CN109570154B - 一种船用scr反应器清灰装置及使用方法 - Google Patents

一种船用scr反应器清灰装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船用SCR反应器清灰装置及使用方法，涉及到船舶脱硝的技术领域，包括SCR反应器，其内设有第一催化剂和第二催化剂，SCR反应器具有烟气进口和烟气出口，烟气进口处和烟气出口处之间设有一压差变送器，声波清灰器单元，声波清灰器单元设置在SCR反应器的内部，声波清灰器单元包括第一声波清灰器和第二声波清灰器，压缩空气动力单元，SCR反应器的一侧设有压缩空气动力单元，压缩空气动力单元包括第一手动清灰阀门、第二手动清灰阀门、第三手动清灰阀门、压力变送器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一进气管、第二进气管、第三进气管和三通，控制系统，控制系统分别控制第一电磁阀和第二电磁阀。具有清灰效果好、安全性高的特点。

Description

一种船用SCR反应器清灰装置及使用方法
技术领域
本发明涉及到船舶脱硝的技术领域，尤其涉及到一种船用SCR反应器清灰装置及使用方法。
背景技术
2008年10月，IMO正式通过了MARPOL73/78附则VI的修正案《NOX技术规则》，对NOX排放提出了严格的限制要求，而SCR技术是可以减少船舶柴油机80％～95％的NOX排放，是目前唯一能满足TierⅢ排放标准的控制技术，因此，在船舶柴油机尾气后处理上采用SCR技术是必然趋势。
SCR(选择性催化还原)技术是针对尾气排放中NOX的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂，把尾气中的NOX还原成N2和H2O。船舶柴油机通常使用含硫量较高的劣质燃油，燃烧时产生大量又细又黏的微粒覆盖在催化剂表面，SCR积碳问题成为影响催化剂催化效率降低的主要原因，在催化还原过程中，烟气中的SO2与还原剂NH3反应生成的硫酸氢铵有堵塞SCR催化剂的危险，最终影响脱硝效果，不满足环保要求。
现有技术中对SCR反应器进行清灰处理是采用压缩空气进行清灰的，其具有如下缺点；一、清灰效率低下，容易留下死角，死角的灰越积越多，彻底堵塞该部分催化剂，同时导致其他部分的催化剂处理负荷变高，处理效率下降，进入恶性循环；二、压缩空气直接与催化剂接触，压缩空气产生的冲击力，磨损催化剂，产生疲劳损伤；三、高压压缩空气定时清灰，对烟气产生扰动，影响烟气温度场、流场的均布；四、压缩空气喷射口小，一般直径≤1.5mm，易堵塞；五、压缩空气清灰仅仅接触催化剂表面，催化剂孔道内部的灰无法有效清除，从而降低催化效率；六、压缩空气清灰方式的SCR反应器，反应器内压缩空气清灰管道较长，几乎与反应器尺寸截面长度相等，若清灰管道堵塞，抽出来困难，检修空间要求大；七、压缩空气清灰方式的SCR反应器，反应器内压缩空气管道距离催化剂表面的距离一般不低于200mm，导致催化剂反应器尺寸较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船用SCR反应器清灰装置及使用方法，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种船用SCR反应器清灰装置，包括：
SCR反应器，所述SCR反应器包括反应器主体钢结构、第一催化剂、第二催化剂、保温层、压差变送器，所述反应器主体钢结构的外侧壁上设有所述保温层，所述反应器主体钢结构的一端设有烟气进口，所述反应器主体钢结构的另一端设有所述烟气出口，所述反应器主体钢结构的内部设有所述第一催化剂和所述第二催化剂，且所述第一催化剂位于所述第二催化剂的上侧，所述烟气进口处与所述烟气出口处之间设有一所述压差变送器；
声波清灰器单元，所述声波清灰器单元设置在所述反应器主体钢结构的内部，所述声波清灰器单元包括第一声波清灰器和第二声波清灰器，所述第一声波清灰器位于所述第一催化剂与所述第二催化剂之间，所述第二声波清灰器位于所述第二催化剂的下侧；
压缩空气动力单元，所述SCR反应器的一侧设有所述压缩空气动力单元，所述压缩空气动力单元包括第一手动清灰阀门、第二手动清灰阀门、第三手动清灰阀门、压力变送器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一进气管、第二进气管、第三进气管和三通，所述第一进气管的一端为压缩空气进口，所述第一进气管的另一端与所述三通的进气口连接，所述第二进气管的一端与所述三通的一出气口连接，所述第二进气管的另一端与所述第一声波清灰器连接，所述第三进气管的一端与所述三通的另一出气口连接，所述第三进气管的另一端与所述第二声波清灰器连接，其中，所述第一进气管上由所述第一进气管的一端至所述第一进气管的另一端依次设有所述第一手动清灰阀门和所述压力变送器，所述第二进气管上设有两所述第二手动清灰阀门，且两所述第二手动清灰阀门之间设有所述第一电磁阀，所述第三进气管上设有两所述第三手动清灰阀门，且两所述第三手动清灰阀门之间设有所述第二电磁阀；
控制系统，所述控制系统分别控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀。
作为优选，还包括第一U型气管，所述第一U型气管的两气口分别与所述第二进气管连通，且两所述第二手动清灰阀门位于所述第一U型气管的两气口之间。
作为优选，还包括第二U型气管，所述第二U型气管的两气口分别与所述第三进气管连通，且两所述第三手动清灰阀门位于所述第二U型气管的两气口之间。
作为进一步的优选，还包括第四手动清灰阀门，所述第四手动清灰阀门设置在所述第一U型气管上。
作为进一步的优选，还包括第五手动清灰阀门，所述第五手动清灰阀门设置在所述第二U型气管上。
作为优选，还包括减压过滤器，所述第一进气管上设有所述减压过滤器，且所述减压过滤器位于所述第一手动清灰阀门和所述压力变送器之间。
一种船用SCR反应器清灰装置的使用方法，所述使用方法包括：
S1、首先对所述压缩空气动力单元的压力气路进行调整，并观察所述压差变送器的压力显示值；
S2、通过所述控制系统分别设置所述第一声波清灰器以及所述第二声波清灰器的工作频次和每次的工作时长，其中，所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的工作频次的时间间隔均为0.5h～6h，所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的每次工作时长均为10s～30s，然后再通过所述控制系统控制所述第一电磁阀，所述第一电磁阀控制所述第一声波清灰器进行工作，再通过所述控制系统控制所述第二电磁阀，所述第二电磁阀控制所述第二声波清灰器进行工作；
S3、观察所述压差变送器，当所述压差变送器上显示的压力值之差超过设定值时，所述第二电磁阀立即开启，所述第一电磁阀关闭，所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的工作频次的时间间隔以及所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的每次工作时长立即归零并重复所述S2进行自动控制。
作为进一步的优选，所述压缩空气动力单元的压力气路的调整的过程为：先打开所述第一手动清灰阀门、所述第二手动清灰阀门所述第三手动清灰阀门，再打开所述第四手动清灰阀门，关闭所述第五手动清灰阀门，调整减压过滤器，观察所述压差变送器的压力显示值，使得所述压力显示值在0.4Mpa～0.8Mpa区间，然后再关闭所述第四手动清灰阀门，打开所述第五手动清灰阀门，观察所述压差变送器的压力显示值，使得所述压力显示值在0.4Mpa～0.8Mpa区间，最后再关闭所述第五手动清灰阀门。
作为进一步的优选，当所述第一电磁阀出现故障或需要更换时，打开第四手动清灰阀门进行手动清灰。
作为进一步的优选，当所述第二电磁阀出现故障或需要更换时，打开第五手动清灰阀门进行手动清灰。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
(1)在本发明中，声波清灰器产生的声波具有反射、透射和绕射作用,不管声波清灰器安装的位置与方向如何,声波均能进入催化剂的微通道内,有效地阻止灰尘颗粒的沉积，因此，声波清灰不留死角，可以保持较高的催化效率；
(2)在本发明中，声波清灰器没有引入其他清灰介质,是非接触式的清灰方式，因此对催化剂没有副作用；
(3)在本发明中，安全空间要求低，声波清灰器作用面积大，长度约占反应器截面长度的1/3-1/2，检修空间要求低；
(4)在本发明中，声波清灰器耗气量约为1.2Nm3/min～2.4Nm3/min，远低于直接用压缩空气进行清灰，压缩空气消耗量小，运行费用低；
(5)在本发明中，声波清灰器安装要求简单，声波清灰器不用与催化剂直接接触，距离催化剂100mm即可，因此在长度方向上，降低了声波清灰器的尺寸；
(6)在本发明中，声波清灰器使用寿命长，正常使用寿命大于两年，也无机械传动部件，无需检修，也没有压缩空气清灰孔堵塞的风险。
附图说明
图1是本发明船用SCR反应器清灰装置的结构示意图；
图2是本发明船用SCR反应器清灰装置的使用方法的流程图。
图中：1、SCR反应器；2、反应器主体钢结构；3、第一催化剂；4、第二催化剂；5、保温层；6、压差变送器；7、烟气进口；8、烟气出口；9、第一声波清灰器；10、第二声波清灰器；11、第一手动清灰阀门；12、第二手动清灰阀门；13、第三手动清灰阀门；14、压力变送器；15、第一电磁阀；16、第二电磁阀；17、第一进气管；18、第二进气管；19、第三进气管；20、三通；21、第一U型气管；22、第二U型气管；23、第四手动清灰阀门；24、第五手动清灰阀门；25、减压过滤器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1是本发明船用SCR反应器清灰装置的结构示意图，图2是本发明船用SCR反应器清灰装置的使用方法的流程图，请参见图1至图2所示，示出了一种较佳实施例，示出的一种船用SCR反应器清灰装置，包括：
SCR反应器1，SCR反应器1包括反应器主体钢结构2、第一催化剂3、第二催化剂4、保温层5、压差变送器6，反应器主体钢结构2的外侧壁上设有保温层5，反应器主体钢结构2的一端设有烟气进口7，反应器主体钢结构2的另一端设有烟气出口8，反应器主体钢结构2的内部设有第一催化剂3和第二催化剂4，且第一催化剂3位于第二催化剂4的上侧，烟气进口7处与烟气出口8处之间设有一压差变送器6。本实施例中，在反应器主体钢结构2内设有第一催化剂层和第二催化剂层，第一催化剂层用来盛放第一催化剂3，第二催化剂层用来盛放第二催化剂4。
声波清灰器单元，声波清灰器单元设置在反应器主体钢结构2的内部，声波清灰器单元包括第一声波清灰器9和第二声波清灰器10，第一声波清灰器9位于第一催化剂3与第二催化剂4之间，第二声波清灰器10位于第二催化剂4的下侧。本实施例中的第一声波清灰器9与第二声波清灰器10的结构相同。
压缩空气动力单元，SCR反应器1的一侧设有压缩空气动力单元，压缩空气动力单元包括第一手动清灰阀门11、第二手动清灰阀门12、第三手动清灰阀门13、压力变送器14、第一电磁阀15和第二电磁阀16，第一进气管17、第二进气管18、第三进气管19和三通20，第一进气管17的一端为压缩空气进口，第一进气管17的另一端与三通20的进气口连接，第二进气管18的一端与三通20的一出气口连接，第二进气管18的另一端与第一声波清灰器9连接，第三进气管19的一端与三通20的另一出气口连接，第三进气管19的另一端与第二声波清灰器10连接，其中，第一进气管17上由第一进气管17的一端至第一进气管17的另一端依次设有第一手动清灰阀门11和压力变送器14，第二进气管18上设有两第二手动清灰阀门12，且两第二手动清灰阀门12之间设有第一电磁阀15，第三进气管19上设有两第三手动清灰阀门13，且两第三手动清灰阀门13之间设有第二电磁阀16。三通20具有一个进气口和两个出气口。在本实施例中，第一进气管17与第二进气管18连通形成第一压缩空气管路，第一进气管17与第三进气管19连通形成第二压缩空气管路。设置的压力变送器14实时监控第一压缩空气管路和第二压缩空气管路的压力，当压力不在0.4～0.8Mpa区间时，进行报警提示。本实施例中的三通20采用三通接头或其它的三通管件。
控制系统(图中未示出)，控制系统分别控制第一电磁阀15和第二电磁阀16。控制系统为控制面板，控制面板内设有处理器，处理器与第一电磁阀15和第二电磁阀16信号连接，控制面板上设有第一控制按钮和第二控制按钮，第一控制按钮用于控制第一电磁阀15的开启或关闭，第二控制按钮用于控制第二电磁阀16的开启或关闭。
进一步，作为一种较佳的实施方式，压缩空气动力单元还包括第一U型气管21，第一U型气管21的两气口分别与第二进气管18连通，且两第二手动清灰阀门12位于第一U型气管21的两气口之间。
进一步，作为一种较佳的实施方式，压缩空气动力单元还包括第二U型气管22，第二U型气管22的两气口分别与第三进气管19连通，且两第三手动清灰阀门13位于第二U型气管22的两气口之间。
进一步，作为一种较佳的实施方式，压缩空气动力单元还包括第四手动清灰阀门23，第四手动清灰阀门23设置在第一U型气管21上。
进一步，作为一种较佳的实施方式，压缩空气动力单元还包括第五手动清灰阀门24，第五手动清灰阀门24设置在第二U型气管22上。
进一步，作为一种较佳的实施方式，压缩空气动力单元还包括减压过滤器25，第一进气管17上设有减压过滤器25，且减压过滤器25位于第一手动清灰阀门11和压力变送器14之间。本实施例中压缩空气经过减压过滤器25减压至0.4Mpa～0.8Mpa，保证压力稳定在该范围内，同时将压缩空气中的油分、水分、灰尘过滤掉，对第一声波清灰器9和第二声波清灰器10进行保护。
下面说明本发明的较佳的使用方法，其使用方法如下：
S1、首先对压缩空气动力单元的压力气路进行调整，并观察压差变送器6的压力显示值。
S2、通过控制系统分别设置第一声波清灰器9以及第二声波清灰器10的工作频次和每次的工作时长，其中，第一声波清灰器9和第二声波清灰器10的工作频次的时间间隔均为0.5h～6h，第一声波清灰器9和第二声波清灰器10的每次工作时长均为10s～30s，然后再通过控制系统控制第一电磁阀15，第一电磁阀15控制第一声波清灰器9进行工作，再通过控制系统控制第二电磁阀16，第二电磁阀16控制第二声波清灰器10进行工作。其中，第一电磁阀15先工作，第二电磁阀16后工作，即第一声波清灰器9完成清灰工作后，间隔1min～5min后第二电磁阀16再工作。本实施例中的第一声波清灰器9以及第二声波清灰器10的工作频次和每次的工作时长以及第一电磁阀15与第二电磁阀16之间的工作时间间隔可以根据SCR反应器1的实际情况调整。
S3、观察压差变送器6，当压差变送器6上显示的压力值之差超过设定值(1200Pa)时，第二电磁阀16立即开启，第一电磁阀15关闭，第一声波清灰器和第二声波清灰器的工作频次的时间间隔以及第一声波清灰器和第二声波清灰器的每次工作时长立即归零并重复S2进行自动控制。
进一步，作为一种较佳的实施方式，压缩空气动力单元的压力气路的调整的过程为：先打开第一手动清灰阀门11、第二手动清灰阀门12第三手动清灰阀门13，再打开第四手动清灰阀门23，关闭第五手动清灰阀门24，调整减压过滤器25，观察压差变送器6的压力显示值，使得压力显示值在0.4Mpa～0.8Mpa区间，然后再关闭第四手动清灰阀门23，打开第五手动清灰阀门24，观察压差变送器6的压力显示值，使得压力显示值在0.4Mpa～0.8Mpa区间，最后再关闭第五手动清灰阀门24即可。
进一步，作为一种较佳的实施方式，当所述第一电磁阀15出现故障或需要更换时，打开第四手动清灰阀门23进行手动清灰。
进一步，作为一种较佳的实施方式，当所述第二电磁阀16出现故障或需要更换时，打开第五手动清灰阀门24进行手动清灰。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种船用SCR反应器清灰装置，其特征在于，包括：
SCR反应器，所述SCR反应器包括反应器主体钢结构、第一催化剂、第二催化剂、保温层、压差变送器，所述反应器主体钢结构的外侧壁上设有所述保温层，所述反应器主体钢结构的一端设有烟气进口，所述反应器主体钢结构的另一端设有烟气出口，所述反应器主体钢结构的内部设有所述第一催化剂和所述第二催化剂，且所述第一催化剂位于所述第二催化剂的上侧，所述烟气进口处与所述烟气出口处之间设有一所述压差变送器；
声波清灰器单元，所述声波清灰器单元设置在所述反应器主体钢结构的内部，所述声波清灰器单元包括第一声波清灰器和第二声波清灰器，所述第一声波清灰器位于所述第一催化剂与所述第二催化剂之间，所述第二声波清灰器位于所述第二催化剂的下侧；
压缩空气动力单元，所述SCR反应器的一侧设有所述压缩空气动力单元，所述压缩空气动力单元包括第一手动清灰阀门、第二手动清灰阀门、第三手动清灰阀门、压力变送器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一进气管、第二进气管、第三进气管和三通，所述第一进气管的一端为压缩空气进口，所述第一进气管的另一端与所述三通的进气口连接，所述第二进气管的一端与所述三通的一出气口连接，所述第二进气管的另一端与所述第一声波清灰器连接，所述第三进气管的一端与所述三通的另一出气口连接，所述第三进气管的另一端与所述第二声波清灰器连接，其中，所述第一进气管上由所述第一进气管的一端至所述第一进气管的另一端依次设有所述第一手动清灰阀门和所述压力变送器，所述第二进气管上设有两所述第二手动清灰阀门，且两所述第二手动清灰阀门之间设有所述第一电磁阀，所述第三进气管上设有两所述第三手动清灰阀门，且两所述第三手动清灰阀门之间设有所述第二电磁阀；
控制系统，所述控制系统分别控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀；
还包括第一U型气管，所述第一U型气管的两气口分别与所述第二进气管连通，且两所述第二手动清灰阀门位于所述第一U型气管的两气口之间；
还包括第二U型气管，所述第二U型气管的两气口分别与所述第三进气管连通，且两所述第三手动清灰阀门位于所述第二U型气管的两气口之间；
还包括第四手动清灰阀门，所述第四手动清灰阀门设置在所述第一U型气管上；
还包括第五手动清灰阀门，所述第五手动清灰阀门设置在所述第二U型气管上；
还包括减压过滤器，所述第一进气管上设有所述减压过滤器，且所述减压过滤器位于所述第一手动清灰阀门和所述压力变送器之间。
2.一种船用SCR反应器清灰装置的使用方法，其特征在于，包括权利要求1所述的船用SCR反应器清灰装置，所述使用方法包括：
S1、首先对所述压缩空气动力单元的压力气路进行调整，并观察所述压差变送器的压力显示值；
S2、通过所述控制系统分别设置所述第一声波清灰器以及所述第二声波清灰器的工作频次和每次的工作时长，其中，所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的工作频次的时间间隔均为0.5h~6h，所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的每次工作时长均为10s~30s，然后再通过所述控制系统控制所述第一电磁阀，所述第一电磁阀控制所述第一声波清灰器进行工作，再通过所述控制系统控制所述第二电磁阀，所述第二电磁阀控制所述第二声波清灰器进行工作；
S3、观察所述压差变送器，当所述压差变送器上显示的压力值之差超过设定值时，所述第二电磁阀立即开启，所述第一电磁阀关闭，所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的工作频次的时间间隔以及所述第一声波清灰器和所述第二声波清灰器的每次工作时长立即归零并重复所述S2进行自动控制。
3.如权利要求2所述的船用SCR反应器清灰装置的使用方法，其特征在于，所述压缩空气动力单元的压力气路的调整的过程为：先打开所述第一手动清灰阀门、所述第二手动清灰阀门和所述第三手动清灰阀门，再打开所述第四手动清灰阀门，关闭所述第五手动清灰阀门，调整减压过滤器，观察所述压差变送器的压力显示值，使得所述压力显示值在0.4Mpa~0.8Mpa区间，然后再关闭所述第四手动清灰阀门，打开所述第五手动清灰阀门，观察所述压差变送器的压力显示值，使得所述压力显示值在0.4Mpa~0.8Mpa区间，最后再关闭所述第五手动清灰阀门。
4.如权利要求2所述的船用SCR反应器清灰装置的使用方法，其特征在于，当所述第一电磁阀出现故障或需要更换时，打开第四手动清灰阀门进行手动清灰。
5.如权利要求2所述的船用SCR反应器清灰装置的使用方法，其特征在于，当所述第二电磁阀出现故障或需要更换时，打开第五手动清灰阀门进行手动清灰。
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