脱硝催化剂选择、失效原因及预防措施探讨交流

五、预防措施

综合分析催化剂物理失活与化学失活因素，全过程进行控制，从以下几点进行预防。

1、设计：

1.1 合理设计催化剂①顶端硬化。增加蜂窝式催化剂端部的硬度，以抵御迎灰面的磨损。②增厚。增加整体催化剂的壁厚，提高磨损裕量，以延长催化剂的机械寿命。③根据粉尘浓度，选用合适的催化剂节距和蜂窝尺寸。④通过适当的制备工艺，增加催化剂表面的光滑度，减缓飞灰在催化剂表面的沉积⑤设计合理的催化剂配方。我国各地区煤炭的品质差异很大（主要包括As、Ca、Na、K、Mg、S、Cl等元素含量；灰分的含量和特性），要提供准确的煤质成分及及烟气参数，准确配方，提高催化剂的热稳定性、活性、选择性和机械强度，有效的保护催化剂中主要的活性成分V2O5，缓解As中毒。⑥改变催化剂的微孔结构和微孔分布有效地预防砷中毒。⑦找到催化剂脱硝效率和SO2转化率的最佳平衡点，控制催化剂总体积，达到最佳应用。⑧催化剂上设防积灰网，捕捉或破碎大粒径灰分。

同时符合GBT 31587-2015《蜂窝式烟气脱硝催化剂》各项要求。

1.2 合理设计结构，减少飞灰影响：

①采用CFD辅助设计，并进行实体流场模型来优化设计，合理设置流场，以保证反应器第一层催化剂的上部条件不大于下述值：

速度最大偏差：平均值的±15%

温度最大偏差：平均值的±10℃

氨氮摩尔比的最大偏差：平均值的±5%

烟气入射催化剂角度（与垂直方向的夹角）：±10°

气流分布均匀性（颗粒浓度场）最大偏差：相对均方根差值不大于0.15

通常设计要求A、B侧的流量偏差控制在5%以内。

通过通过合理设计安装导流板和结构支撑来优化进口烟气速度，氨氮摩尔比的分布、减小粉尘冲击角度，防止局部流速过高、过低造成磨损和堵塞。

②设置预除尘装置以及在省煤器出口设置大截面灰斗和除灰格栅，将烟气携带的粒径大于1.5-2.5毫米的飞灰除去，同时设计料位计，监测正常运行。

③合理布置吹灰位置，降低飞灰在催化剂表面的沉积；根据CFD浓度场模拟结构优化。

某项目声波吹灰器，每层催化剂层设10个声波吹灰器，共2层，每台反应器共设20只声波吹灰器，单台炉布置40只声波吹灰器，备用层声波吹灰器不供货。

声波吹灰器的频率为75HZ，有效辐射范围为13米，内部能量输出水平为147dB，外部噪音水平为82dB，建议的吹扫频率为10秒/10分钟，每个反应器从最上层开始吹扫，每层的二个吹灰器同时动作，每台反应器的一个吹扫周期需要60秒。另外，在反应器入口和出口均装设压力测量装置，可以测量压差，当压差过大时，表明催化剂堵塞，可以人工进行强行吹灰。

下图为声波吹灰器的布置位置示意图：

最上面一层吹灰器以20度角倾斜向下安装，其他层的吹灰器水平布置。第一层吹灰器倾斜安装主要考虑偏转声波的指向性，使更多的声波能量作用于积灰面，角度的选择在于作用范围与指向性以及声波反射间的平衡，其它层间吹灰器采用水平布置，主要考虑两层之间间距较小，声波可以在此空间内多次反射，形成良好的声场，有效地利用声能，除了可以吹扫下层催化剂外，还可以对上层催化剂的底部进行吹扫。

④在反应器设计时充分考虑某工程烟气含尘量较高的特点，同时根据实际运行经验设计合适的烟气流速，选取了较低的催化剂空塔流速5.1m/s（压力修正之后），反应器内催化剂模块采用10X8布置，垂直流设置，并安装整流装置等，捕捉或破碎大粒径灰分，防止磨损或堵塞。

⑤从催化剂的角度，要综合考虑实际的工况与灰量，根据浓度与速度场分布情况，催化剂错列布置，灰浓度大且流速低的炉前侧宜布置大孔距催化剂，炉后灰浓度小且流速大的炉后位置宜布置小孔距催化剂，将飞灰沉积的问题最小化。推荐如下：

3.运行维护措施

为了延长催化剂的使用寿命，在运行维护中以下方面需要特别注意：

（1）控制引风机出力，A、B侧平衡通风；

（2）保证脱硝催化剂在规定的温度运行，不要超温，防止催化剂烧结；当温度低于最低喷氨温度时必须停止喷氨；如果硫酸氢铵的沉积，需要及时将烟温升至活性温度350℃以上，以保证硫酸氢铵能够分解，催化剂活性重新恢复；

（3）在启动时，需要对燃烧条件进行监测，防止不完全燃烧时残碳或残油在催化剂上累积引起催化剂着火烧结；

（4）在启停时，特别需要防止液体水在催化剂表面的生成，否则会造成催化剂表面飞灰中的K2O和Na2O等中毒物质快速渗透催化剂内部引起催化剂活性的快速失活；

（5）在锅炉的冷启动和冷却过程中特别需要防止凝结水的生成。当温度处于露点之下时，孔洞会将铵盐、硫酸盐、水及其它污染物吸入催化剂，这些物质的蒸发、沉淀会在气孔系统产生压应力，从而导致催化剂的损伤。因此，推荐以下温升速率：

升温时应快速通过水及酸的露点区，绝对不能在露点区停滞。因为对已中毒的催化剂而言其活性不能再恢复，且毒性还会向催化剂中心区迁移，从而使催化剂的活性不可逆地减小。

（6）避免炉膛受热面吹灰时间过长，造成烟气含水量过大或在催化剂表面形成小水滴；

（7）在运行中，运行中严格按照吹灰频率、时间和气源压力进行吹扫，防止催化剂的堵塞，并可以避免飞灰在催化剂表面的停留时间，造成催化剂的活性下降；

（8）运行过程中密切监控系统压差变化，特别是在锅炉低负荷工况下或煤种发生变化、灰分升高、流速降低时，应适当增加吹灰频次；当脱硝系统压差突然降低，怀疑有催化剂损毁的发生，应尽快打开反应器检查;在催化剂阻力增大时，加强吹灰器吹扫频率及时间，能在发生大面积堵塞前便解决问题。在停机前必须进行吹灰。

（9）控制烟气中的氧量，降低SO2的转化率。

（10）运行时燃用煤种应好于或近似于设计时煤种，保证实际运行参数与设计参数的一致性。

（11）保持省煤器灰斗输灰正常，发现高料位，及时查找原因进行处理。

（12）保持系统及设备正常，停运期间进行磨损、堵塞情况检查，清理沉积的积灰，催化剂被损毁后，无法修复时要及时更换，对发现的异常情况需及时解决，防止情况恶化。

（13）定期（一年）抽取试样，标注日期与位置，密封包裹好送样，依据DL/T1286-2013《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范》进行第三方检测，全面评估催化剂当时活性情况，准确评估有效寿命，发现问题提供解决方案和运行建议。

（14）清洗空预器时要完全隔离脱硝系统，通过关闭空预器入口挡板以及覆盖严密的防水布来防止水渗入催化剂内部。升温时应快速通过水及酸的露点区，绝对不能在露点区停滞。因为对已中毒的催化剂而言其活性不能再恢复，且毒性还会向催化剂中心区迁移，从而使催化剂的活性不可逆地减小。

（6）避免炉膛受热面吹灰时间过长，造成烟气含水量过大或在催化剂表面形成小水滴；

（7）在运行中，运行中严格按照吹灰频率、时间和气源压力进行吹扫，防止催化剂的堵塞，并可以避免飞灰在催化剂表面的停留时间，造成催化剂的活性下降；

（8）运行过程中密切监控系统压差变化，特别是在锅炉低负荷工况下或煤种发生变化、灰分升高、流速降低时，应适当增加吹灰频次；当脱硝系统压差突然降低，怀疑有催化剂损毁的发生，应尽快打开反应器检查;在催化剂阻力增大时，加强吹灰器吹扫频率及时间，能在发生大面积堵塞前便解决问题。在停机前必须进行吹灰。

（9）控制烟气中的氧量，降低SO2的转化率。

（10）运行时燃用煤种应好于或近似于设计时煤种，保证实际运行参数与设计参数的一致性。

（11）保持省煤器灰斗输灰正常，发现高料位，及时查找原因进行处理。

（12）保持系统及设备正常，停运期间进行磨损、堵塞情况检查，清理沉积的积灰，催化剂被损毁后，无法修复时要及时更换，对发现的异常情况需及时解决，防止情况恶化。

（13）定期（一年）抽取试样，标注日期与位置，密封包裹好送样，依据DL/T1286-2013《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范》进行第三方检测，全面评估催化剂当时活性情况，准确评估有效寿命，发现问题提供解决方案和运行建议。

（14）清洗空预器时要完全隔离脱硝系统，通过关闭空预器入口挡板以及覆盖严密的防水布来防止水渗入催化剂内部。