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火力发电厂脱硝催化剂寿命管理

北极星环保网来源:周井祝2017/10/31 15:51:49我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝催化剂 脱硝装置 脱硝工艺

北极星环保网讯:脱硝装置在火力发电厂的使用越来越常见,其中使用到的脱硝催化剂价格也比较昂贵,因而为了保障脱硝反应器经济运行,火力发电厂非常重视对脱硝催化剂进行寿命管理。催化剂寿命管理主要是为了使催化剂的机械寿命和化学寿命更长,避免操作风险,为此,介绍了脱硝催化剂寿命管理基本内容。内容包括催化剂的设计及选型、催化剂的性能检测、催化剂的运行管理、催化剂定期检测、催化剂再生及更换管理,其中性能检测作为寿命管理的最重要的一部分。

关键词:脱硝催化剂;寿命管理;性能检测

据统计,我国40%的氮氧化物(NOx)排放量来自于煤炭的燃烧。对氮氧化物排放的贡献最多的是燃煤消耗,有效控制火力发电厂的氮氧化物排放,是解决我国氮氧化物污染的关键之一,现在已有许多脱硝反应器在国内安装。由于在锅炉中产生的氮氧化物可在脱硝催化剂作用下氧化成氮气,因此脱硝催化剂在除去氮氧化物中扮演重要的角色,但前期高成本的投资和具有一定寿命的催化剂使用限制的安装以及在后期需要增加成本去更换催化剂等不利因素需要加强催化剂管理,规范安装,操作,测试和维护等寿命管理以及增加催化剂使用寿命。

催化剂寿命管理的主要考虑因素不仅是在操作现有催化剂时如何满足脱硝效率的要求,而且还要考虑怎样实现运行成本节约的目的,从而合理的以补充合理地对催化剂进行补充、更换和再生。

1催化剂的设计及选型

脱硝催化剂设计应考虑机组容量、性能指标、烟气条件、煤种信息、灰分信息以及炉型采用固态排渣炉还是液体排渣炉等基本设计条件。另外,选择何种类别的催化剂、何种规格的催化剂以及多少体积的催化剂是催化剂选型必须考虑的。

催化剂大致可以分为以下三大类。

1.1蜂窝状催化剂

蜂窝状催化剂具有比表面积大、活性高、催化体积小;催化活性其他类型多50%-70%;催化再生仍保持选择性的特点,一般应用于陶制均匀,整体充满活性成分的系统中。在高尘及低尘均适用。

1.2板式催化剂

板式催化剂具有比表面积小、催化剂体积大;生产简便,自动化程度高;烟气通过性好,不易堵塞;实际活性物�|比蜂窝式少50%的特点,一般应用于以金属为担体,表面涂层为活性成分的系统。主要在高尘下适用。

1.3波纹板式催化剂

波纹板式催化剂具有比表面积介于蜂窝式与板式之间,重量轻;活性物质比蜂窝式少70%;烟气流动性很敏感的特点,一般应用于波纹状玻璃纤维做担体,表面涂层为活性成分的系统。主要适用于低尘,燃油燃气。

2催化剂的性能检测

性能检测作为火力发电厂脱硝催化剂寿命管理的核心。催化剂性能检测主要包括安装前性能检测、运行中性能检测和催化剂寿命末期性能检测。

脱硝催化剂安装前进行性能检测可以评估催化剂的包括机械强度和活性指标等的整体性能,规避操作风险以及建立脱硝催化剂基本资料及性能指标数据库以便于催化剂后期寿命管理。检测包括脱硝催化剂的表观尺寸、比表面积、孔体积和开口率等指标,脱硝催化剂抗压强度,粘合强度,磨损强度,微观尺寸以及主要化学成分和元素等理化指标,脱硝工艺效率,活性,SO2/SO3转化率,氨逃逸等工艺指标。

脱硝催化剂在运行过程中常出现运行值低于设置值而导致NOx排放浓度超标和催化剂、空预器堵塞,引风机出力不够以及进入不稳定区域等问题,因而一般在性能检测在催化剂运行过程中也必不可少。运行过程中的性能检测可以从各个方面评估催化剂当前的活性中心减少的情况,准确预估催化剂还能用多长时间;从而可以及时发现问题,制定新的解决方案及运行计划。

为了改进催化剂新增、再生以及更换措施,大幅度提高运行经济性,性能检测在催化剂寿命末期也是不可或缺的一部分。脱硝催化剂寿命末期性能检测可以通过对比催化剂厂家的检测来确定催化剂是否达到了寿命末期;通过对剩余成分分析及催化反应器整体性能评价来预估催化剂是否能再生,从而确定更换加装方案。

3催化剂的运行管理

随着运行时间的增加,脱硝催化剂的性能也随着其变化逐渐减小,合理规范的操作方式不仅能够确保经济运行脱硝装置,并且更长时间使用催化剂。脱硝催化剂运行过程管理还需注意以下几点:

当反应器的烟气温度下降到预定的最小值时才能对催化剂进行连续喷雾氨,氨的连续喷雾应避免超过12小时;避免水进入反应器或催化剂表面上的形成液滴;为了防止在操作期间催化剂的着火温度应时刻监控,停止运行时检查催化剂是否堵塞或侵蚀,并清除灰尘的附着,禁止用硬物体和水去疏通。

4催化剂定期检测

为了使脱硝催化剂发挥更长时间的作用,必须采用一些方法对催化剂进行运行管理和定期检测。

4.1定期检查和清洁脱硝反应器

检查粉尘堆积和整流板等催化剂反应器结构件的现状,并清理灰尘。通过抽吸操作除尘,因为水对催化剂有很大影响,所以除尘工作不可水洗。

另外除了定期的维护,也要检查安装在脱硝反应器下游方向的在回转式空气预热器换热元件。如造成传热元件的上方粉尘堆积太多或下方换热部件被局部腐蚀成圆柱形状的原因可能不只是劣质的催化剂性能,还有可能是脱硝反应器的上游局部过高供应或混合不均匀的氨氮摩尔比产生了过量氨流向下游的方向,需要特别对此注意。

4.2使用测试脱硝催化剂性能的测试块

为了评估脱硝催化剂的失活速率,每层催化剂的结构设计都配备了测试块,通过定期对催化剂的测试块取样、测试模块的性能,采用物理化学试验对脱硝催化剂活性进行有效评价,以正确掌握脱硝催化剂的性能,帮助整个脱硝装置性能管理。

4.3运行中定期管理

催化剂脱硝性能与脱硝反应器前后的氨氮摩尔比烟气流速的分布存在紧密的联系,这些分布在长期运行后有可能逐渐改变。为了掌握这些分布的长期变化,应定期送到有资质的检测单位操作运行中的分布均匀试验

5催化剂再生及更换管理

每个脱硝反应器都必须保证所要求的性能。根据设计条件和催化剂的使用寿命。脱硝效率不低于最低保证值,氨逃逸率不超过最大保证值。一旦催化剂达到使用寿命,它的性能不能保证使用要求,必须更换催化剂的部分或添加更多的催化剂到反应器中。

催化剂达到临界运行小时数24000时将原催化剂的顶部或底部去掉一层催化剂更换为新的催化剂,适当保存或添加前再生那部分取出的催化剂,使用机组检修时间将再生后的旧催化剂替换原来的催化剂一层,这次被取代下的催化剂也要妥善保存(或添加前再生),再待另一机组维修更换另一层催化剂,直至催化剂机械寿命终结(或大面积损伤),一直反复循环上面步骤,最后更换新的催化剂。

6结论

执行诸如催化剂安装,催化剂更换和再生是在性能测试的前提下,执行核心性能检测寿命管理可以开发适当的维护计划,使催化剂最大限度使用。通过参考催化剂制造商的实际操作参数,设计最大满足催化剂操作条件的催化剂。另外脱硝效率和氨逃逸的高要求严格限定了运行和退出条件。

延伸阅读:

燃煤机组SCR脱硝催化剂性能评价与寿命管理系统

SCR烟气脱硝催化剂再生过程中的环境问题及处理措施

SCR脱硝催化剂再生技术的发展及应用

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