火電廠脫硝催化劑壽命管理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

火電廠脫硝催化劑壽命管理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢為了延長火電廠脫硝催化劑的使用壽命,介紹了脫硝催化劑使用及壽命管理現(xiàn)狀，結(jié)合催化劑使用全過程論述了投運(yùn)前、運(yùn)行中及后續(xù)維護(hù)過程中催化劑的壽命管理方法，總結(jié)了催化劑中毒原由并提出壽命管理建議。催化劑選擇設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮催化劑廠家供應(yīng)的催化劑實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，最大限度滿意催化劑運(yùn)行工況;催化劑運(yùn)行、檢修、維護(hù)過程中，要嚴(yán)格掌握噴氨量、運(yùn)行溫度、吹灰系統(tǒng),避開為了提高脫硝效率而增加氨逃逸，引起空氣預(yù)熱器阻塞等問題。阻塞、中毒、機(jī)械磨損、燒結(jié)是造成催化劑失活的主要原由,通過檢測脫硝催化劑的效率、氨逃逸和SO2/SO3轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)，判斷催化劑是否失活，并定期發(fā)展催化劑單體的檢測和脫硝系統(tǒng)性能測試。最終提出應(yīng)加強(qiáng)廢舊催化劑的回收處理技術(shù),如催化劑的二次再生技術(shù)以及從廢舊催化劑中提取微量元素、回收有效成份等。為了降低燃煤電站中NOx排放量，國內(nèi)大量安裝脫硝反響器，脫硝催化劑可將鍋爐中生成的NOx氧化為N2對NOx的脫除具有重要作用，但投資本錢高，且催化劑有使用壽命限制，到期后需加裝或者更換新的催化劑，增加了投資本錢。因此應(yīng)通過加強(qiáng)催化劑管理，標(biāo)準(zhǔn)安裝、運(yùn)行、檢測及維護(hù)等全壽命管理過程，延長催化劑使用壽命。脫硝催化劑的壽命普通有機(jī)械壽命和化的回收處理技術(shù)。普通催化劑的再生次數(shù)需通過催化劑的性能檢測確定，由于催化劑的機(jī)械壽命普通為10a,因此最多可再生2?3次。廢舊催化劑被定性為危（wei）險(xiǎn)固體廢棄物，處理難度大，加強(qiáng)廢舊催化劑的處理技術(shù)研發(fā)，包括催化劑的二次再生技術(shù)以及從廢舊催化劑中提取微量元素、回收有效成份等是將來發(fā)展趨勢。6、結(jié)論1）發(fā)展催化劑選擇設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮催化劑廠家供應(yīng)的催化劑實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，最大限度滿意催化劑運(yùn)行工況。催化劑運(yùn)行、檢修、維護(hù)過程中,要嚴(yán)格掌握噴氨量、運(yùn)行溫度、吹灰系統(tǒng)，避開為了提高脫硝效率，而增加氨逃逸，引起空氣預(yù)熱器阻塞等問題。針對實(shí)際狀況，可制定嚴(yán)格的投運(yùn)/退出邊界條件。2）催化劑的檢測是發(fā)展催化劑加裝、更換和再生的前提，是催化劑壽命管理的核心內(nèi)容。通過檢測脫硝催化劑的效率、氨逃逸和SO2/SO3轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)，判斷其是否失活，并定期發(fā)展催化劑單體的檢測和脫硝系統(tǒng)性能測試，依據(jù)檢測結(jié)果制定適宜的運(yùn)行維護(hù)打算，充分發(fā)揮催化劑的應(yīng)用價(jià)值。目前催化劑安裝通常采用“2+1”模式，活性降低時(shí)，可首先通過加裝1層新催化劑來提高活性，當(dāng)活性再次降低時(shí)，需更換舊催化劑，并對更換的舊催化劑發(fā)展再生。學(xué)壽命2種，機(jī)械壽命是指催化劑的構(gòu)造及強(qiáng)度能夠保證催化劑活性的運(yùn)行時(shí)間，國內(nèi)統(tǒng)一要求保證催化劑機(jī)械壽命大于l（）ao催化劑的機(jī)械壽命通常由催化劑的構(gòu)造特點(diǎn)打算。楊述芳等討論了催化劑壁厚對其壽命的影響;趙毅討論了催化劑的添加材料（助劑）和成型工藝對催化劑強(qiáng)度的影響,以獲得滿意脫硝性能的催化劑制備工藝和配方。催化劑機(jī)械壽命受反響系統(tǒng)中煙氣條件的影響較大,煙氣中灰塵、顆粒等的沖刷、磨蝕會(huì)降低催化劑的機(jī)械壽命且具有不行逆性。工程上常說的催化劑的使用壽命普通指化學(xué)壽命，脫硝催化劑的化學(xué)壽命是指在保證脫硝系統(tǒng)脫硝效率、氨的逃逸率等性能指標(biāo)的條件下，催化劑的連續(xù)使用時(shí)間。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，積炭、堿金屬吸附、碎吸附等降低了催化劑的催化活性和脫硝效率，使氨逃逸率增大，反響系統(tǒng)壓差過大，縮短了催化劑的化學(xué)壽命。目前國內(nèi)統(tǒng)一要求化學(xué)壽命不小于24000h。筆者結(jié)合催化劑全過程使用，論述了各階段催化劑的壽命管理方法，以延長催化劑化學(xué)使用壽命，降低投資本錢。1、催化劑投運(yùn)前管理催化劑選擇催化劑的選擇至關(guān)重要,應(yīng)依據(jù)電廠自身狀況（煤質(zhì)灰分、煙氣和氨）對催化劑性能提出要求，最大限度滿意催化劑運(yùn)行工況。催化劑成份、形式及孔徑等在肯定程度上打算了催化劑的脫硝效率催化劑根本形式及主要參數(shù)見表1。選擇性催化復(fù)原技術(shù)(SCR)催化劑活性K是能夠同時(shí)表達(dá)催化反響系統(tǒng)傳質(zhì)和化學(xué)反響速率的綜合性特征值，其大小不僅與催化劑的本質(zhì)物化特征相關(guān)，同時(shí)受催化劑反響系統(tǒng)諸多條件的影響，如溫度、02濃度、水含量、煙氣速度、氨氮摩爾比等參數(shù)。催化劑安裝管理催化劑的安裝管理主要指催化劑生產(chǎn)完成后，從廠家運(yùn)輸至火電企業(yè)安裝及安裝后的性能驗(yàn)收。在運(yùn)輸、卸載及存儲(chǔ)過程中，需要防止催化劑的機(jī)械損傷，避開催化劑跌落、碰撞、震蕩。催化劑存儲(chǔ)在枯燥室內(nèi),避開接觸到雨水，環(huán)境溫度03OC,濕度90%o潮濕的環(huán)境會(huì)使催化劑外表吸潮,枯燥時(shí)發(fā)生裂開，縮短壽命。催化劑的吊裝使用廠家配備的專用工具，吊裝時(shí)避開與鋼梁等堅(jiān)硬物體發(fā)生碰撞，吊裝角度不能過小,避開辟生傾斜，起吊速度不宜過快，保證催化劑安全裝入反響器內(nèi)。新建電廠催化劑安裝時(shí)間普通選擇在點(diǎn)火吹管之后，避開大量油污、灰塵黏附在催化劑外表，引起催化劑中毒。脫硝改造安裝時(shí)，需清理潔凈爐膛及脫硝反響器內(nèi)雜物，包括粉塵，將不利因素降到最小。催化劑安裝后性能驗(yàn)收包括2局部。一是催化劑的到貨驗(yàn)收。催化劑運(yùn)至電廠時(shí),需對催化劑的出廠資料檢查確認(rèn)。檢查各項(xiàng)參數(shù)是否符合技術(shù)協(xié)議相關(guān)要求，軸向擠壓試驗(yàn)、橫向擠壓試驗(yàn)、抗磨強(qiáng)度試驗(yàn)、材質(zhì)報(bào)告等檢測數(shù)據(jù)是否到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對催化劑外觀、性質(zhì)發(fā)展檢查，包括催化劑外表有無損壞，長、寬、高及厚度的幾何尺寸是否適宜等。二是催化劑的性能驗(yàn)收試驗(yàn)。性能驗(yàn)收試驗(yàn)普通由第三方測試，并出具測試報(bào)告。對脫硝系統(tǒng)各工況發(fā)展測試，確保脫硝效率、氨氣逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率、催化劑層的阻力等運(yùn)行指標(biāo)到達(dá)要求性能標(biāo)準(zhǔn)。2、催化劑的運(yùn)行管理脫硝催化劑的性能會(huì)隨工作時(shí)間的增加而漸漸下降，正確的運(yùn)行方式能夠保證脫硝裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并延長催化劑的使用壽命。在運(yùn)行管理中，親密留意煙氣量、煙氣溫度、煙氣壓力、粉塵、SO2含量及波動(dòng)范圍，依據(jù)設(shè)計(jì)條件調(diào)整噴氨量或者投入自動(dòng)噴氨;制定SCR裝置投入或者退出運(yùn)行規(guī)程，如要實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷脫硝，需實(shí)行其他措施，如省煤器分級技術(shù)、更換新型低溫催化劑等。催化劑的溫度對催化劑的性能影響較大,省煤器分級技術(shù)提高了煙氣溫度，保證催化劑在最相宜的溫度運(yùn)行，提高催化劑運(yùn)行效率。假如消失參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值過大的狀況，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)分析，評估其危害性和嚴(yán)峻性，并考慮補(bǔ)救措施，普通運(yùn)行中需留意噴氨量和吹灰器的掌握。噴氨量的掌握溫度300?400℃時(shí),隨著反響溫度的上升，脫硝反響速率增加，脫硝效率上升；當(dāng)溫度升至400℃后，脫硝效率隨溫度的上升而下降。溫度上升,NH3氧化反響加劇，脫硝效率下降,催化劑能夠長期承受的溫度不得高于430℃,否則會(huì)造成催化劑燒結(jié),永久性失效。假如反響器內(nèi)溫度長期降至最低運(yùn)行溫度，必需停頓噴氨，防止硫酸鹽或者硝酸鹽沉積在催化劑外表，影響催化劑活性。為延長催化劑壽命,依據(jù)硫酸鹽的分解特性,煙氣長期最低溫度宜設(shè)定在320℃o同時(shí),在鍋爐啟動(dòng)和SCR系統(tǒng)投運(yùn)過程中，應(yīng)掌握煙氣溫度的上升速度，避開對催化劑造成傷害。噴氨分布不勻稱對脫硝效率有顯著影響，簡單引起脫硝SCR下游空氣預(yù)熱器冷端阻塞，導(dǎo)致脫硝效率不達(dá)標(biāo)。此外應(yīng)定期發(fā)展噴氨優(yōu)化調(diào)整，在熱態(tài)下測量SCR反響器進(jìn)出口NOx和NH3濃度分布,優(yōu)化不同格柵噴嘴的噴氨量，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組在不同運(yùn)行負(fù)荷下，各項(xiàng)指標(biāo)最正確。催化劑定期吹灰為防止催化劑外表積灰發(fā)生阻塞，需準(zhǔn)時(shí)在線吹掃，每層催化劑都應(yīng)設(shè)置有吹灰器。普通使用蒸汽吹灰器和聲波吹灰器2種。對于使用蒸汽吹灰的脫硝裝置，在日常運(yùn)行中,需嚴(yán)格掌握設(shè)定吹灰汽源的壓力和溫度。針對不同灰分燃煤，既要保證吹灰汽源壓力到達(dá)預(yù)期的吹灰效果，又要掌握壓力在適宜范圍內(nèi),防止壓力過高吹損催化劑;吹灰溫度過高會(huì)造成局部催化劑高溫運(yùn)行，導(dǎo)致催化劑燒結(jié)，永久失效;若吹灰汽源溫度過低，或者在吹灰汽源投入時(shí)未充分疏水，吹灰蒸汽中帶水會(huì)造成催化劑粘灰，使催化劑活性降低。聲波吹灰器需連續(xù)吹掃,在運(yùn)行方面問題較少，操作便利。但要防止聲波吹灰器喇叭口積灰，影響除灰效果，導(dǎo)致催化劑外表積灰。3、催化劑的維護(hù)檢測催化劑的檢修維護(hù)檢修維護(hù)是指機(jī)組停用后對催化劑的檢查、愛護(hù)措施。避開催化劑潮濕，必要時(shí)發(fā)展催化劑枯燥。定期對催化劑發(fā)展清掃、外表除灰;對催化劑發(fā)展全面檢查，分析催化劑的腐蝕、阻塞或者損壞程度;若催化劑局部發(fā)生損壞，可小單元更換。對SCR反響器內(nèi)的其他附屬設(shè)備發(fā)展全面檢查，包括氨噴嘴、導(dǎo)流板、整流裝置、催化劑密封件、吹灰系統(tǒng)等。檢查影響吹灰系統(tǒng)閥門嚴(yán)密性的相關(guān)配件，確保檢查到位。催化劑的定期試驗(yàn)與檢測催化劑的定期試驗(yàn)與檢測包括催化劑單體檢測和性能驗(yàn)收檢測。DDT1286-2022《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對脫硝催化劑的檢測方法做出規(guī)定，包括催化劑全尺寸性能測試和催化劑微觀性能表征。測試脫硝效率、氨逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率以及壓差等指標(biāo),主要用于分析判斷催化劑的狀態(tài)。催化劑單體模塊測試是指遇到停機(jī)或者檢修等宜狀況，將催化劑測試單體模塊取出，發(fā)展試驗(yàn)室檢測，可發(fā)展切割討論催化劑的阻塞、積灰狀況。測試指標(biāo)有比外表積、孔徑/孔容、活性成份及含量、微觀構(gòu)造等以及小尺寸或者全尺寸的催化劑單體模塊測試。孟小然等和西安熱工討論院有限公司分別對此綻開討論。性能驗(yàn)收試驗(yàn)普通是在催化劑安裝、更換、再生或者鍋爐起機(jī)等變動(dòng)后發(fā)展的試驗(yàn)，可了解催化劑整體運(yùn)行狀況。測試不同工況、負(fù)荷下，催化劑各運(yùn)行指標(biāo)參數(shù)是否達(dá)標(biāo)。主要測試參數(shù)有NOx濃度、氨逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率、脫硝系統(tǒng)阻力、溫度等，并對催化劑運(yùn)行狀況發(fā)展評價(jià)。脫硝性能驗(yàn)收試驗(yàn)通過對脫硝系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，使脫硝系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)處于合理、高效水平。4、催化劑的更換及再生管理催化劑的加裝和更換國內(nèi)大局部燃煤電廠脫硝SCR系統(tǒng)都設(shè)計(jì)成多層催化劑,普通為“2+1”模式，預(yù)留1層。預(yù)留層加裝時(shí)首先需要對加裝的安全性發(fā)展評估，包括系統(tǒng)壓降增加，整體質(zhì)量增加,性能指標(biāo)等多方面。催化劑幾何特性和化學(xué)組分與初裝催化劑不肯定一樣，可依據(jù)詳細(xì)狀況調(diào)整。加裝預(yù)留層催化劑后，不僅要求脫硝效率提高，還需要確保SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%,氨逃逸率低于3x10-6,保證脫硝系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)到達(dá)要求。多層催化劑在催化劑的壽命管理和系統(tǒng)性能方面更具敏捷性。先添加預(yù)留層催化劑，再挨次更換舊催化劑層的方法廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外火電廠。該方法成熟、穩(wěn)定、牢靠，考慮的因素相對較少。每次至少更換1層新催化劑，所需催化劑量大。催化劑運(yùn)行過程中，準(zhǔn)時(shí)依據(jù)脫硝催化劑的活性測試及運(yùn)行工況分析制定催化劑的壽命管理打算（圖1）。催化劑的相對潛能是指催化劑使用過程中的活性K與新催化劑活性的比值。普通隨運(yùn)行時(shí)間的增加,相對潛能降低，其越低說明使用中催化劑的活性越差。因此應(yīng)隨時(shí)檢測催化劑相對潛能，依據(jù)檢測結(jié)果發(fā)展催化劑的加裝、更換、再生。催化劑的失活造成催化劑失活的原由主要有4個(gè)：①阻塞。煙氣中灰分較多,煙氣中的細(xì)小顆粒物聚攏在催化劑外表和小孔內(nèi)，妨礙反響物份子到達(dá)催化劑外表。最常見的阻塞物為鏤鹽和硫酸鈣。②中毒。煙氣中不少化合物都是潛在的催化劑化學(xué)性毒害物質(zhì)，如碑、磷、堿金屬、堿土金屬及金屬氧化物等;煙氣和灰分中物質(zhì)都會(huì)引起催化劑中毒。③機(jī)械磨損。煙氣中煙塵的沖刷及吹灰器運(yùn)行不當(dāng)造成催化劑物理性損傷；④燒結(jié)。運(yùn)行過程中溫度波動(dòng)引起的失活。催化劑燒結(jié)主要是由于運(yùn)行溫度偏高，假如催化劑長期運(yùn)行高于450℃,會(huì)導(dǎo)致催化劑顆粒變大,有效活性外表積削減，活性快速降低。催化劑的再生催化劑估計(jì)壽命到期之前，需對催化劑性能及機(jī)械壽命發(fā)展測試，確定其是否具有再生價(jià)值。催化劑機(jī)械壽命普通為l()a,首次再生試驗(yàn)具有應(yīng)用價(jià)值。神華北京國華電力有限責(zé)任公司太倉電廠已發(fā)展大批量再生試驗(yàn)，催化劑再生后應(yīng)用良好。目前能夠?qū)嵤┐呋瘎┰偕墓居薪K肯創(chuàng)環(huán)境科技股分有限公司、蘇州華樂大氣污染掌握科技發(fā)展有限公司、重慶遠(yuǎn)達(dá)催化劑公司和江蘇龍?jiān)喘h(huán)保催化劑有限公司等。普通再生工藝主要步驟為:清拂拭灰、清洗、化學(xué)清洗、浸泡、高