托克托电厂脱硝催化剂吹损原因分析

北极星环保网讯:本文介绍了内蒙古大唐托克托发电公司锅炉脱硝运行中催化剂出现的问题，分析催化剂出现问题的原因及防止措施，保证脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率在合格范围内，使脱硝催化剂在寿命周期内安全、经济运行。

内蒙古大唐托克托发电公司600MW机组（#1、#2）锅炉为亚临界参数、强制循环、四角切圆燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊紧身全封闭型汽包炉；#3-#8锅炉为亚临界参数、自然循环、前后墙对冲燃烧、尾部双烟道、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊紧身全封闭型汽包炉。

根据《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）相关规定，内蒙古大唐托克托发电公司对600MW机组进行低氮燃烧器改造，并安装烟气脱硝系统，2014年7月11日托电公司600MW机组已全部完成低氮燃烧器和脱硝系统改造且全部投入生产运行，脱硝各项性能指标较好，烟气排放完全满足环保要求。

托电公司烟气脱硝技术为国内燃煤电厂普遍采用的SCR烟气脱硝技术，除4号炉催化剂层数按1+2模式布置，初装1层预留2层外，其它炉均采用催化剂层数按2+1模式布置，初装2层预留1层。在设计煤种及校核煤种、锅炉最大连续出力工况（BMCR）、处理100%烟气量、在布置1层催化剂条件下脱硝效率不小于50%，在布置2层催化剂条件下脱硝效率不小于80%。

脱硝还原剂采用液氨。反应器安装双吹扫装置，即蒸汽吹灰器和声波吹灰器。脱硝系统催化剂全部为蜂窝式，催化剂是SCR烟气脱硝系统的核心部件，其性能直接影响整体脱硝效果，且其初期投资约占项目投资的30%-50%，决定着SCR脱硝系统的运行成本。催化剂活性好坏不仅会影响系统的脱硝效率和烟气NOX的达标排放，而且会造成还原剂NH3的夹带量的增加，影响下游设备正常运行，引发机组安全事故。本文讲述了托克托发电公司脱硝催化剂损坏的原因，制定防止催化剂损坏的措施。

一、存在的问题

自2013年7月检查发现托电公司三、四期锅炉（#5-#8锅炉）SCR脱硝催化剂吹损较为严重，其中中间部位较两侧吹损严重，A侧催化剂吹损较B侧严重，局部模块内单体已全部脱落，催化剂防护网已全部吹损，催化剂吹损部位大体沿炉后方向分布，催化剂上方整流格栅局部脱落。

催化剂吹损出现孔洞后造成NH3/NOX摩尔比分布不均匀，氨和烟气混合较差，计算出理论所需的喷氨量不稳定，最终导致锅炉出口氮氧化物浓度不易控制，实际用氨量增高，氨逃逸率增大，实际用氨量增高，经济效果较差。

最主要的是从脱硝反应器逃逸的部分氨与烟气中的SO3和H2O反应生成硫酸氢氨，与烟气中的灰尘一起粘附在空预器的换热元件上，增加了空预器堵塞和腐蚀风险，空预器差压增大，通烟受阻，影响锅炉效率。另外氨逃逸过大时对脱硫系统也将造成不良后果。

二、现象

1.供氨量增大，氨逃逸率逐步增大，脱硝出口氮氧化物与脱硫出口氮氧化物偏差较大，通过喷氨蝶阀无法调整平衡脱硝出口NOX含量，脱硝出口实际氮氧化物超标，脱硝效率下降。

2.氨逃逸增大后在脱硝下游生成硫酸氢氨粘附在空预器蓄热元件表面上，造成换热元件堵灰，空预器压差增大，引风机电耗增加。

三、原因分析

1.烟气飞灰颗粒磨损是催化剂吹损的主要原因，根据催化剂吹损分布规律可看出烟气流场分布已偏离设计工况。实际运行工况与设计模型存在偏差，导致烟气流场偏离设计工况，整流格栅、支撑、导流板与催化剂的磨损情况大致对应。做为迎风面的上层催化剂不仅吹损严重，其顶端的不锈钢防护网也基本全部吹损，可见烟气流速局部过大，烟气流场偏离设计值是催化剂吹损的直接原因，烟气流场不均匀的原因与设计、施工、运行调整等方面有关。

2.催化剂机械强度和磨耗率偏低，经检测催化剂硬化端磨损测试结果为0.2887%/kg，说明催化剂机械性强度较低。

3.脱硝反应器人孔门、测孔、吹灰器、壁板不严漏风，长时间漏风使催化剂强度、硬度降低，最终导致催化剂损坏。

4.烟气温度低于310℃时，氨气与烟气中的三氧化硫反应生成氨盐，造成催化剂磨损和堵塞，使催化剂活性降低。

5.燃煤灰分中钙含量较高极易引起结球磨损，从检测结果上看氧化钙含量为2.965%，正常应该1%-2%。钙含量高容易形成灰球，催化剂磨损会较严重。

6.事故状态对催化剂有较大的影响。未完全燃烧的煤粉和油雾在催化剂表面二次燃烧时，过度的热量会使催化剂遭受物理和化学损坏。锅炉灭火和甩负荷时，烟气温度迅速下降，脱硝系统停运，催化剂中残余的氨较多，形成硫酸氢铵沉淀，堵塞催化剂微孔，使催化剂活性降低。

炉管四管泄漏时对催化剂损害较大，特别是尾部受热面泄漏时影响最大，大量的水汽随烟气进入催化剂，如在催化剂表面形成水滴，在较短的时间内造成催化剂的寿命损耗，并加快催化剂的碱金属中毒。

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