催化劑運行及壽命管理(遠達環(huán)保)

1、火電廠脫硝催化劑火電廠脫硝催化劑運行與壽命管理運行與壽命管理江西省工程機電學(xué)會江西省工程機電學(xué)會陳付國陳付國1359419071813594190718重慶遠達催化劑制造有限公司重慶遠達催化劑制造有限公司當(dāng)前國內(nèi)當(dāng)前國內(nèi)SCR系統(tǒng)現(xiàn)狀系統(tǒng)現(xiàn)狀當(dāng)前，國內(nèi)SCR系統(tǒng)處于“大干快上”階段，設(shè)計、供貨、安裝、調(diào)試、驗收等環(huán)節(jié)均存在著明顯不足。 2013年下半年2014年底，將集中進入SCR系統(tǒng)的性能驗收階段。 從SCR系統(tǒng)已經(jīng)投運的機組來看，由于經(jīng)驗不足、觀念不明晰， SCR系統(tǒng)的運行管理（尤其是SCR催化劑壽命管理）問題突出。 2014年7月1日后，SCR系統(tǒng)建設(shè)期間存在的問題可能集中爆發(fā)，部分機組

2、可能重走脫硫系統(tǒng)“先建設(shè)、后改造”的老路脫硝裝置投運帶給電廠的“兩個賬本”經(jīng)濟賬經(jīng)濟賬： 脫硝工程投資高， 運行成本高 脫硝補貼電廠實施后，經(jīng)濟運行見效益 催化劑采購及更換成本高 安全賬：安全賬： 取消反應(yīng)器旁路帶來的影響 脫硝裝置運行不良的影響 催化劑本身缺陷及運行管理不當(dāng)?shù)挠绊?流場設(shè)計流場設(shè)計- -脫硝成功與否的首要條件脫硝成功與否的首要條件1 1、進行結(jié)構(gòu)和布置設(shè)計，煙風(fēng)道和反應(yīng)器、進行結(jié)構(gòu)和布置設(shè)計，煙風(fēng)道和反應(yīng)器、AIGAIG、導(dǎo)流、導(dǎo)流和整流裝置等，確定它們的位置和幾何形狀。（對于改和整流裝置等，確定它們的位置和幾何形狀。（對于改造機組，需要因地制宜，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計）造機組，需要因地

3、制宜，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計） 2 2、進行、進行CFDCFD流場模擬計算，優(yōu)化原始設(shè)計。流場模擬計算，優(yōu)化原始設(shè)計。 3 3、構(gòu)建物理模型，驗證、構(gòu)建物理模型，驗證CFDCFD計算結(jié)果。計算結(jié)果。 4 4、最終確定結(jié)構(gòu)設(shè)計。、最終確定結(jié)構(gòu)設(shè)計。 流場設(shè)計流場設(shè)計- -脫硝成功與否的首要條件脫硝成功與否的首要條件 流場設(shè)計流場設(shè)計-造成的后果造成的后果SCR催化劑板式催化劑波紋板式催化劑蜂窩型催化劑第一步是計算催化劑基本量K/AV=f（入口（入口NOx，脫硝率，氨逃逸率），脫硝率，氨逃逸率）AV表示面速度，是流經(jīng)催化劑的煙氣量與催化劑反應(yīng)面積之比表示面速度，是流經(jīng)催化劑的煙氣量與催化劑反應(yīng)面積之比K催化劑

4、活性值，是一個同時體現(xiàn)催化反應(yīng)系統(tǒng)傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)速率的綜合性催化劑活性值，是一個同時體現(xiàn)催化反應(yīng)系統(tǒng)傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)速率的綜合性特征值特征值第二步是催化劑活性第二步是催化劑活性Kf(溫度、溫度、O2、H2O、Ugs、V2O5、長度、長度、幾何比表面積、微觀結(jié)構(gòu)幾何比表面積、微觀結(jié)構(gòu)) K0催化劑初始活性催化劑初始活性 Kn催化劑當(dāng)前活性催化劑當(dāng)前活性 Kn/K0=. 第三步第三步和和 伽瑪（伽瑪（）催化劑設(shè)計余度，由裝置類型、產(chǎn)品選型和性能催化劑設(shè)計余度，由裝置類型、產(chǎn)品選型和性能要求決定。堵塞余度由反應(yīng)器的布置方式和灰的特點決定。分布不要求決定。堵塞余度由反應(yīng)器的布置方式和灰的特點決定。分布不

5、均時的余度由流體條件和煙氣的均勻性決定。均時的余度由流體條件和煙氣的均勻性決定。 貝塔（貝塔（）催化劑劣化速率，是煤組成、產(chǎn)品、長度、催化催化劑劣化速率，是煤組成、產(chǎn)品、長度、催化劑層數(shù)、灰負荷和劑層數(shù)、灰負荷和Ugs的函數(shù)：的函數(shù)： =(煤成分、產(chǎn)品特性、長度、催化劑層數(shù)、灰負荷和煤成分、產(chǎn)品特性、長度、催化劑層數(shù)、灰負荷和Ugs)第四步催化劑最終體積第四步催化劑最終體積催化劑活性催化劑活性選擇依據(jù)選擇依據(jù)檢測方法幾何特性幾何特性第一部分物理特性物理特性第二部分化學(xué)特性化學(xué)特性第三部分長度長度、孔徑孔徑、孔數(shù)孔數(shù)、間距間距、外形尺寸外形尺寸、內(nèi)壁厚度內(nèi)壁厚度、外壁外壁厚度幾何比表面積、開孔率

6、厚度幾何比表面積、開孔率、翹曲度翹曲度工藝特性工藝特性第四部分抗壓強度、磨損抗壓強度、磨損強度強度、比表面積、孔容孔徑比表面積、孔容孔徑晶相結(jié)構(gòu)、主要化學(xué)成份、晶相結(jié)構(gòu)、主要化學(xué)成份、微量元素微量元素脫硝效率、脫硝效率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率、轉(zhuǎn)化率、氨逃逸和壓降氨逃逸和壓降催化劑檢測方法催化劑檢測方法催化劑失活催化劑失活u失活催化劑種類：可可再再生生不不可可再再生生了解最低運行溫度了解吹灰器的目的和吹灰頻率了解系統(tǒng)啟動流程了解噴氨系統(tǒng)的控制了解停機過程中針對催化劑的主要步驟16催化劑運行催化劑運行-使用者的重視程度使用者的重視程度運行溫度低溫時，SO3與NH3和H2O反應(yīng)生成NH4HSO4低于

7、設(shè)計溫度時的運行最大時間不得超過10小時三個溫度：最低連續(xù)噴氨運行溫度，停止噴氨運行溫度，最高連續(xù)運行溫度。高溫對催化劑損害17吹灰器依照吹灰供應(yīng)商的要求進行吹灰操作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)催化劑層的壓降增加時，可能需要增加吹灰器的吹灰頻率。在停機前和停機過程中，需要運行吹灰以將停留在催化劑表面的灰分減到最少。18初始啟動依照SCR系統(tǒng)操作手冊采用正常的啟動和停機程序。建議溫升速率不超過60oC/minSCR系統(tǒng)中不得有液態(tài)水，但是煙氣或空氣中的水蒸氣沒有關(guān)系油漬不能進入SCR系統(tǒng)只有當(dāng)煙氣溫度高于最低噴氨溫度之后，才能夠進行噴氨操作。這樣做的目的是為了避免在催化劑的表面生成硫酸鹽或硝酸鹽。運行過程的記錄觀察

8、運行過程的記錄觀察如果催化劑上游設(shè)備發(fā)生水管破裂，需注意不得將水濺入催化劑煙氣中的氨和NOx必須混合均勻。觀察煙氣量，流速變化對催化劑磨損有較大影響:催化劑層的壓降，氨注入量和氨逃逸需要每天記錄，可以通過灰分中氨濃度反應(yīng)氨逃逸率。23運行過程的記錄觀察運行過程的記錄觀察對數(shù)據(jù)的分析有利于SCR系統(tǒng)的運行控制催化劑的設(shè)計依照技術(shù)協(xié)議中的煤質(zhì)參數(shù)若燃用其他煤質(zhì)，則催化劑的性能可能會受影響如果燃用了新的煤種，請聯(lián)系催化劑設(shè)計方.脫硝運行脫硝運行重點關(guān)注數(shù)據(jù)的變化并且接受數(shù)據(jù)的變化脫硝運行中每年必做的檢測：脫硝性能試驗效率，氧化率，NH3逃逸，壓降催化劑的性能測試中試煤質(zhì)成分檢測灰分成分檢測催化劑壽命

9、管理催化劑壽命管理 廣義上講，SCR催化劑管理應(yīng)涵蓋SCR催化劑從設(shè)計選型到再生/更換以至廢棄處理的全壽命過程，故我們定義催化劑壽命管理。 1. 什么是好的催化劑，如何確認買到的是合格的催化劑。 2. 如何經(jīng)濟、安全運行管理催化劑，規(guī)避安全隱患，降低成本。 InitialL1L2L1L2AddL3ReplaceReplace 催化劑壽命管理是一個系統(tǒng)工程，它需要用戶（電廠）和催化劑廠家共同經(jīng)營維護，用戶和催化劑廠家從不同的角度記錄和分析脫硝催化劑使用過程中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，不斷對系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進，確保脫硝系統(tǒng)和催化劑合理長期運行。催化劑的壽命管理是脫硝系統(tǒng)能否正常運行的關(guān)鍵。 催化劑使用用戶應(yīng)該

10、做的工作為：（1）記錄運行中的數(shù)據(jù)：NOx濃度，效率，溫度，壓降，負荷變化，噴氨量，煤質(zhì)資料，灰分分析資料，流場變化數(shù)據(jù)等。（2）合理使用吹灰器（3）合理控制噴氨溫度，關(guān)注脫硝下游設(shè)備腐蝕情況。（4）定期將運行記錄的數(shù)據(jù)傳送給催化劑廠家，系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)與催化劑有偏差時，及時通知催化劑廠家。（5）第三方檢測機構(gòu)，對脫硝系統(tǒng)性能進行檢測。 催化劑廠家應(yīng)該做的工作為：（1）關(guān)注產(chǎn)品使用過程中的數(shù)據(jù)變化，并對數(shù)據(jù)進行分析。（2）定期進行回訪，了解系統(tǒng)和催化劑運行狀態(tài)。（3）停機時，進行取樣檢測，并將檢測報告提交給用戶。（4）根據(jù)催化劑檢測結(jié)果，對脫硝系統(tǒng)和催化劑的運行提出合理化的建議，并預(yù)期催化劑后期的運行狀態(tài)。（5）配合用戶對系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進。（6）建立催化劑使用檔案，并將資料提交用戶。 了解脫硝和催化劑的運行狀態(tài) 合理運行脫硝系統(tǒng) 為催化劑的加裝和換裝提供依據(jù) 為煤質(zhì)改變提供依據(jù) 為鍋爐負荷調(diào)整提供依據(jù)SCRSCR存在的問題存在的問題系統(tǒng)設(shè)計方面 催化劑選型、用量不當(dāng) 節(jié)距太小、催化劑體積不夠 煙氣流速設(shè)計不合理加劇