華電國際脫硝技術(shù)交流-脫硝催化劑

華電電力科學(xué)研究院華電集團動力技術(shù)研究中心華電國際脫硝技術(shù)研討會脫硝催化劑技術(shù)

脫硝催化劑的基本要求脫硝催化劑的一般描述脫硝催化劑的失活和預(yù)防脫硝催化劑的設(shè)計選型華電電力科學(xué)研究院華電集團動力技術(shù)研究中心華電集團脫硝催化劑規(guī)范華電電科院脫硝業(yè)務(wù)簡介1.1SCR簡介SCR脫硝技術(shù)是指使用還原劑（NH3等）在合適的溫度范圍（300-420℃）在有氧條件下在催化劑的作用下將NOx選擇性的還原為無害的氮氣和水；SCR脫硝技術(shù)具有脫硝率高，選擇性好，成熟可靠等優(yōu)點，是國內(nèi)外電站最廣泛采用的煙氣脫硝技術(shù)；SCR技術(shù)是美國Eaglehard在50年代取得專利，七十年代后期在日本的工業(yè)電站得到應(yīng)用，隨后在歐洲、美國等地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。1.2SCR脫硝工藝特點SCR煙氣脫硝技術(shù)的優(yōu)點SCR煙氣脫硝技術(shù)脫硝效率高，脫硝效率一般可達80%～90%，可將氮氧化物排放濃度降至100mg/m3以下。SCR煙氣脫硝技術(shù)成熟可靠，應(yīng)用廣泛，適合在煤質(zhì)多變、機組負(fù)荷變動頻繁以及對空氣質(zhì)量要求較敏感的區(qū)域的新建燃煤機組上使用；SCR煙氣脫硝技術(shù)的缺點需要使用脫硝催化劑，催化劑價格昂貴，投資和運行成本高；需要使用液氨、氨水或尿素等作為還原劑，消耗費用大；若用液氨作為還原劑，由于它們是危險化學(xué)品，在儲運和使用過程的安全問題尤應(yīng)引起關(guān)注。由于我國火電廠燃煤復(fù)雜多變，在我國已建成或擬建的煙氣脫硝工程中大多采用SCR法。1.2SCR在中國的應(yīng)用由于我國火電廠燃煤復(fù)雜多變，在我國已建成或擬建的煙氣脫硝工程中大多采用SCR法。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2008年底，

全國約有90多家電廠的近200臺總裝機容量為1.05億千瓦的機組已通過環(huán)評，其中已建、在建或擬建的火電廠煙氣脫硝項目達到5745萬千瓦裝機容量。所采用的工藝技術(shù)主要是選擇性催化還原法（SCR），約占96％，非選擇性還原催化法（SNCR）只占4％。根據(jù)《火電廠氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)》（二次征求意見稿）的要求，要達到新機組或重點地區(qū)老機組改造100mg/Nm3的排放要求必須加裝SCR脫硝催化劑，非重點地區(qū)200mg/Nm3的排放要求，SCR技術(shù)仍是首選。1.3SCR脫硝主反應(yīng)SCR脫硝技術(shù)是指使用還原劑（NH3等）在合適的溫度范圍（300-420℃）、在有氧條件下在催化劑的作用下將NOx選擇性的還原為無害的氮氣和水；由于NO占95%左右，所以第一個反應(yīng)是SCR脫硝的主反應(yīng)，實際消耗的氨氮比接近于1:1。SCR反應(yīng)機理為Eley-Rideal機理，即SCR反應(yīng)發(fā)生在催化劑吸附的NH3和氣相或微弱吸附的NOx之間，為快速反應(yīng)；SCR反應(yīng)集中發(fā)生在催化劑表面的0.1mm以內(nèi)，反應(yīng)速度主要取決于催化劑的表面積。催化劑催化劑表面煙氣41235761234567氨在催化劑表面的擴散氨在催化劑內(nèi)部小孔的擴散氨在催化劑活性區(qū)域中間被吸附氮氧化物從煙氣中擴散到被吸附的氨的上面氮氧化物和氨發(fā)生反應(yīng)生成氮氣和水氮氣和水脫離催化劑表面氮氣和水?dāng)U散到煙氣中SCR反應(yīng)過程1.4SCR脫硝副反應(yīng)（1）電廠脫硝催化劑為V2O5/TiO2基催化劑，在脫硝的同時會發(fā)生SO2氧化的副反應(yīng)：生成的硫酸氫銨的粘性較大，易造成飛灰在空預(yù)器中低溫段空預(yù)器受熱面沉積，引起下游的設(shè)備和管道的堵塞和腐蝕，所以一般要求脫硝過程SO2氧化率低于1%，氨逃逸小于3ppm；此外噴氨溫度需保持在300℃以上，以避免硫酸銨鹽在催化劑上沉積，造成催化劑微孔堵塞，活性下降。SO2氧化反應(yīng)屬于慢反應(yīng)，在整個催化劑壁厚范圍內(nèi)均會發(fā)生，減小催化劑的壁厚將有助于降低SO2轉(zhuǎn)化率。1.4SCR脫硝副反應(yīng)（2）SCR脫硝反應(yīng)的另一副反應(yīng)是將煙氣中部分元素Hg氧化成二價Hg，從而有助于Hg在脫硫吸收塔中被洗滌，從而減少Hg向大氣中的排放，實現(xiàn)Hg減排的目的。1.5中國SCR脫硝催化劑的典型布置SCR脫硝催化劑位于省煤器和空預(yù)器之間；高灰布置的優(yōu)點：高灰布置形式的運行溫度在320～400℃，處于催化劑的活性溫度范圍，無需補燃或換熱，系統(tǒng)簡單；

95％的燃煤脫硝裝置采用的是高灰布置形式，脫硝反應(yīng)器設(shè)置于省煤器和空預(yù)器之間。1.5中國SCR脫硝催化劑的典型布置高灰布置的缺點：由于煙氣的粉塵含量較高，為防止催化劑堵塞，需要使用大孔徑的蜂窩式催化劑或平板式催化劑，而且必須采用垂直布置；為了防止催化劑的磨損，選擇的催化劑的壁厚較大；由于煙氣中含有SOx，而且反應(yīng)溫度較高（350℃），會有更多的SO2轉(zhuǎn)化為SO3，所以為了限制SO2的氧化率和NH4HSO4的生成，需要使用活性相對較低的SCR催化劑；煙氣中含塵量大，毒物多，更容易造成催化劑的中毒，催化劑壽命較短；由于以上原因，造成脫硝催化劑體積較大，SCR系統(tǒng)造價成本高。1.5中國SCR脫硝催化劑的典型布置雖然在高灰SCR（HD-SCR）系統(tǒng)中催化劑長期處于高濃度粉塵的煙氣中，更易造成催化劑中毒、磨損、堵塞等，但由于催化劑位于省煤器和空預(yù)器之間，與催化劑活性溫度窗口一致(250℃~450℃)，而且隨著催化劑的進步，現(xiàn)在的催化劑供應(yīng)商一般都確保催化劑三年以上的使用壽命，目前燃煤電廠SCR多采用高灰布置，國內(nèi)采用的電廠SCR脫硝系統(tǒng)均為高灰布置形式。1.5中國SCR脫硝催化劑的典型布置1.6SCR脫硝對催化劑的要求（1）SCR催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)的核心，直接決定著SCR系統(tǒng)的性能和投資運行成本；SCR催化劑布置在省煤器和空預(yù)器之間，需要在300～420℃溫度范圍內(nèi)脫硝效率高、選擇性好、抗毒性強、運行可靠；SCR催化劑承受的高溫、高塵、高SO2含量和高中毒的煙氣條件，對脫硝催化劑的耐高溫、耐堵塞、耐磨損、抗中毒性能和低SO2氧化活性提出更高的要求；中國的SCR系統(tǒng)為無SCR旁路和無省煤器旁路結(jié)構(gòu)，對脫硝催化劑的安全可靠性提出更高的要求；中國煤種復(fù)雜多變，對脫硝催化劑的適應(yīng)性也有更高的要求。1.6SCR脫硝對催化劑的要求（2）脫硝裝置的指標(biāo)還原劑液氨NOx脫除率％SCR入口NOx含量Mg/Nm3NH3(干基，6％O2)逃逸率Vol.ppmSO2/SO3轉(zhuǎn)化率％氨耗量Kg/h催化劑阻力（附件層添加前后）Pa最低連續(xù)煙溫℃最高連續(xù)煙溫℃最低噴氨溫度℃短時最高承受煙溫℃催化劑化學(xué)壽命h催化劑機械壽命年1.7SCR脫硝催化劑的性能要求第二部分脫硝催化劑的一般描述2.1脫硝催化劑布置2.2脫硝催化劑成分2.3脫硝催化劑形狀催化劑標(biāo)準(zhǔn)模塊2.3脫硝催化劑形狀2.3脫硝催化劑形狀2.4SCR催化劑微觀結(jié)構(gòu)A:Macropores200μm5μmB:Mesopores200nmC:Micropores2.4SCR催化劑微觀結(jié)構(gòu)2.4SCR催化劑微觀結(jié)構(gòu)成分：不銹鋼網(wǎng)作為催化劑的載體二氧化鈦、氧化釩、氧化鉬等作為活性催化原料特性：1,更高的耐飛灰腐蝕性能2,積灰對系統(tǒng)脫硝的影響更低3,不易粘結(jié)飛灰4,良好的熱力和機械性能5,較低的SO2轉(zhuǎn)化率6,更少的壓力損失平板式催化劑單板尺寸:厚度:0.6–0.8mm高度:550mm-625mm深度:456mm重量:0.7kg2.5平板式催化劑標(biāo)準(zhǔn)模塊尺寸:長度 1882mm寬度 954mm高度 1474mm總重量 1443Kg平板式催化劑模塊2.5平板式催化劑準(zhǔn)備催化劑原料混合板式催化劑的壓制將催化劑原料碾壓在不銹鋼網(wǎng)格上單板褶皺的壓制將一定數(shù)量的單板組成催化劑單體將若干個單體組成一個催化劑模塊煅燒平板式催化劑制造工藝流程2.5平板式催化劑將催化劑原料均勻地碾壓在不銹鋼網(wǎng)格上,然后切割并壓制成帶有褶皺的單板,最后將這些單板組成催化劑的單體.平板式催化劑生產(chǎn)線2.5平板式催化劑平板式催化劑的煅燒工藝通過煅燒使催化劑達到以下設(shè)計所需的性能要求：

晶體特性:

-晶粒尺寸

-微孔容積機械性能參數(shù):

-強度

-耐久度2.5平板式催化劑將催化劑單體組裝成模塊,這樣更有利于以后催化劑的安裝.模塊的尺寸都有一定標(biāo)準(zhǔn),但是根據(jù)不同客戶不同項目的特殊要求,模塊的尺寸可以有所更改.平板式催化劑模組的組裝2.5平板式催化劑SINOx?板式催化劑的安裝平板式催化劑模塊的安裝2.5平板式催化劑催化劑的安裝Baffleplates安裝于沿催化劑模組支撐以及反應(yīng)器側(cè)壁；合理安裝Baffleplates是控制煙氣中飛灰分布、減少積灰的必要手段。Baffleplates

Reactorwall2.5平板式催化劑成分:

主要成分為陶瓷,二氧化鈦、氧化釩、氧化鎢作為活性成分

特性:

比表面積較高體積小在低塵煙氣中活性較高催化劑長度和孔隙的大小都是可選的蜂窩式催化劑尺寸:催化劑長度1100mm左右孔徑2.4~8.2mm每平方英寸大約6~

300個單元蜂窩式催化劑2.6蜂窩式催化劑蜂窩式催化劑模塊2.6蜂窩式催化劑蜂窩式催化劑制造工藝流程2.6蜂窩式催化劑根據(jù)所需幾何尺寸:-每個催化劑單體的孔數(shù)量-通流面積壁厚調(diào)節(jié)蜂窩式催化劑擠出模具以得到與設(shè)計相符的蜂窩式催化劑蜂窩式催化劑擠出成型2.6蜂窩式催化劑蜂窩式催化劑的煅燒工藝通過煅燒使催化劑達到以下設(shè)計所需的性能要求：

晶體特性:

-晶粒尺寸

-微孔容積機械性能參數(shù):

-強度

-耐久度2.6蜂窩式催化劑2.6蜂窩式催化劑2.6蜂窩式催化劑2.6蜂窩式催化劑2.7波紋板式催化劑2.8脫硝催化劑的檢驗檢測2.8脫硝催化劑的檢驗檢測2.8脫硝催化劑的檢驗檢測2.8脫硝催化劑的安裝2.8脫硝催化劑的安裝催化劑密封2.8脫硝催化劑的安裝2.8脫硝催化劑的安裝第三部分脫硝催化劑的失活和預(yù)防3.1催化劑失活3.1催化劑失活3.1催化劑失活由于受到煙氣中的氣體條件，粉塵條件和溫度條件方面因素的影響，催化劑的活性一般都會隨著時間的延長而降低。3.1催化劑失活3.2脫硝催化劑的添加/更換催化劑的堵塞催化劑的堵塞3.3催化劑堵塞（1）影響催化劑堵塞的因素催化劑的孔徑特征：節(jié)距、通流面積和斷面形狀；灰的負(fù)荷和粘性；煙氣/反應(yīng)器的設(shè)計：在滿負(fù)荷/部分負(fù)荷時的煙氣流速、導(dǎo)流板、沖擊角度、大粒徑飛灰、粉塵的分布。催化劑的堵塞催化劑堵塞的機理燃燒過程中產(chǎn)生的大顆粒粉塵被煙氣挾帶至催化劑（如爆米花飛灰）：合理選擇催化劑孔徑和形式，設(shè)置灰斗和格柵去除大顆粒飛灰；在上游的流動靜止區(qū)細(xì)灰沉積結(jié)合成塊狀粉塵，通過作用釋放落到催化劑表面優(yōu)化煙道和反應(yīng)器的設(shè)計，選擇合適的催化劑。低于最低噴氨溫度生成硫酸氫銨覆蓋催化劑表面：運行溫度低于最低噴氨溫度及時停止噴氨生成硫酸氫銨后及時升溫將表面硫酸氫銨分解3.3催化劑堵塞（2）脫硝催化劑堵塞機理最低噴氨溫度和分解溫度催化劑節(jié)距（Pitch）是指相鄰的板或壁中心之間的距離pitchpitchSINOx?催化劑間距選擇102030g/m37mm間距蜂窩式催化劑8mm間距蜂窩式催化劑？5mm間距板式催化劑6mm間距板式催化劑催化劑節(jié)距選擇催化劑間距選擇與煙氣灰分之間的關(guān)系85低高69通流面積(%)堵灰程度催化劑節(jié)距的選擇通流面積與堵灰程度之間的關(guān)系(通流面積通常用來描述催化劑的自由截面積)防止飛灰沉積的技術(shù)手段通過安裝合適的灰斗和其他設(shè)備，將煙氣攜帶的粒徑大于1.5-2.5毫米的飛灰除去；根據(jù)灰的特性選擇合適的催化劑節(jié)距；通過合理設(shè)計安裝導(dǎo)流板和結(jié)構(gòu)支撐來優(yōu)化進口煙氣的分布；合理設(shè)計催化劑的支撐梁；在催化劑上部安裝篩網(wǎng)捕捉或粉碎大顆粒的粉塵；設(shè)置吹灰裝置。3.3催化劑堵塞（3）聲波吹灰器蒸汽吹灰器催化劑的磨損V是煙氣流速；t是時間；L是顆粒物的負(fù)荷磨損速率與材料的硬度成反比。從理論上講絕大多數(shù)磨損發(fā)生在催化劑表面，而不是催化劑的內(nèi)壁灰的沖擊發(fā)生在催化劑表面由于在催化劑孔入口處流動的收縮會使表面發(fā)生更多的磨損。在入口效應(yīng)后很短的距離內(nèi)會形成層流邊界層，在層流邊界層內(nèi)氣流速度較低，顆粒的質(zhì)量流量較低。磨損會造成活性成分流失，化學(xué)壽命下降，但同時可以促進表面更新，催化劑長期保持活性；磨損會造成機械強度下降，造成催化劑的斷裂；解決途徑：選擇大壁厚催化劑；流場優(yōu)化；選擇合適的流速、角度等工藝優(yōu)化：預(yù)除塵改變結(jié)構(gòu)：平板式催化劑選用不銹鋼篩網(wǎng)板，蜂窩式催化劑選擇頂部加強。3.4催化劑磨損（1）3.4催化劑磨損（2）3.5催化劑燒結(jié)熱燒結(jié)是指由于高溫使得脫硝催化劑的晶型發(fā)生改變，基本粒子變大，表面積減小，活性物質(zhì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致活性下降。正常的SCR運行條件下燒結(jié)可以忽略不計。但是如果在啟動時發(fā)生殘?zhí)炕驓堄投逊e在表面會引起脫硝催化劑失火，導(dǎo)致活性迅速下降，這在系統(tǒng)啟動時應(yīng)引起充分重視。3.6催化劑中毒（1）化學(xué)成分的改變：氣相或粉塵中的物質(zhì)使得催化劑中毒，如煙氣中的As和堿金屬使得活性位發(fā)生轉(zhuǎn)化，氣固反應(yīng)使得催化劑材料發(fā)生改變。SO3As2O3堿金屬堿土金屬等SO3對催化劑的影響當(dāng)反應(yīng)溫度較低時，會生成硫酸銨或硫酸氫銨物質(zhì)，硫酸銨為白色固體，硫酸氫銨在160～220℃為黏性固體。為了防止催化劑表面發(fā)生硫酸鹽的沉積，需要將反應(yīng)溫度控制在最低允許操作之上，短期之內(nèi)問題不嚴(yán)重，當(dāng)溫度高于分解溫度時這些物質(zhì)會重新分解，催化劑的的活性會得到恢復(fù)，但長期處于這個溫度會使催化劑活性發(fā)生不可逆的變化；如果有一定的氨氣泄漏加上煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸銨或硫酸氫銨，由于硫酸氫銨為黏性固體，會使得飛灰在空預(yù)器表面沉積造成催化劑的堵塞，另外硫酸氫銨具有腐蝕性會造成空預(yù)器的腐蝕，采取的措施是對空預(yù)器進行沖洗，另外一個措施需要減少催化劑的SO2的氧化率和減少氨氣的逃逸量。SO3對催化劑的影響可以通過將反應(yīng)溫度控制在最低允許反應(yīng)溫度之上，否則會生成硫酸銨鹽或硫酸氫銨。3.6催化劑中毒（2）堿金屬或堿土金屬元素對催化劑的影響飛灰中含有一定的堿金屬或堿土金屬元素，如K、Na、Mg、Ca等。堿金屬和堿土金屬主要是造成催化劑中V-OH的氫鍵被替換，使得催化劑的酸性下降，從而使得催化劑的活性下降。堿金屬與活性位的結(jié)合程度相對不是很大，如果在有冷凝水存在的情況下催化劑的中毒性能會成倍增加。3.6催化劑中毒（3）砷對催化劑的影響飛灰或煙氣中的As會使SCR催化劑中毒，尤其是氣相As。As會在催化劑表面沉積，引起催化劑的中毒，As中毒是不可逆的。如果煙氣中的As含量較高，催化劑的失活會加速。為了緩解催化劑的As中毒，需要在煙氣中噴入一定量的CaO與As結(jié)合，減少催化劑的中毒情況。在煙氣中As含量較高時，選用含MoO3催化劑。3.6催化劑中毒（4）CaO對催化劑的影響由于CaO能As反應(yīng)，因此一定量CaO的存在還能夠防止催化劑As中毒。

CaO在有SO2和SO3存在的情況下，會生成帶粘性的CaSO4，并覆蓋在催化劑的表面影響其活性。但一般煤中的CaO含量較低，對催化劑活性影響不大，但是中國部分煤種屬于高灰高CaO類型，在催化劑選型設(shè)計時需慎重考慮。3.6催化劑中毒（4）3.6催化劑中毒（4）3.6催化劑中毒（4）第四部分脫硝催化劑的設(shè)計選型4.1設(shè)計選型綜述電廠參數(shù)

鍋爐類型

固態(tài)排渣鍋爐

液態(tài)排渣鍋爐

燃料

煤

油

運行工況

負(fù)載

循環(huán)

是否頻繁啟動

飛灰循環(huán)

其他設(shè)備

空氣預(yù)熱器

電除塵器

SCR系統(tǒng)設(shè)計模組布置反應(yīng)器體積SCR旁路備用層吹灰器噴氨系統(tǒng)靜態(tài)混合器類型

蜂窩式

平板式

節(jié)距成分

活性

抗中毒能力

選擇性設(shè)計

體積

脫硝效率

壓降催化劑選擇與設(shè)計4.1催化劑設(shè)計條件基本信息包括：機組容量性能指標(biāo)煙氣條件煤種信息灰分信息爐型：固態(tài)排渣爐/液態(tài)排渣爐SCR布置：煙道布置、反應(yīng)器尺寸、有無省煤器旁路/SCR旁路、有無省煤器灰斗等煙氣溫度/流場/濃度/氨氮比/角度等的偏差脫硝裝置的指標(biāo)4.1催化劑設(shè)計條件還原劑液氨NOx脫除率％SCR入口NOx含量Mg/Nm3NH3(干基，6％O2)逃逸率Vol.ppmSO2/SO3轉(zhuǎn)化率％氨耗量Kg/h催化劑阻力（附件層添加前后）Pa最低連續(xù)煙溫℃最高連續(xù)煙溫℃最低噴氨溫度℃短時最高承受煙溫℃催化劑化學(xué)壽命h催化劑機械壽命年項目單位鍋爐BMCR工況設(shè)計煤種校核煤種O2Vol%SO2Vol%H2OVol%SCR入口粉塵濃度g/Nm3SCR入口NOx濃度Mg/Nm3SO3Mg/Nm3SCR入口煙氣量Nm3/sSCR入口煙氣溫度℃現(xiàn)有電廠要求的負(fù)荷范圍％4.1催化劑設(shè)計條件煙氣條件表格鍋爐不同負(fù)荷時的省煤器出口煙氣量和溫度項目單位BMCRBRLTHA75%THA50%THA煤質(zhì)設(shè)計校核設(shè)計校核設(shè)計校核設(shè)計校核設(shè)計校核燃煤量t/h省煤器出口煙氣量t/h省煤器出口煙氣溫度（設(shè)計煤種）℃℃4.1催化劑設(shè)計條件煙氣條件表格4.2體積設(shè)計脫硝催化劑的體積直接決定著脫硝催化劑的成本，所以各催化劑廠商為了提高競爭性，會盡量降低催化劑體積。在煙氣條件確定的情況下，脫硝催化劑主要受以下因素決定：脫硝催化劑活性：使用高V2O5含量的催化劑，會使的脫硝活性大幅提高，所需體積大幅下降，但同時SO2氧化率會大幅增加；脫硝催化劑節(jié)距：節(jié)距的減小會使得脫硝催化劑比表面積增加，但同時會增加脫硝催化劑堵塞的概率；脫硝催化劑使用壽命脫硝催化劑性能要求：如脫硝效率、SO2氧化率和氨氣逃逸率；煙氣成分：部分物質(zhì)會造成脫硝催化劑逐漸中毒，為了保證脫硝催化劑壽命末期的性能保證值，需要預(yù)留一定的系數(shù)；粉塵濃度和成分：粉塵濃度高，需要選擇大節(jié)距和大壁厚的脫硝催化劑，粉塵中的物質(zhì)，如CaO等會造成催化劑的中毒，需要預(yù)留設(shè)計值；其他的影響因素：如燒結(jié)、堵塞、磨損等。4.2體積設(shè)計4.3壁厚設(shè)計脫硝催化劑的壁厚對脫硝催化劑的成本有很大影響，所以各催化劑廠商為了提高競爭性，會盡量降低催化劑壁厚。壁厚的選擇是一個平衡過程，低壁厚會降低脫硝催化劑的SO2氧化率，但是會降低脫硝催化劑被磨損的可能性，催化劑機械強度下降，壽命縮短，高壁厚會提高催化劑的機械強度，可以承受磨損和再生，但是SO2氧化率會上升，所以脫硝催化劑壁厚的選擇需慎重。兩種方式解決壁厚問題：平板式催化劑：不銹鋼篩網(wǎng)板作為支撐體，機械壽命長，但活性成分較少，活性成分易被磨損；蜂窩式催化劑：頂部加強，可以解決煙塵頂部沖擊的問題，但是在高粉塵情況，催化劑內(nèi)部可能被磨穿，造成斷裂4.4節(jié)距和成分設(shè)計節(jié)距設(shè)計脫硝催化劑的節(jié)距主要是根據(jù)粉塵含量、粉塵粒徑分布和粉塵粘性等成分設(shè)計主要選擇活性成分含量，如果V2O5含量過高雖然會提高催化劑脫硝活性，降低所需催化劑體積，但是會增加催化劑的SO2氧化率，需要慎重；其他成分，如WO3提高催化劑的熱穩(wěn)定性，MoO提高催化劑抗As中毒能力，玻璃纖維提高催化劑的機械強度等。4.5類型選擇（一）目前商用的電廠脫硝催化劑類型只有平板式催化劑、蜂窩式催化劑和波紋板式催化劑三種類型，其中波紋板式催化劑由于開發(fā)時間較晚，再加上自身結(jié)構(gòu)和制備工藝的局限性，一般只能用于粉塵含量較低的場合，其在全球電廠的市場占有率不到10%。絕大多數(shù)電廠均采用平板式和蜂窩式催化劑，兩者占市場份額的90%以上，是市場的主流。目前平板式催化劑與蜂窩式催化劑在燃煤電廠脫硝中份額相當(dāng)，板式催化劑在抗灰堵和安全性方面獨具優(yōu)勢，從安全性角度會優(yōu)先選擇板式催化劑，但蜂窩式催化劑比表面積大，體積需求量小，從經(jīng)濟性上會優(yōu)先選擇蜂窩式催化劑。4.6類型選擇（二）項目蜂窩式催化劑平板式催化劑結(jié)構(gòu)均一結(jié)構(gòu)具有不銹鋼篩網(wǎng)板作為擔(dān)體活性強較強比表面積大較大體積中等較大重量中等較重單價高較高催化劑投資成本高高長期性價比高高防堵性能較強強耐磨損性能強強使用壽命長長4.5類型選擇（三）項目蜂窩式催化劑平板式催化劑SO2氧化性強較強耐As中毒－強CaO適應(yīng)性強強高灰適用性較強強SO2適應(yīng)性一般較強燃煤高灰占有率較高高適用范圍高塵及低塵均適用高塵及低塵均適用優(yōu)缺點比表面積大，活性高在超高灰（大于30g）應(yīng)用情況較為困難會發(fā)生整體性坍塌應(yīng)用范圍廣，可以對工藝改造生產(chǎn)其他類型的催化劑比表面積小，活性小，所需體積量大在超高灰有很好的應(yīng)用業(yè)績內(nèi)部有篩板，機械強度較好，不會發(fā)生整體性坍塌但是僅能用于燃煤電廠脫硝領(lǐng)域中國市場不同類型脫硝催化劑市場份額中國市場脫硝催化劑廠商市場份額4.6其他品牌選擇國產(chǎn)還是進口有無豐富的經(jīng)驗價格一般來說，蜂窩式的催化劑價格在3-3.2萬左右，平板式催化劑的價格在3萬左右。催化劑設(shè)計煤質(zhì)統(tǒng)計CoalAnalysis0102030405060708090CarbonHydrogenOxygenMoistureVolatileAshSulfurNitrogenChlorine催化劑設(shè)計灰分成分分析統(tǒng)計AshAnalysis010203040506070SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OSO3P2O5LOI(unburnedC)4.7催化劑層數(shù)設(shè)計根據(jù)煙氣量、煙氣條件和布置空間，合理選擇催化劑類型和催化劑量，在運行過程中由于催化劑活性會逐漸下降，一般在SCR反應(yīng)器中會預(yù)留催化劑層，采用的方案有2＋1或3＋1等。在80%脫除效率時：可采用2+1或其他形式的催化劑結(jié)構(gòu)方案，備用層使初期催化劑管理和更換更具經(jīng)濟性，遠(yuǎn)期又能滿足更高的環(huán)保要求；在脫硝效率要求高于90%時，可選擇3+1布置；為了適應(yīng)不同排放濃度的需要，可設(shè)計2+2布置形式；平板式催化劑可以半層添加方案，如2+0.5+0.5布置方案。4.7催化劑層數(shù)設(shè)計平板式催化劑半層疊加示意圖4.8催化劑模塊布置模塊布置不同類型的脫硝催化劑模塊具有互換性，反應(yīng)器高度設(shè)計按照體積較大的平板式催化劑方案確定；催化劑模塊布置根據(jù)反應(yīng)器尺寸進行排列；催化劑模塊尺寸可根據(jù)需要進行調(diào)整。4.8催化劑模塊布置4.9催化劑設(shè)計4.9催化劑設(shè)計4.9催化劑設(shè)計4.10催化劑性能曲線4.10催化劑性能曲線4.10催化劑性能曲線4.10催化劑性能曲線4.11催化劑壽命管理4.12催化劑供貨4.12催化劑供貨第五部分華電集團脫硝催化劑規(guī)范5.1華電集團對SCR催化劑的要求（1）中國華電集團公司火電廠煙氣脫硝技術(shù)導(dǎo)則由中國華電集團公司科技環(huán)保部組織制定、中國電力企業(yè)聯(lián)合會和華電電力科學(xué)研究院等單位聯(lián)合編寫，并于2010年12月13日頒布執(zhí)行。其中對脫硝催化劑作了一系列的規(guī)定。催化劑選擇應(yīng)遵循在320～425℃范圍內(nèi)，脫硝效率高、抗毒性強、運行可靠的原則，最大程度適應(yīng)燃料類型和運行條件，同時具有氨逃逸低、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率低及便于飛灰通行等特點。催化劑的選型應(yīng)根據(jù)煙氣成分、燃料微量元素含量、煙塵濃度、煙塵粒度分布特性等綜合性能保證要求考慮。催化劑應(yīng)采取模塊化設(shè)計，不同形式的催化劑模塊的外形尺寸應(yīng)相似。催化劑各層模塊應(yīng)規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性，且應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)框架，并便于運輸、安裝、起吊、添加或更換。5.1華電集團對SCR催化劑的要求（2）催化劑機械壽命應(yīng)按不小于9年考慮；催化劑化學(xué)壽命一般按不小于3年（24000小時）考慮；對于高鈣(>20%)、高砷（>10μg/g）等特殊項目，催化劑化學(xué)壽命可按不小于2年（16000小時）考慮。催化劑在化學(xué)壽命內(nèi)應(yīng)能有效保證系統(tǒng)脫硝效率及各項技術(shù)指標(biāo)。催化劑層數(shù)一般應(yīng)留有備用層，其層數(shù)的配置及壽命管理模式應(yīng)進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，優(yōu)選最佳模式?；景惭b層數(shù)應(yīng)根據(jù)催化劑化學(xué)、機械性能衰減特性及環(huán)保要求確定。對于平板式催化劑可以采取半層添加方案。每一層催化劑均應(yīng)設(shè)計可拆卸的催化劑測試部件，并設(shè)有清灰設(shè)施和反積灰措施。5.2供應(yīng)商的選擇規(guī)定催化劑生產(chǎn)供應(yīng)商需為成熟、可靠、先進的主流催化劑技術(shù)的生產(chǎn)廠家。供貨商如為國外廠商，其成功運行業(yè)績不應(yīng)低于200個火電項目；供貨商如果國內(nèi)廠商，應(yīng)采用成熟技術(shù)，其年產(chǎn)能不應(yīng)低于6000m3，成功運行業(yè)績不應(yīng)低于7個。催化劑生產(chǎn)供應(yīng)商需具備完整可靠的質(zhì)量管理體系，應(yīng)通過ISO質(zhì)量認(rèn)證，生產(chǎn)設(shè)備先進，自動化水平高，具備批量連續(xù)生產(chǎn)能力。催化劑生產(chǎn)供應(yīng)商應(yīng)具備完整可靠的催化劑質(zhì)量檢測能力和評價手段，催化劑性能應(yīng)有可靠保證。催化劑生產(chǎn)供應(yīng)商應(yīng)在簽訂合同及提供產(chǎn)品時分別向電廠提供催化劑性能曲線。催化劑生產(chǎn)供應(yīng)商應(yīng)在投標(biāo)時提供雙方認(rèn)可或國家認(rèn)可的第三方檢測機構(gòu)測試的類似項目的催化劑數(shù)據(jù)；在交貨前提供本項目雙方認(rèn)可或國家認(rèn)可的第三方檢測機構(gòu)測試的相關(guān)催化劑數(shù)據(jù)。催化劑生產(chǎn)供應(yīng)商需具備良好的運行業(yè)績，售后服務(wù)體系完善，包括設(shè)計配合、安裝指導(dǎo)、催化劑性能檢測等內(nèi)容。5.3催化劑技術(shù)要求規(guī)定(一)催化劑模塊應(yīng)包括催化劑單元、密封材料、模塊外框、外包裝材料等。催化劑所用外購件、原材料均應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并附有合格證或質(zhì)保書。催化劑應(yīng)質(zhì)地均勻，蜂窩式催化劑由純陶瓷材料整體性擠出，干燥煅燒后得到；平板式催化劑采用不銹鋼篩網(wǎng)板作為基材在其表面雙層碾壓活性材料，經(jīng)煅燒等熱處理后得到。催化劑外觀質(zhì)量蜂窩式催化劑結(jié)構(gòu)完整性要求參照表4-1。板式催化劑不應(yīng)有裂紋和裂縫。催化劑表面應(yīng)平整光滑，不得有鋒棱、尖角，毛刺；不得有剝離、氣泡和裂紋等缺陷。催化劑截面單元為方形截面，其中蜂窩式催化劑斷面形狀為方形陣列布局，平板式催化劑斷面為平行褶皺板結(jié)構(gòu)。5.3催化劑技術(shù)要求規(guī)定(二)催化劑物理性能催化劑單元長度不宜大于1300mm。蜂窩式催化劑單元截面尺寸宜采用150mm×150mm規(guī)格，平板式催化劑單元截面尺寸宜采用450mm×450mm規(guī)格。蜂窩式催化劑模塊單元數(shù)應(yīng)采用72個（12×6），平板式催化劑模塊單元數(shù)應(yīng)為16個（2×4×2）。催化劑模塊的截面要求1910mm×950mm，高度不宜超過1500mm。催化劑節(jié)距的選擇煙塵濃度大于40g/m3，蜂窩式催化劑孔數(shù)應(yīng)不大于18孔，節(jié)距不小于8.2mm，壁厚不小于0.8mm；平板式催化劑板間距不小于6.7mm，板厚不小于0.7mm。煙塵濃度在20g/m3到40g/m3之間時，蜂窩式催化劑孔數(shù)應(yīng)不大于20孔，節(jié)距不小于7.4mm，壁厚不小于0.7mm；平板式催化劑板間距不小于6.0mm，板厚不小于0.7mm。煙塵濃度小于20g/m3，蜂窩式催化劑孔數(shù)應(yīng)不大于22孔，節(jié)距不小于6.9mm，壁厚不小于0.6mm；平板式催化劑板間距不小于5.6mm，板厚不小于0.6mm。蜂窩狀催化劑前段硬化長度不小于20mm。項目質(zhì)量指標(biāo)破損催化劑單元單側(cè)端面及每條催化劑單側(cè)壁面：破損處的寬度應(yīng)不超過一個開孔，長度應(yīng)在10～20mm之間，破損數(shù)量不超過兩處。裂紋催化劑單元單側(cè)端面的細(xì)小裂紋（除上述提到的破損之外）：裂紋數(shù)量不超過10處每條催化劑單側(cè)壁面：細(xì)小裂紋的寬度≤，長度不超過催化劑總長度的一半，裂縫數(shù)量不超過5處。裂縫催化劑單元單側(cè)端面：裂縫的貫穿程度不應(yīng)超過開孔的一半，裂縫數(shù)量不超過兩處。表4-1蜂窩式催化劑結(jié)構(gòu)完整性要求5.3催化劑技術(shù)要求規(guī)定(三)催化劑化學(xué)性能催化劑的初始反應(yīng)活性k0應(yīng)不低于35Nm/h；SO2/SO3轉(zhuǎn)化率應(yīng)不高于1%；氨逃逸應(yīng)不高于2.28mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，干基，過剩空氣系數(shù)1.4）。催化劑抗壓強度催化劑軸向抗壓強度不應(yīng)小于2.5Mpa；徑向抗壓強度不應(yīng)小于0.8Mpa。磨損率未硬化催化劑的磨損率不應(yīng)大于0.15%/kg，硬化催化劑磨損率不應(yīng)大于0.08%/kg。5.3催化劑技術(shù)要求規(guī)定(四)催化劑模塊要求催化劑單體采用模塊化組裝，組裝箱體采用Q235碳鋼焊接，框架結(jié)構(gòu)?？蚣芡庑纬叽鐕?yán)格按照設(shè)計圖紙施工，公差應(yīng)不大于±5mm，板面平面度不大于1.0mm，相鄰板邊垂直度不大于2mm，框架邊緣不應(yīng)有裂紋、銳邊和毛刺。所有部位的焊縫不應(yīng)有裂紋，氣孔、弧坑和夾渣等缺陷?？蚣芡獗砻鎽?yīng)涂有防腐涂層，涂刷應(yīng)均勻，色澤一致，無皺皮、流墜和氣泡，附著良好。催化劑模塊表面應(yīng)用耐高溫不褪色顏料標(biāo)注工程名稱、模塊外形尺寸、模塊重量、煙氣流向等信息。催化劑模塊上表面應(yīng)有防灰濾網(wǎng)。催化劑模塊應(yīng)安裝吊耳，方便現(xiàn)場安裝起吊。催化劑模塊應(yīng)布置緊湊，并留有必要的膨脹間隙。催化劑模塊內(nèi)應(yīng)設(shè)計有效防止煙氣短路的密封裝置，其材質(zhì)宜選陶瓷纖維棉或耐高溫硅酸鋁墊片，密封裝置的壽命應(yīng)不低于催化劑的使用壽命。催化劑模塊之間應(yīng)設(shè)計有效防止煙氣短路的密封系統(tǒng)，密封裝置的壽命不低于催化劑的機械壽命。5.4催化劑壽命管理用戶應(yīng)定期對催化劑測試塊進行催化劑性能檢測，檢測機構(gòu)選擇參見4.2.5要求。投運前兩年，每年至少檢測1次；兩年后，每半年至少檢測1次。對于300MW及以下機組，每個SCR反應(yīng)器每層催化劑至少抽取1塊測試塊進行檢測；對于600MW及以上機組，每個SCR反應(yīng)器每層催化劑至少抽取2塊測試塊進行檢測。每個SCR反應(yīng)器具有可抽取測試塊的模塊數(shù)量至少占總模塊數(shù)的10%，而且具有可抽取測試塊的模塊應(yīng)均勻分布在每層催化劑層。催化劑質(zhì)量檢測的主要指標(biāo)見表4-2。根據(jù)催化劑性能檢測結(jié)果，分析實際情況下催化劑劣化的原因，確定是否對催化劑進行清洗或確定催化劑添加/更換的體積量和時間，優(yōu)化調(diào)整噴氨系統(tǒng)、鍋爐運行參數(shù)等。測試分析內(nèi)容催化劑