长沙理工大学陈冬林教授团队为更好地研究飞灰在催化剂表面沉积板结对强垢形成的影响，借助现场小修期和SCR改造项目热态性能试验将不锈钢采样盘布置在3层催化剂层的迎风面进行采样，将3层SCR催化剂垢层样品采用原子力显微镜(AFM)进行表征测试，通过设置合适的阈值采用Matlab图形处理得到黑白二值图，并通过信息熵法获得盒子尺寸来分析多重分形标度区间的影响。

作者

张 巍1,2,3，卢 程1,2,3，陈冬林1,2,3，邓伟力4，宋权斌1,2,3，冯延林5，龚蔚成5，宋 健4

作者单位

1. 长沙理工大学 能源与动力工程学院；

2. 可再生能源电力技术湖南省重点实验室；

3. 清洁能源与智能电网湖南省2011协同创新中心；

4. 湖南大唐节能科技有限公司；

5. 永清环保股份有限公司

摘要

　 燃煤电站烟气中的飞灰在SCR催化剂表面沉积板结形成强垢是导致催化剂失活的重要原因，为及时清理催化剂表面强垢层，通常采用超声共振结合蒸汽吹扫将强垢去除，然而由于燃煤飞灰在催化剂表面的沉积板结使得强垢层形成较为稳定，导致现场高能耗操作下清灰效果不明显。

为更好地研究飞灰在催化剂表面沉积板结对强垢形成的影响，借助现场小修期和SCR改造项目热态性能试验将不锈钢采样盘布置在3层催化剂层的迎风面进行采样，将3层SCR催化剂垢层样品采用原子力显微镜(AFM)进行表征测试，通过设置合适的阈值采用Matlab图形处理得到黑白二值图，并通过信息熵法获得盒子尺寸来分析多重分形标度区间的影响。

结果表明，随着烟气的流程方向板结层的高程分区逐渐趋于碎片化，沉积飞灰粒度逐渐趋于均匀化，并随烟气流程的增加多重分形参数具有标度不变性;同时关联分形维数D2随着烟气流程的增加逐渐与Hausdorff分形维数D0接近;根据加权矩随变特性还发现板结层微观颗粒会随烟气流程的增加逐渐由疏松不均性演变为致密均匀性;由3层板结层多重分形谱对称性发现，随着烟气流程的延长，催化剂表面垢层多重分形谱宽度Δα明显增加，相应垢层表面粗糙度逐渐增加，且垢层表面奇异峰分布更加明显，催化剂表面飞灰板结形成垢层的主导因素主要源于小颗粒、小高程的概率分布点。研究表明，随着烟气流程的增加，催化剂表面垢层的多重分形特征明显，沉积飞灰颗粒粒度变小，板结层的均匀性增加，微观拓扑表面的高程聚类特征消失，为超声波共振与蒸汽吹扫等现场清灰操作提供理论依据。

文中图表

结论

1）讨论了燃煤电站3层催化剂表面积灰板结层微观表面的形貌和多重分形特征，3层催化剂迎风面板结层具有典型的多重分形特征。通过对AFM图像的分析发现，第1层板结层微观高程分区较为明显，第3层微观高程分区较为碎片化，通过二值化处理图像使得多重分形分析具有标度不变性。

2）通过对广义分形维度的分析，分别得到了3层催化剂板结层表面的Hausdorff维数D0、信息维数D1和关联维数D2，并随着烟气行程增加,关联分形维数与Hausdorff维数越接近。

3）通过分析加权矩随变特性发现，第3层板结层具有较明显的粒度不均匀性且较为疏松，同时第1层板结层相对不均匀且较为密实。

4）通过对多重分形谱形状分析发现，3层板结层多重分形谱对称性较差，其谱线形状均呈现右钩形，由此得到板结层的微观形态以小颗粒与小高程概率分布点主导。

5）催化剂表面积灰板结形成过程是一个复杂的动力学过程，多重分形理论为催化剂迎风面积灰捕捉与板结密实过程分析提供了强有力的手段，并为催化剂表面声波清灰操作提供依据。

引文格式

张巍，卢程，陈冬林,等.燃煤机组SCR催化剂表面积灰板结层多重分形分析[J].洁净煤技术，2019，25(2):45-52.

ZHANG Wei,LU Cheng,CHEN Donglin,et al.Multifractal analysis of fly ash deposition on SCR catalyst surface of coal-fired unit[J].Clean Coal Technology，2019，25(2):45-52.

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