格栅不但能保护催化不被损坏，还能保持催化剂的清洁，它的工作原理如下所说：

1. 辅助格栅能拉直并整流气流的方向，从而进一步改善流场分布；

2. 辅助格栅的光滑表面能够减少积灰的聚集及板结，使用光滑表面避免积灰问题的技术在电力行业已被广泛应用与接受；

传统金属防护网的流场均布模拟结果                                  IGS专利技术的辅助格栅流场模拟结果

整个SCR反应器采用IGS辅助格栅的流场均布模拟结果

3)辅助格栅还能够提高声波吹灰器的清灰性能。光滑的表面能够使格栅上的灰分在声波吹灰器的振动下更容易被移动。传统的催化剂金属防护网表面粗糙，容易造成灰分的堆积，使灰分在声波吹灰器的作用下形成灰堆。这在反应器中低流速区域尤其常见。在一些情况下，积灰问题的原因是过量的灰分。但是，还有研究表明，低流速区域流速无法将灰分从格栅表面带走，而声波吹灰器的振动反而会将这些灰分紧密地压实在一起形成堆灰。

4)研究表明空气炮是仅次于  LPA格栅的对 SCR系统清洁效果最好的方法（文献18）辅助格栅则能够帮助提升空气炮的清灰范围（文献14）。辅助格栅光滑的表面能够使压缩空气清扫到更远的距离并只需要较小的喷射力就能来移动易堆积灰分。在  Air Flow Science公司对常规催化剂金属防护网和辅助格栅所做的对比测试中，辅助格栅能够在格栅表面维持比常规金属网平均高出66%的压缩空气，这意味着有更好的清灰距离。

测试后留在传统金属防护网上的LPA

SCR里可能存在有三种不同类型的LPA。

第一种LPA（有时被称为爆米花灰分）是在锅炉燃烧过程中形成的。

第二种 LPA是被蒸汽吹灰器从锅炉炉膛或其他管束吹掉的颗粒。

这两种LPA一般都能够被安装在省煤器灰斗上方的IGS公司的LPA格栅所拦截。

第三种 LPA（有时被称为结块积灰）是在SCR内壁上和支撑梁上出现的结块积灰。这些积灰块有时会变得很大，在自身质量超过了将其附着在反应器壁上的粘结力时会掉落在催化媒剂表面的防护网上。一般这些防护网只是用来保护催化剂在停机检修时不会被在上方走动的检修人员踩坏。其开孔尺寸大于催化剂的开孔尺寸，当大块脆性积灰跌落时会被摔成小块。但许多这样的结块灰尺寸仍然大于催化剂的开孔，因此它们会穿过金属防护网进而堵塞催化媒剂。而辅助格栅的开孔小于催化剂的开孔，因此不会让这结块灰通过。然后这些结块灰就会被空气炮的喷发作用打碎，从而避免了积灰的发生。

总结

IGS生产业界广泛承认的LPA格栅、空气炮、声波清灰器（与美国ACS合作）和辅助LPA格栅，这些能力保证IGS能够提供独世界上独一无二的综合清灰解决方案：能够保证对SCR反应器90%以上的清洁。这种性能保证在业界是无人可以匹敌的，同时也证明了IGS为用户提供清洁、可靠能源的承诺。

参考文献

1) Duck Creek项目介绍

发表日期：2015年2月

作者：Rich Sample, Brandon Potter, Jake Shelton

这里涉及到2部文献。第一部描述了LPA在进入SCR反应器时造成的积灰问题，并声称Steag品牌的LPA格栅解决了这个问题。但是，第二部文献又清楚地指出   Steag品牌LPA格栅并没有最终解决问题，因为其格栅使用寿命过短。文献2称适当涂层（能够延长LPA格栅寿命）的应用和空气炮的安装是提高Duck Creek项目性能的主要原因。

摘要

LPA和随后的积灰问题无法使用空气炮解决。反应器发生积灰问题的原因多种多样。DuckCreek项目遇到严重积灰问题的原因在于SCR反应器和锅炉的设计问

题。锅炉运行负荷过大而SCR反应器设计太小，造成烟气流场与灰分场分布情况极其糟糕，使得反应器中气流流速过快。采用以下三项关键措施解决了该反应器内的积灰问题：

1)  安装LPA格栅，阻挡LPA使其无法进入反应器。

2）安装空气炮。

3）升级声波吹灰器。

该反应器现在能够顺利运行至计划停机检修，压力降的情况明显得到了改善，催化剂的使用寿命延长了一倍。据记录，项目每年节约的运营成本为 270万美元。

2) Ceram项目的推荐协议

发表日期：2007年2月

作者：Greg Holsher博士, Noel Rosha

意大利CERAM是一家全球化催化剂和工业陶瓷供应商，其用户来自40多个国家。除了作为国际化催化剂供应商以外，CERAM也是催化剂维护服务方面的领导者。附件中的文献描述了CERAM的催化剂维护哲学，包括详细的分步骤的催化剂维护方式。根据 CERAM的理论，“高效的催化剂维护开始于设计阶段。”文献的第  6页提供了详细的设计阶段定义，其中包括了LPA格栅的安装。CERAM清楚地指出要想避免高压 力降，机械损坏和催化活性降低等问题，“高效耐用的LPA格栅是非常必要的”（第9页）。

摘要

LPA进入反应器的代价十分高昂，因此不得忽视。安装高效耐用的  LPA格栅比较麻烦，但却是设计阶段必要的一个步骤。忽略这一关键设备意味着不负责任的催化剂维护工作。

3) Babcock电力强调 LPA格栅设计的重要性

发表日期：2008年2月

作者：Clay Erickson博士

Babcock电力股份有限公司是一家国际化能源企业和发电行业环保产品的国际领导者，其业务包括SCR反应器的设计和供应。他们被广泛认为是世界上经验最丰富，技术最高超的SCR企业之一。在附件文献的第18页和第19页中，Babcock电力讨论了LPA格栅设计的重要性。他们特别提到可能存在的催化剂堵塞和磨损问题是设计良好的格栅成为必需品的原因。此外，他们列举了一家优秀格栅企业必须提供的三项服务：CFD建模，工业涂层和丰富的经验。另一点值得注意的是，Babcock电力为其所有的燃煤SCR设计都购买了IGS公司格栅。

摘要

Babcock电力不但非常重视LPA格栅的应用，还特别重视LPA格栅的质量。他们列举了一系列优秀格栅供应商必须具备的品质，并通过自身的采购经历清楚地表明了他们对IGS格栅产品的喜爱。

4) B&W认为 LPA的形成“难以预测”

发表日期：2004年

作者：未知

Babcock and Wilcox (B&W)是一家国际化能源服务公司，在燃煤发电方面具有无与伦比的丰富经验，并且一直专注于低质燃煤燃烧灰分特性和利用方面的前沿研究。他们对煤炭的各种分析能力得到了全世界的认同，包括热值、化学组、抗磨损性、耐腐蚀性、易燃性、燃烧特性、灰分组成和湿度等。

在附件文献中，B&W利用其在燃煤分析领域丰富的知识与经验“预测了燃煤或煤灰产生LPA的可能性”（第3页）。他们认为有3个因素决定了LPA的形成：煤/灰性质，锅炉运行条件和锅炉设计。虽然他们对LPA的形成有了很好的了解，但B&W仍然无法根据燃料来源准确地预测LPA形成的严重程度（第17页）。

摘要

全球范围内在燃煤分析方面经验最丰富的企业之一仍然无法利用他们的专业技术预测LPA形成的严重程度。因为LPA的形成是一个极其复杂、难以预测的过程（第  17页），所以在设计阶段加入LPA格栅的安装是一种负责任的做法。

5）为顶级发电企业独家供应格栅

发表日期：2006年1月

作者：Keith Harrison

Southern Company是美国最大的发电企业之一。他们的4400万装机容量发电设备服务着9百万以上用户。附件中是一篇由  Southern Company撰写的对 SCR运行及其面临问题的综述。在文章的第45页，Southern Company形容 LPA的形成是SCR反应器至今为止仍然需要面对的最重要问题之一。此外，Southern Company认为格栅的使用寿命与SCR反应器的正常运行、氮氧化物及汞的合规排放直接相关。IGS是Southern Company所运行的所有SCR反应器中LPA格栅的独家供应商。

摘要

全美规模最大、经验最丰富的发电企业之一也认为LPA一直是堵塞SCR反应器的重要原因。他们指出LPA格栅的使用寿命在防止LPA负面影响方面至关重要。

6）使用创新建模技术评估格栅

发表日期：2012年2月

作者：Bill Gretta, Rob Mudry

Eneractive Solutions是一家提供全方位服务的能源咨询、工程及项目开发公司。他们专门从事于能效项目、建筑系统优化项目及发电解决方案的分析、设计、开发和安装工作。在附件文献中，Eneractive Solutions讨论了物理建模和CFD建模在优化SCR反应器性能方面的重要作用。从第18页开始，他们运用建模技术“捕捉到了催化剂上的所有LPA”。 Eneractive Solutions认为PA格栅必须使用周密和精确的建模技术，因为这样可以帮助预测灰斗中形成的LPA，格栅堵塞，腐蚀和压力降等问题。值得注意的是，本文作者 Bill Gretta曾是福斯特惠勒和日立公司的 SCR总监。

摘要

一家经验丰富的环境咨询公司着重强调了精确建模对 LPA格栅的重要性，不经过精确建模会带来严重的性能问题。

7) Fuel Tech解决灰分分布问题，为用户节约数百万美元

发表日期：2015年 2月

作者：Reid Thomas

Fuel Tech是一家致力于全球范围项目开发和商业化，以及空气污染控制、工艺优化、燃烧效率提高和高级工程服务等现代专利技术应用的顶尖科技公司。Fuel Tech公司运用CFD建模识别严重设计问题的能力得到了业界的广泛认可。附件文献记录了Fuel Tech与堪萨斯城电力与照明公司（KCP&L）合作的LaCygne项目。LaCygne是一座815兆瓦装机的PRB燃煤电厂。电厂于2007年安装了两台SCR反应器。然而，两台反应器都出现了严重的流场分布糟糕的问题。反应器中的积灰面积高达45%，在仅仅5年中迫使电厂更换了8层催化媒剂模块。文献的第3-9页进一步描述了因不佳的流量条件造成的后续问题，如锅炉效率降低、被迫停机检修、氨

逃逸和高昂的清灰成本等。文献第  31页认为无效的  LPA格栅（非IGS产品）是造成这些严重积灰问题的主要原因。Fuel  Tech公司详细说明了他们为电厂提供的解决方案，最终实现成本节约5 百万美元。

摘要

KCP&L LaCygne案例分析研究了糟糕的烟气流场分布会如何造成严重的性能问题并带来高昂的维护成本。Fuel Tech虽然解决了问题，但其大范围的改造解决方案基本改变了SCR的原始设计并且成本昂贵，这些问题都其实完全可以通过在设计阶段安装合适的清灰设备而得到避免。

8) CORMETECH声明所有形式催化剂都会受到LPA影响

发表日期： 2006年7月

作者：T.R. Stobert, Wang JianBo, George Wensell

美国康宁CORMETECH公司在SCR领域拥有30多年的专业经验，并被公认为催化剂产品和服务方面的创新企业。截止2014年底，CORMETECH已在全球范围内为超过1500个SCR系统提供服务和运行催化剂产品，总发电装机超过14 00万千瓦。

在2006年，CORMETECH在一篇文献中运用其丰富的专业技术经验帮助中国发电企业预测了履行更严格环保法规时将遇到的各种挑战。该附件文献在第  9页中特别描述了高浓度灰分和催化剂堵灰的问题。文献指出消除LPA是非常关键的解决办法，并且在催化媒剂表面增加金属防护网也能够起到一定的帮助效果。此外，CORMETECH发现所有类型的催化剂都容易受到堵灰问题的影响。

摘要

世界最大催化剂供应商指出避免  LPA进入反应器对保护催化剂至关重要，并且所有类型的催化剂都会在不佳的运行条件下被堵灰。CORMETECH还指出，在催化剂表面增加格栅能够帮助避免LPA堵灰问题。因此，IGS为解决这个问题专门设计了辅助格栅产品并已经申请专利

9) Luminant Oak Grove电厂：一个警世故事

发表日期：2011年10月

作者：未知

Luminant Oak Grove是一座 1600兆瓦电厂，能够在正常条件下服务80万家庭或在峰值需求时段服务32万家庭。附件文献记录了该电厂由于未在  SCR反应器设计阶段安装合适的清灰设备而面临的各种问题。在该项目中，LPA格栅没有被当作常规设备（第4，5页），从而使LPA进入SCR反应器造成了严重后果。同时，耙式吹灰器也无法解决这个问题，甚至还加剧了灰分在催化剂上的积灰（第  10-13页）。加快清灰周期会加剧已经存在的催化剂的磨损问题。

此外，Oak Grove项目还出现了包括催化剂堵灰、氨逃逸、SO3转化率高、脱硝性能下降和催化剂使用寿命缩短等处理成本昂贵的问题。最终该项目通过安装  IGS公司的  LPA格栅解决了这些问题。

摘要

与因为清灰性能不佳而造成的问题成本相比，在设计阶段安装合适的清灰设备是电厂成本最低的做法。Luminant Oak Grove项目就是这样一个鲜活故事，证明了在设计阶段安装合适清灰设备能够避免多么大的麻烦。

10) Haldor Topsoe：糟糕的灰分场会使催化剂迅速失效

发表日期：未知

作者：Hans Jensen-Holme, Nan-Yu Topsoe, Jim Jianhua Cui

Haldor Topsoe是一家国际催化剂公司，成立于20世纪40年代。自从成立起，HaldorTopsoe就成为了催化剂市场的创新者，包括燃煤电厂SCR催化剂。今天，Haldor  Topsoe在全球4大洲都建有生产设施，并且在中国发电市场研究中处于领先地位。在附件文献中，Haldor Topsoe详细列举了中国发电企业面临的各种特殊问题，尤其是与SCR催化剂相关的问题。他们发现的一个主要问题是中国反应器常用的燃煤种类。高灰分燃煤的使用给催化剂带来了很高的堵灰和磨损风险（第1页）。在第12页中，Haldor Topsoe指出仅发生15%堵灰的反应器就会引起催化剂活性降低  2倍。因此，在设计阶段就避免催化剂的堵灰问题，对避免反应器中  LPA对催化剂的影响是非常重要的（第13页）。Owensboro电力公司项目使用了空气炮解决了由于高浓度灰分造成的Haldor Topsoe催化媒剂磨损问题。

摘要

仅15%堵塞会使催化剂活性降低 2倍的观点令人担忧。中国电力市场对高灰分燃煤的使用意味着在设计阶段安装合适清灰设备的做法在这里更加重要。只有IGS提供的清灰产品组合技术才能够充分地保护催化剂不受灰分流量和高浓度灰分的影响。

11)避免灰分堆积问题：Kincaid电厂经验谈

发表日期：2014年2月

作者：Scott Reeves, Jake Shelton

Kincaid发电厂曾经受困于严重的  SCR反应器灰分堆积问题。他们通过安装空气炮和升级声波清洗器解决了积聚问题。附件文献记录了他们的解决方法。Kincaid发电厂发生严重灰分堆积问题有2个主要原因：LPA以及糟糕的流场分布（第11页）。这会造成多种后续问题，包括：脱硝效果差、催化剂使用寿命降低、清灰成本增高、氨逃逸、汞氧化效率下降、压力降增高以及引风机能耗增加等（第12页）。文献第17页描述了电厂用于解决这些问题所使用的创新方式，主要包括安装空气炮和升级声波吹灰器。这一策略获得的成功在第34和35页有明确的说明。

摘要

Kincaid发电厂通过安装空气炮和升级声波吹灰器解决了严重的灰分堆积问题。这是业界最早在SCR反应器中安装空气炮的项目之一。从此以后，各电厂就开始通过在设计阶段安装合适的清灰设备（包括空气炮）来避免这些问题的发生。

12) IGS研究LPA的形成与飞灰的腐蚀作用

发表日期：2010年2月

作者：Ian Hall

IGS公司在解决关键设备中金属消耗问题上拥有无与伦比的技术能力和丰富经验。我们已经成功地为5大洲30多个国家的客户提供了总面积超过1百万平方英尺的表面保护产品。我们在处理挑战性的金属抗磨损及抗腐蚀问题上拥有无人可比的经验，并且在锅炉、压力管道、SCR反应器和上百种其它关键设备方面积累了出众的口碑。

在附件文献中，我们运用自身技术能力讨论了如何避免LPA的形成以及飞灰和运行条件的多样性会如何在省煤器和SCR反应器之间的部位影响磨损问题的发生。第3-17页详细阐述了我们在LPA形成方面进行的研究范围与方法。我们发现  LPA具有极大的多样性，并且LPA的形成可能是由于燃烧或脱硝还原剂的加入，这使得运行人员很难使用一种简单的方法避免LPA的形成（第18页）。第19-21页详细阐述了我们在金属磨损方面的研究范围与方法。我们发现降低高流速的影响和使用高性能防磨损处理能够有效地降低金属消耗问题。

摘要

LPA的形成源于一系列复杂的原因，不存在某种简单的方案能够避免LPA的形成。使用适当的金属处理方式能够有效地降低省煤器与SCR反应器之间部位发生的金属消耗问题。我们拥有良好表现历史的  LPA格栅以及在减少金属消耗方面无与伦比的丰富经验使得IGS成为了解决这些困难问题的首选服务供应商。

13)阿尔斯通指出LPA是一个系统问题

阿尔斯通是一家在发电行业拥有丰富经验的法国跨国公司，其主要业务包括锅炉、SCR反应器和洗涤器的设计与供应。该公司在2014年被通用电气收购。在附件文献中，阿尔斯通清楚地指出LPA是一个重要的工艺问题（第10页）。在第21页，他们阐述了LPA的准确定义，并描述了它能够造成的各种问题，包括堵塞催化剂 防护网、堵塞催化剂、降低脱硝性能和/或因流速过高造成的磨损问题等。阿尔斯通还描述了该公司通过安装空气炮解决了TVA paradise电厂项目脱硝系统中严重的积灰问题。

摘要

LPA是一个难以被预测且更难被解决的工艺问题。而在设计阶段就安装耐用可靠的格栅是保护反应器不受LPA问题困扰的最佳手段。

14.) IGS格栅解决Plum Point电厂积聚问题

发表日期： 2016年9月

作者： Nick Colt

Plum Point电站是位于阿堪萨斯州奥西奥拉的一座665兆瓦装机煤粉发电项目。Plum Point电站于2010年开始正式运营，并安装了两台SCR反应器用以解决氮氧化物排放问题。

由于LPA进入反应器堵塞了催化剂，使得两台SCR反应器都遇到了严重的积灰问题。解决这个问题的方案就是为两台反应器安装IGS公司的LPA格栅，并为LPA

格栅安装清洗设备空气炮。最终，这些做法使该电厂控制住了稳定的压力降并消除了反应器中的灰分堆积问题。

摘要

这个案例证明了LPA格栅能够有效的作为清灰设备消除SCR反应器中的积灰问题。IGS格栅解决了这个问题，但如果项目在设计阶段就安装了LPA格栅，就能从源头避免这个问题的发生。下图展示了安装格栅前后的效果对比。

15) Birchwood电厂声波清洗器和吹灰器的效果对比

Clarcor是世界上最大的工业过滤企业之一。BHA是Clarcor的一家子公司，也是世界上最大的声波清灰技术供应商之一。

附件中这篇由BHA Powerwave发表的文献记录了Birchwood电厂项目通过使用声波吹灰器替代蒸汽吹灰器而获得的各种优势，包括更低的初期投资、安装成本、运行成本和维护成本，均有记录可寻。除了成本节约外，Birchwood电厂还通过使用声波吹灰器改善了SCR反应器清灰效果，从而改善了反应器整体性能，进而获得更多经济效益。

摘要

Birchwood发电厂是许多使用声波清洗器替代吹灰器的工厂之一。声波吹灰

器的成本只是吹灰器成本的很小部分，但清灰效果却优于后者。

16)空气枪和声波角为电厂节约百万美元

发表日期： 2012年8月

作者：Jeff Shelton, Art Bosshart, Clyde Strope

坦帕电力公司的 Big Bend发电站装有4台燃煤发电装置，总装机1700兆瓦。该电厂使用的主要燃料为高硫烟煤和最多20%的石油焦。

Big Bend发电站发生了严重的积灰问题，覆盖了多达40%的催化剂模块，从而增加了压力降、人工清灰成本以及氨逃逸。在2010年，该电站在  SCR系统中安装了空气跑设备与声波吹灰器设备一同使用。该组合清灰方式消除了SCR积灰问题，为电厂每年实现成本节约达  57.4万美元。

摘要

有时系统中的积灰问题过于严重，仅靠声波吹灰器一种方式无法有效解决。空气炮作为一种更为强大的清灰设备，能够消除大部分严重的积灰问题，为用户节约数百万美元的成本。因此，美国大部分行安装。SCR反应器生产厂家如今都在新建SCR反应器中将空气炮作为常规设备进

17) LPA主格栅级和辅助格栅能够避免积灰问题

发表日期： 2016年9月

作者：Andrew Kline 

Wygen 1号和3号发电站位于怀俄明州吉列附近，由Black Hills公司拥有与运行。二者装机均为110兆瓦，使用燃煤锅炉进行发电。电站使用的煤炭燃料是由当地  Wyodak煤矿直接提供的PRB煤。Wygen 1号和3号电站均在其 LPA格栅和SCR催化剂上发生了严重的积灰问题。其中的主要原因是PRB煤灰所具有的粘结性。IGS公司为两座电厂更换了LPA主格栅，在LPA格栅上安装了空气炮辅助清灰系统，并在整个SCR反应器中安装了辅助格栅。这些升级改造成功地消除了积灰问题，使SCR反应器焕然一新。

摘要

每个项目的积灰问题都是不同的，有时需要特殊的解决方案。在Wygen项目中，我们使用定制化的方案为其解决了问题。只有IGS公司拥有这样的能力为用户项目提供各种所需的系统解决方案能力。辅助格栅所取得的大范围成功应用很可能使其成为今后SCR反应器设计阶段的常规清灰设备。

18)灰分清扫系统取得了广泛的成功

发表日期：2013年

作者：Jeff Shelton

在过去的10年间，Jeff Shelton与他自创的处于行业领导地位的 Martin工程公司一直在向水泥行业介绍和推广他的空气枪技术。从2011年开始，Jeff把空气枪技术引入了SCR市场，并被认为是空气炮应用方面的国际级专家。

附件文献记录了3个最早应用空气枪设备的SCR项目：Black  Hills Wygen项目，坦帕电力公司  Big Bend项目以及Kincaid发电站项目。文献对每一个项目都进行了详尽地介绍。三个安装了空气炮的项目都成功地解决了灰分堆积问题，实现了可观的成本节约。

摘要

三个项目中的积灰问题各有不同，但都很严重。这三个项目的成功证明了空气炮能够应对各种不同的应用条件，从而使其成为了美国所有新建SCR反应器设计阶段的常规设备。

19) DTE用 IGS格栅替代了所有V形 LPA格栅

发表日期： 2011年

作者： Babcock Power/Riley Power

DTE电力公司专门从事于电力的生产、传输与分配，在密歇根州东南部地区服务着 220万用户。DTE的Monroe发电站项目装有4台发电设备，每台装机850兆瓦。当4台设备同时运转时，项目的总发电功率将达到  3300兆瓦（总功率3400兆瓦，其中100兆瓦用作电厂自用电），是美国第11大发电厂。

在附件文献中，Riley电力（DTE Monroe电厂SCR反应器制造商）记录了DTE Monroe项目遇到的严重积灰问题。该电厂的积灰问题“显然”是由于其使用的Evonik厂家所提供的V形LPA格栅集体失效，使LPA进入SCR反应器而造成的。所有Evonik提供的LPA格栅的开孔尺寸均为 6-8英寸（17.5厘米）长，4英寸（10厘米）宽。LPA堵灰问题迫使设备停机检修，DTE因项目停机造成的损失达到了每天25万美元。最终所有Evonik提供的LPA格栅都被更换为了 IGS格栅。

摘要

该文献清楚地说明了购买耐用可靠  LPA格栅的重要性。Evonik提供的LPA格栅未能发挥效果是因为它们无法抵御磨损问题（第12页），最终使电厂损失了几百万美元。IGS替代格栅解决了这个项目中的LPA问题，证明了它们是市场上最可靠、耐用且耐磨的格栅产品。

20)我们学到了什么？

发表日期：2006年

作 者： J. Ed Chichanowicz, Lawrence J. Muzio, Michael C. Hein

本文作者均为业界著名咨询顾问和工程分析师，每一位作者又都来自不同的专业领域。他们运用各自的专业技术一起回答了这样一个问题：“从美国市场已投入使用的前100G瓦SCR生产设备中，我们学到了什么？”

在有关  LPA方面，该文献这样描述了LPA的形成：“也许在美国发生的最严重且与众不同的现象就是大颗粒灰分（LPA）在催化剂表面的出现与积灰。”虽然   LPA问题在欧洲并不常见，但在美国，有多达 25%的反应器都受到了 LPA问题的负面影响（第9页）。文献认为安装LPA格栅的成本是相当低廉的，并且能够通过以下三种方式很快收回投资：避免即使一次意外或长期停机，稳定催化剂的氮氧化物去除效率和/或延长催化剂的使用寿命（第 9页）。

摘要

三位专家认为LPA已成为影响美国SCR市场的一个重要问题。他们还指出有效的    LPA格栅能够极大地缓解这个问题，并倡导使用“抗磨损格栅控制气流流速”（第  9页）。他们清楚地表达了自己的最终观点：最先进的 LPA缓解系统“仅需要低廉的投资，但能够提供显著的效益”（第 9页）。

备注：

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