某300MW燃煤机组SCR脱硝催化剂磨损问题分析

4 SCR脱硝催化剂磨损原因分析

（1）大颗粒灰 ：大颗粒灰堵塞是威胁脱硝装置安全稳定运行的重要因素。催化剂节距有限，大颗粒物质和块状飞灰占用催化剂孔道，造成催化剂局部积灰，从而引起其他区域烟气流速增大，造成催化剂磨损问题。

（2）烟气中灰量大 ：烟气中的灰分含量是催化剂类型和节距选型重要的参考依据。由图5可知，脱硝设计灰分为38%，电厂实际运行灰分在40%以上，最高至46%，偏离设计值，超过催化剂孔道过灰能力，增大催化剂堵塞的风险，容易导致催化剂磨损问题的发生。

图5 入炉煤煤质统计情况

灰成分分析结果如表4所示，实际运行灰分中Na2O和K2O含量普遍高于设计值，灰分黏性较强，容易形成催化剂积灰堵塞，且碱金属离子容易导致催化剂中毒，影响下催化剂活性 ；飞灰灰中SiO2、Fe2O3、Al2O3等成分含量较高，经计算分析催化剂层4个取样位置磨损指数Hm均大于30%，属于磨损倾向严重的煤种，容易引发催化剂磨损。

表4 灰成分分析结果（%）

（3）烟道流场不均 ：对于“W”炉，其烟气在脱硝入口断面的流场不均匀性较为严重，与脱硝入口设计条件不符，容易造成局部区域流速过高或过低，灰分过大时形成积灰，加剧催化剂磨损问题。不同截面进口烟道平均流速分布情况如图6所示。由图6可知，脱硝反应器进口烟道烟气流速最大偏差5m/s，最大烟气流速22m/s，位于靠近前墙方向，最低流速7m/s，中间烟道烟气流速相对均匀 ；进口烟道烟气O2含量分布在1%~5%，NOx浓度分布在880~1100mg/m3，氧含量和NOx浓度分布极不均匀，不利于催化剂的正常运行。烟气流速越大，飞灰对催化剂的磨损就会越严重，当局部区域流速增大时，将加剧催化剂的磨损。在反应器内部流场设计时，应避免流速过大，特别是避免局部区域流速过大。

图6 不同截面进口烟道平均流速分布情况

此外，检查发现，由于脱硝导流装置存在积灰严重的问题，导流板发生变形直接影响烟气流向，烟气入射角发生偏移，进而加剧整个反应器的流场积灰情况分布不均。

（4）吹灰器运行情况 ：现场查看到声波吹灰器的喇叭口存在积灰现象，说明声波吹灰器在运行时存在吹灰效果不佳的问题 ；蒸汽吹灰器吹灰枪喷嘴距离催化剂距离太近，蒸汽吹扫磨损催化剂。

5 防止催化剂磨损的建议

（1）机组定期停机开门检查催化剂积灰情况，并及时清理 ；对于磨损严重的催化剂建议及时更换，保证NOx排放达标 ；对受损的导流板进行维修、校准。

（2）优化入炉煤煤质条件，尽量燃用低灰、低硫分煤种，做好煤质掺配，从源头解决烟气运行条件 ；优化燃烧调整，根据煤种特性及时调整配风，减少飞灰颗粒浓度及灰粒硬度，降低飞灰的磨损特性。

（3）利用数值模拟和冷态物理模型试验，重新计算SCR烟气流速及流场分布，调整导流板的安装位置和数量，避免局部烟气流速过快或过慢。

（4）结合锅炉实际运行工况，调整和选择合适的催化剂节距、开孔尺寸，提高催化剂表面材料的抗屈服硬度以及顶部加固，防止催化剂磨损。

（5）设置足够数量的吹灰装置，实行定期运行蒸汽吹灰器，调整声波吹灰器工作频次和强度，与锅炉吹灰协调进行 ；定期进行喷氨优化调整确保喷氨的均匀性，通过定期/不定期更换催化剂确保催化剂活性满足运行要求。

6 结语

随着火力发电厂烟气脱硝装置运行时间不断增加，脱硝系统面临的各种问题逐渐凸显出来。脱硝催化剂磨损堵塞问题已成为当前SCR脱硝装置乃至燃煤发电机组安全、稳定、高效运行的重要制约因素，总结分析催化剂磨损问题，这对防控和应对燃煤电厂SCR脱硝装置磨损具有重要意义。

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