催化剂运行与寿命管理(远达环保)

火电厂脱硝催化剂运行与寿命管理江西省工程机电学会陈付国13594190718重庆远达催化剂制造有限公司脱硝系统与催化剂催化剂单元催化剂模块SCR脱硝系统当前国内SCR系统现状当前，国内SCR系统处于“大干快上”阶段，设计、供货、安装、调试、验收等环节均存在着明显不足。2013年下半年～2014年底，将集中进入SCR系统的性能验收阶段。从SCR系统已经投运的机组来看，由于经验不足、观念不明晰，SCR系统的运行管理（尤其是SCR催化剂寿命管理）问题突出。2014年7月1日后，SCR系统建设期间存在的问题可能集中爆发，部分机组可能重走脱硫系统“先建设、后改造”的老路脱硝装置投运带给电厂的“两个账本”经济账：脱硝工程投资高，运行成本高脱硝补贴电厂实施后，经济运行见效益催化剂采购及更换成本高安全账：取消反应器旁路带来的影响脱硝装置运行不良的影响催化剂本身缺陷及运行管理不当的影响脱硝工程运行良好的四个关键因素：做好脱硝烟气流场，合理设计烟道液氨与烟气的混合合理运行脱硝，做好数据记录。脱硝运行的关键因素选择好催化剂，保证脱硝性能反应器入口烟道设计合理，烟气流场至少满足一下条件：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°流场设计-脱硝成功与否的首要条件1、进行结构和布置设计，烟风道和反应器、AIG、导流和整流装置等，确定它们的位置和几何形状。（对于改造机组，需要因地制宜，非标准设计）2、进行CFD流场模拟计算，优化原始设计。3、构建物理模型，验证CFD计算结果。4、最终确定结构设计。流场设计-脱硝成功与否的首要条件流场设计-造成的后果SCR催化剂板式催化剂波纹板式催化剂蜂窝型催化剂好的催化剂应该具备以下条件：有可靠的的技术来源有严格的质量控制过程有强大的可研团队如何选择好的催化剂有良好的售后服务体系第一步是计算催化剂基本量K/AV=f（入口NOx，脱硝率，氨逃逸率）AV——表示面速度，是流经催化剂的烟气量与催化剂反应面积之比K——催化剂活性值，是一个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第二步是催化剂活性K＝f(温度、O2、H2O、Ugs、V2O5、长度、几何比表面积、微观结构)K0——催化剂初始活性Kn——催化剂当前活性Kn/K0=β.γ第三步β和γ伽玛（γ）——催化剂设计余度，由装置类型、产品选型和性能要求决定。堵塞余度由反应器的布置方式和灰的特点决定。分布不均时的余度由流体条件和烟气的均匀性决定。贝塔（β）——催化剂劣化速率，是煤组成、产品、长度、催化剂层数、灰负荷和Ugs的函数：β=(煤成分、产品特性、长度、催化剂层数、灰负荷和Ugs)第四步催化剂最终体积检测方法几何特性第一部分物理特性第二部分化学特性第三部分长度、孔径、孔数、间距、外形尺寸、内壁厚度、外壁厚度几何比表面积、开孔率、翘曲度工艺特性第四部分抗压强度、磨损强度、比表面积、孔容孔径晶相结构、主要化学成份、微量元素脱硝效率、SO2/SO3转化率、氨逃逸和压降催化剂检测方法催化剂失活失活催化剂种类：烟气中的有毒成分SOX（SO2、SO3）砷（AS）磷（P）形成细微的硫酸氢铵颗粒吸收，减少活性位吸收，减少活性位灰分中的有毒成分碱性金属（Na、K、Ca）活性位减少、堵塞细孔破坏催化剂微孔、结晶高温烧结催化剂活性成分减少磨损催化剂孔道都市网灰尘可再生不可再生了解最低运行温度了解吹灰器的目的和吹灰频率了解系统启动流程了解喷氨系统的控制了解停机过程中针对催化剂的主要步骤16催化剂运行---使用者的重视程度运行温度低温时，SO3与NH3和H2O反应生成NH4HSO4低于设计温度时的运行最大时间不得超过10小时三个温度：最低连续喷氨运行温度，停止喷氨运行温度，最高连续运行温度。高温对催化剂损害17吹灰器依照吹灰供应商的要求进行吹灰操作。当发现催化剂层的压降增加时，可能需要增加吹灰器的吹灰频率。在停机前和停机过程中，需要运行吹灰以将停留在催化剂表面的灰分减到最少。18初始启动依照SCR系统操作手册采用正常的启动和停机程序。建议温升速率不超过60oC/minSCR系统中不得有液态水，但是烟气或空气中的水蒸气没有关系油渍不能进入SCR系统只有当烟气温度高于最低喷氨温度之后，才能够进行喷氨操作。这样做的目的是为了避免在催化剂的表面生成硫酸盐或硝酸盐。运行过程的记录观察如果催化剂上游设备发生水管破裂，需注意不得将水溅入催化剂烟气中的氨和NOx必须混合均匀。观察烟气量，流速变化对催化剂磨损有较大影响:催化剂层的压降，氨注入量和氨逃逸需要每天记录，可以通过灰分中氨浓度反应氨逃逸率。23运行过程的记录观察对数据的分析有利于SCR系统的运行控制催化剂的设计依照技术协议中的煤质参数若燃用其他煤质，则催化剂的性能可能会受影响如果燃用了新的煤种，请联系催化剂设计方.脱硝运行脱硝运行重点关注数据的变化并且接受数据的变化脱硝运行中每年必做的检测：脱硝性能试验—效率，氧化率，NH3逃逸，压降催化剂的性能测试—中试煤质成分检测灰分成分检测催化剂寿命管理广义上讲，SCR催化剂管理应涵盖SCR催化剂从设计选型到再生/更换以至废弃处理的全寿命过程，故我们定义催化剂寿命管理。1.什么是好的催化剂，如何确认买到的是合格的催化剂。2.如何经济、安全运行管理催化剂，规避安全隐患，降低成本。催化剂管理2+1型0.00.20.40.60.81.01.21.40100002000030000400005000060000700008000090000100000HoursofOperationCatalystPotential,K/Ko0.01.02.03.04.05.06.07.0NH3Slip,ppmvdcCatalystPotential90%;2ppmSlipThreshold90%;4ppmSlipThreshold85%;4ppmSlipThresholdNH3Slip,ppmvdcInitialL1L2L1L2AddL3ReplaceReplace催化剂寿命管理曲线催化剂寿命管理催化剂寿命管理是一个系统工程，它需要用户（电厂）和催化剂厂家共同经营维护，用户和催化剂厂家从不同的角度记录和分析脱硝催化剂使用过程中的数据和状态，不断对系统进行优化和改进，确保脱硝系统和催化剂合理长期运行。催化剂的寿命管理是脱硝系统能否正常运行的关键。催化剂寿命管理催化剂使用用户应该做的工作为：（1）记录运行中的数据：NOx浓度，效率，温度，压降，负荷变化，喷氨量，煤质资料，灰分分析资料，流场变化数据等。（2）合理使用吹灰器（3）合理控制喷氨温度，关注脱硝下游设备腐蚀情况。（4）定期将运行记录的数据传送给催化剂厂家，系统运行数据与催化剂有偏差时，及时通知催化剂厂家。（5）第三方检测机构，对脱硝系统性能进行检测。化剂寿命管理催化剂厂家应该做的工作为：（1）关注产品使用过程中的数据变化，并对数据进行分析。（2）定期进行回访，了解系统和催化剂运行状态。（3）停机时，进行取样检测，并将检测报告提交给用户。（4）根据催化剂检测结果，对脱硝系统和催化剂的运行提出合理化的建议，并预期催化剂后期的运行状态。（5）配合用户对系统进行优化和改进。（6）建立催化剂使用档案，并将资料提交用户。寿命管理的意义了解脱硝和催化剂的运行状态合理运行脱硝系统为催化剂的加装和换装提供依据为煤质改变提供依据为锅炉负荷调整提供依据SCR存在的问题系统设计方面催化剂选型、用量不当——节距太小、催化剂体积不够烟气流速设计不合理——加剧磨损或积灰堵塞SCR流场设计不合理——局部灰量大、流速高锅炉整体偏重于提高炉效，未考虑SCR催化剂运行(温度)需求运行管理方面SCR入口NOx浓度远超设计值、分布不均——根源在上游燃烧系统喷氨控制不当：整体喷氨过量，SCR入口氨氮摩尔比分布不合理（局部氨多氮少、氨少氮多）缺乏恰当的催化剂寿命管理策略欢迎大家提出宝贵意见!