SCR催化剂结垢特性与声波清灰技术比较

东南大学清洁燃煤动力与燃烧技术重点实验室（顾宇、金斌生、肖刚）关于SCR系统结垢机理与声波/蒸汽清灰对比的研究解析

关键词
SCR; fouling characteristics; acoustic soot blower; 电除尘器; 排放达标

在燃煤电厂及高灰分工业锅炉中，选择性催化还原（SCR）技术是实现NOx减排、达到排放达标的核心工艺之一。本文基于东南大学顾宇、金斌生、肖刚等研究成果，结合工业应用场景与电除尘器（ESP）配套经验，系统分析了SCR反应器内催化剂表面结垢（fouling characteristics）的来源、形态与对脱硝效率的影响，并比较了声波清灰（acoustic soot blower）与传统蒸汽吹灰两种清灰技术的优劣。研究指出，SCR段烟气温度通常在300–400°C，飞灰中细颗粒（直径多小于100 μm，40 μm以下占多数）随烟气沉积在催化层和支撑结构上，此外灰分中的碱金属（Na、K）与CaO可与SO3反应生成CaSO4或与催化剂活性组分发生化学中毒，导致比表面积下降、通道堵塞，从而显著降低催化活性与反应通量。对比清灰技术时，蒸汽吹灰以高压干蒸汽直接冲刷粘性较强的沉积物，清洁强度大但存在蒸汽对催化剂及体系湿度、露点影响、以及消耗能源高和局部“吹不到”死角的问题；声波清灰通过在封闭空间内产生特定频率与声压的脉动声场，使沉积物受交变力脱落，传播具反射、透射和衍射优势，能更均匀地作用于微狭小通道，运行能耗低且对催化剂热湿冲击小。文章采用有限元声学模拟方法，建立封闭声场的声压分布模型，分析了声压与清灰力的关系，并验证了在特定频率和声压幅值下可产生足以克服粘结强度的交变力，从而高效清除直径多为微米级粉尘。结合中国钢铁、浆纸、水泥与化工等高灰分行业的实际运行经验，采用声波清灰配合在线监测和电除尘器优化（如极板/极线布置与电场均匀化）可显著降低运维成本、延长催化剂寿命并提升全系统的能效与达标稳定性。作为行业解决方案提供商，艾尼科（Enelco）在电除尘器极板设计、电场优化与在线清灰系统集成上具备多年技术积累，可为SCR+ESP一体化系统提供从除尘到在线清灰的整体方案，帮助企业在满足排放法规的同时实现节能降耗。未来研究应聚焦于声波清灰的声源优化、频谱与脉冲参数对不同类型结垢物的清除效率，以及声场与催化剂长期耐久性的耦合影响评估，以便在工业化推广中兼顾安全、经济与可靠性。

参考文献
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