火电厂SCR脱硝催化剂质量现状

2.4磨损率超过标准要求

磨损率测试包括催化剂硬化端和非硬化端,所得结果分别用于评价催化剂面向烟气入口方向的端面和催化剂主体抗飞灰磨损性能。抽检结果统计发现,磨损率超过标准要求的达54.3%,这一问题普遍存在、后果严重。磨损率缺陷会导致催化剂在烟气中的快速磨蚀,严重的会发生局部穿孔甚至催化剂层的垮塌（见图3）,影响脱硝系统稳定运行和机组的安全生产。

图3反应器内严重磨损与垮塌催化剂

催化剂磨损率偏高的主要原因是生产过程中原料配比不当或煅烧参数设置不合理,部分厂家为单方面追求高的脱硝活性而降低了催化剂的煅烧温度或缩短煅烧时间。催化剂硬化端的磨损率与硬化方式及硬化液的配比有关。

2.5活性低于标准要求

按照GB/T31587—2015《蜂窝式烟气脱硝催化剂》和GB/T31584—2015《板式烟气脱硝催化剂》中所规定的方法,采用全尺寸性能试验装置,在标准设定的工况条件下对催化剂单元体进行测试,得到脱硝效率η与面速度AV,按照式（1）计算得到催化剂活性K值。

K=-AV˙ln（1-η）（1）

2016年新采购催化剂抽检结果中,绝大部分催化剂的活性都能够满足电厂对于脱硝效率的要求,只有5.7%的样品低于标准值,这其中有抗压强度和磨损率不达标而产生的间接影响。

2.6比表面积达不到标准要求

比表面积代表了催化剂微观孔道表面积的大小,也意味着催化剂内外表面活性物质与气态反应物接触能力的高低,是催化剂重要的理化特性参数。比表面积达不到标准要求,会缩小催化剂适宜温度范围并降低抗中毒能力。通常蜂窝式SCR脱硝催化剂的比表面积在45~75m2/g,抽检结果中比表面积单项达不到标准要求的仅占8.6%,绝大多数都能达到产品标准。

催化剂生产过程中原材料的质量,辅料配方以及干燥、煅烧工序都会影响比表面积,煅烧温度与时间控制中需要兼顾比表面积、催化活性、机械强度之间的关系,单纯追求高比表面积和催化活性,降低机械强度,将引发安全隐患。

2.7主要成分含量偏低

目前针对火电厂运行条件的蜂窝式脱硝催化剂配方通常以钒-钨-钛系为主。抽检结果发现,由于主要成分含量达不到标准要求导致的产品不合格率高达62.9%,其中载体TiO2和主活性成分V2O5一般均能满足标准要求,而作为助催化剂的WO3的含量则往往低于技术协议的规定值。

WO3主要起分散V2O5、提高水热稳定性和抗SO2毒性的作用。目前国内主流的催化剂中WO3质量分数一般要求控制在4.5%~5.5%,由于WO3原料较贵,其含量直接关系到催化剂的生产成本,在激烈的市场竞争下为提升价格优势,生产厂商不断降低WO3的含量,导致了产品质量的下滑,缩短了催化剂的寿命,长则一年、短则半年后催化活性便开始衰退,使脱硝效率达不到设计保证值。由此可见,主要成分的测量是供货质量监督的有效手段。

2.8微量元素含量偏高

催化剂中的微量元素K、Na、As等直接影响催化剂的活性,其中K、Na会与催化剂中的酸活性点位反应,降低催化活性并使其出现碱中毒;As会破坏V2O5的活性点,使催化剂发生砷中毒[7]。抽检结果统计,微量元素超过标准要求的样品数量占8.6%,以Na含量偏高者居多,直接导致新鲜催化剂的活性达不到标准要求。碱中毒后可以通过酸洗再生恢复催化剂活性,而砷中毒的催化剂尚未找到有效的再生方法。

3结语

2016年新采购脱硝催化剂抽检结果显示,绝大多数新采购催化剂存在这样或那样的质量缺陷,造成催化剂的几何特性、理化特性或工艺性能达不到产品标准或技术协议的要求。其中,几何尺寸偏差、外观缺陷、抗压强度、磨损率等性能不达标比例最高,为50%左右,说明当前国内SCR脱硝催化剂质量状况令人担忧、形势严峻,严重的将会影响到脱硝系统的稳定运行和NOx的达标排放,甚至威胁到机组的安全生产。鉴于此,加强催化剂质量监督,建立、健全催化剂管理体系,规范脱硝催化剂市场势在必行,使之朝着有序竞争的方向发展。

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