火电厂脱硝催化剂寿命管理现状及发展趋势

北极星环保网讯:为了延长火电厂脱硝催化剂的使用寿命,介绍了脱硝催化剂使用及寿命管理现状,结合催化剂使用全过程论述了投运前、运行中及后续维护过程中催化剂的寿命管理方法,总结了催化剂中毒原因并提出寿命管理建议。

催化剂选择设计时应充分考虑催化剂厂家提供的催化剂实际运行参数,最大限度满足催化剂运行工况;催化剂运行、检修、维护过程中,要严格控制喷氨量、运行温度、吹灰系统,避免为了提高脱硝效率而增加氨逃逸,引起空气预热器堵塞等问题。

堵塞、中毒、机械磨损、烧结是造成催化剂失活的主要原因,通过检测脱硝催化剂的效率、氨逃逸和SO2/SO3转化率等指标,判断催化剂是否失活,并定期进行催化剂单体的检测和脱硝系统性能测试。最后提出应加强废旧催化剂的回收处理技术,如催化剂的二次再生技术以及从废旧催化剂中提取微量元素、回收有效成分等。

为了降低燃煤电站中NOx排放量,国内大量安装脱硝反应器,脱硝催化剂可将锅炉中生成的NOx氧化为N2,对NOx的脱除具有重要作用,但投资成本高,且催化剂有使用寿命限制,到期后需加装或更换新的催化剂,增加了投资成本。

因此应通过加强催化剂管理,规范安装、运行、检测及维护等全寿命管理过程,延长催化剂使用寿命。脱硝催化剂的寿命一般有机械寿命和化学寿命2种,机械寿命是指催化剂的结构及强度能够保证催化剂活性的运行时间,国内统一要求保证催化剂机械寿命大于10a。

催化剂的机械寿命通常由催化剂的结构特点决定。杨述芳等研究了催化剂壁厚对其寿命的影响;赵毅研究了催化剂的添加材料(助剂)和成型工艺对催化剂强度的影响,以获得满足脱硝性能的催化剂制备工艺和配方。

催化剂机械寿命受反应系统中烟气条件的影响较大,烟气中灰尘、颗粒等的冲刷、磨蚀会降低催化剂的机械寿命且具有不可逆性。工程上常说的催化剂的使用寿命一般指化学寿命,脱硝催化剂的化学寿命是指在保证脱硝系统脱硝效率、氨的逃逸率等性能指标的条件下,催化剂的连续使用时间。

随着运行时间的增长,积炭、碱金属吸附、砷吸附等降低了催化剂的催化活性和脱硝效率,使氨逃逸率增大,反应系统压差过大,缩短了催化剂的化学寿命。目前国内统一要求化学寿命不小于24000h。笔者结合催化剂全过程使用,论述了各阶段催化剂的寿命管理方法,以延长催化剂化学使用寿命,降低投资成本。

1、催化剂投运前管理

1.1催化剂选择

催化剂的选择至关重要,应根据电厂自身情况(煤质灰分、烟气和氨)对催化剂性能提出要求,最大限度满足催化剂运行工况。催化剂成分、形式及孔径等在一定程度上决定了催化剂的脱硝效率催化剂基本形式及主要参数见表1。

选择性催化还原技术(SCR)催化剂活性K是能够同时体现催化反应系统传质和化学反应速率的综合性特征值,其大小不仅与催化剂的本质物化特征相关,同时受催化剂反应系统诸多条件的影响,如温度、O2浓度、水含量、烟气速度、氨氮摩尔比等参数。

1.2催化剂安装管理

催化剂的安装管理主要指催化剂生产完成后,从厂家运输至火电企业安装及安装后的性能验收。在运输、卸载及存储过程中,需要防止催化剂的机械损伤,避免催化剂跌落、碰撞、震荡。催化剂存储在干燥室内,避免接触到雨水,环境温度≤30℃,湿度<90%。潮湿的环境会使催化剂表面吸潮,干燥时发生破裂,缩短寿命。

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