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火力發(fā)電廠脫硝催化劑壽命管理
脫硝裝置在火力發(fā)電廠的使用越來(lái)越常見(jiàn)，其中使用到的脫硝催化劑價(jià)格也比較昂貴，因而為了保障脫硝反應(yīng)器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，火力發(fā)電廠非常重視對(duì)脫硝催化劑進(jìn)行壽命管理。催化劑壽命管理主要是為了使催化劑的機(jī)械壽命和化學(xué)壽命更長(zhǎng)，避免操作風(fēng)險(xiǎn)，為此，介紹了脫硝催化劑壽命管理基本內(nèi)容。內(nèi)容包括催化劑的設(shè)計(jì)及選型、催化劑的性能檢測(cè)、催化劑的運(yùn)行管理、催化劑定期檢測(cè)、催化劑再生及更換管理，其中性能檢測(cè)作為壽命管理的zui重要的一部分。
關(guān)鍵詞：脫硝催化劑；壽命管理；性能檢測(cè)
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)40%的氮氧化物（NOx）排放量來(lái)自于煤炭的燃燒。對(duì)氮氧化物排放的貢獻(xiàn)zui多的是燃煤消耗，有效控制火力發(fā)電廠的氮氧化物排放，是解決我國(guó)氮氧化物污染的關(guān)鍵之一，現(xiàn)在已有許多脫硝反應(yīng)器在國(guó)內(nèi)安裝。由于在鍋爐中產(chǎn)生的氮氧化物可在脫硝催化劑作用下氧化成氮?dú)?，因此脫硝催化劑在除去氮氧化物中扮演重要的角色，但前期高成本的投資和具有一定壽命的催化劑使用限制的安裝以及在后期需要增加成本去更換催化劑等不利因素需要加強(qiáng)催化劑管理，規(guī)范安裝，操作，測(cè)試和維護(hù)等壽命管理以及增加催化劑使用壽命。
催化劑壽命管理的主要考慮因素不僅是在操作現(xiàn)有催化劑時(shí)如何滿足脫硝效率的要求，而且還要考慮怎樣實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本節(jié)約的目的，從而合理的以補(bǔ)充合理地對(duì)催化劑進(jìn)行補(bǔ)充、更換和再生。
1催化劑的設(shè)計(jì)及選型
脫硝催化劑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)組容量、性能指標(biāo)、煙氣條件、煤種信息、灰分信息以及爐型采用固態(tài)排渣爐還是液體排渣爐等基本設(shè)計(jì)條件。另外，選擇何種類(lèi)別的催化劑、何種規(guī)格的催化劑以及多少體積的催化劑是催化劑選型必須考慮的。
催化劑大致可以分為以下三大類(lèi)。
1.1蜂窩狀催化劑
蜂窩狀催化劑具有比表面積大、活性高、催化體積??；催化活性其他類(lèi)型多50%-70%；催化再生仍保持選擇性的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于陶制均勻，整體充滿活性成分的系統(tǒng)中。在高塵及低塵均適用。
1.2板式催化劑
板式催化劑具有比表面積小、催化劑體積大；生產(chǎn)簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高；煙氣通過(guò)性好，不易堵塞；實(shí)際活性物?|比蜂窩式少50%的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于以金屬為擔(dān)體，表面涂層為活性成分的系統(tǒng)。主要在高塵下適用。
1.3波紋板式催化劑
波紋板式催化劑具有比表面積介于蜂窩式與板式之間，重量輕；活性物質(zhì)比蜂窩式少70%；煙氣流動(dòng)性很敏感的特點(diǎn)，一般應(yīng)用于波紋狀玻璃纖維做擔(dān)體，表面涂層為活性成分的系統(tǒng)。主要適用于低塵，燃油燃?xì)狻?/p>
2催化劑的性能檢測(cè)
性能檢測(cè)作為火力發(fā)電廠脫硝催化劑壽命管理的核心。催化劑性能檢測(cè)主要包括安裝前性能檢測(cè)、運(yùn)行中性能檢測(cè)和催化劑壽命末期性能檢測(cè)。
脫硝催化劑安裝前進(jìn)行性能檢測(cè)可以評(píng)估催化劑的包括機(jī)械強(qiáng)度和活性指標(biāo)等的整體性能，規(guī)避操作風(fēng)險(xiǎn)以及建立脫硝催化劑基本資料及性能指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)以便于催化劑后期壽命管理。檢測(cè)包括脫硝催化劑的表觀尺寸、比表面積、孔體積和開(kāi)口率等指標(biāo)，脫硝催化劑抗壓強(qiáng)度，粘合強(qiáng)度，磨損強(qiáng)度，微觀尺寸以及主要化學(xué)成分和元素等理化指標(biāo)，脫硝工藝效率，活性，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率，氨逃逸等工藝指標(biāo)。
脫硝催化劑在運(yùn)行過(guò)程中常出現(xiàn)運(yùn)行值低于設(shè)置值而導(dǎo)致NOx排放濃度超標(biāo)和催化劑、空預(yù)器堵塞，引風(fēng)機(jī)出力不夠以及進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域等問(wèn)題，因而一般在性能檢測(cè)在催化劑運(yùn)行過(guò)程中也*。運(yùn)行過(guò)程中的性能檢測(cè)可以從各個(gè)方面評(píng)估催化劑當(dāng)前的活性中心減少的情況，準(zhǔn)確預(yù)估催化劑還能用多長(zhǎng)時(shí)間；從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，制定新的解決方案及運(yùn)行計(jì)劃。
為了改進(jìn)催化劑新增、再生以及更換措施，大幅度提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，性能檢測(cè)在催化劑壽命末期也是*的一部分。脫硝催化劑壽命末期性能檢測(cè)可以通過(guò)對(duì)比催化劑廠家的檢測(cè)來(lái)確定催化劑是否達(dá)到了壽命末期；通過(guò)對(duì)剩余成分分析及催化反應(yīng)器整體性能評(píng)價(jià)來(lái)預(yù)估催化劑是否能再生，從而確定更換加裝方案。
3催化劑的運(yùn)行管理
隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，脫硝催化劑的性能也隨著其變化逐漸減小，合理規(guī)范的操作方式不僅能夠確保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行脫硝裝置，并且更長(zhǎng)時(shí)間使用催化劑。脫硝催化劑運(yùn)行過(guò)程管理還需注意以下幾點(diǎn)：
當(dāng)反應(yīng)器的煙氣溫度下降到預(yù)定的zui小值時(shí)才能對(duì)催化劑進(jìn)行連續(xù)噴霧氨，氨的連續(xù)噴霧應(yīng)避免超過(guò)12小時(shí)；避免水進(jìn)入反應(yīng)器或催化劑表面上的形成液滴；為了防止在操作期間催化劑的著火溫度應(yīng)時(shí)刻監(jiān)控，停止運(yùn)行時(shí)檢查催化劑是否堵塞或侵蝕，并清除灰塵的附著，禁止用硬物體和水去疏通。
4催化劑定期檢測(cè)
為了使脫硝催化劑發(fā)揮更長(zhǎng)時(shí)間的作用，必須采用一些方法對(duì)催化劑進(jìn)行運(yùn)行管理和定期檢測(cè)。
4.1定期檢查和清潔脫硝反應(yīng)器
檢查粉塵堆積和整流板等催化劑反應(yīng)器結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)狀，并清理灰塵。通過(guò)抽吸操作除塵，因?yàn)樗畬?duì)催化劑有很大影響，所以除塵工作不可水洗。
另外除了定期的維護(hù)，也要檢查安裝在脫硝反應(yīng)器下游方向的在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱元件。如造成傳熱元件的上方粉塵堆積太多或下方換熱部件被局部腐蝕成圓柱形狀的原因可能不只是劣質(zhì)的催化劑性能，還有可能是脫硝反應(yīng)器的上游局部過(guò)高供應(yīng)或混合不均勻的氨氮摩爾比產(chǎn)生了過(guò)量氨流向下游的方向，需要特別對(duì)此注意。
4.2使用測(cè)試脫硝催化劑性能的測(cè)試塊
為了評(píng)估脫硝催化劑的失活速率，每層催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都配備了測(cè)試塊，通過(guò)定期對(duì)催化劑的測(cè)試塊取樣、測(cè)試模塊的性能，采用物理化學(xué)試驗(yàn)對(duì)脫硝催化劑活性進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，以正確掌握脫硝催化劑的性能，幫助整個(gè)脫硝裝置性能管理。
4.3運(yùn)行中定期管理
催化劑脫硝性能與脫硝反應(yīng)器前后的氨氮摩爾比煙氣流速的分布存在緊密的，這些分布在長(zhǎng)期運(yùn)行后有可能逐漸改變。為了掌握這些分布的長(zhǎng)期變化，應(yīng)定期送到有資質(zhì)的檢測(cè)單位操作運(yùn)行中的分布均勻試驗(yàn)
5催化劑再生及更換管理
每個(gè)脫硝反應(yīng)器都必須保證所要求的性能。根據(jù)設(shè)計(jì)條件和催化劑的使用壽命。脫硝效率不低于zui低保證值，氨逃逸率不超過(guò)zui大保證值。一旦催化劑達(dá)到使用壽命，它的性能不能保證使用要求，必須更換催化劑的部分或添加更多的催化劑到反應(yīng)器中。
催化劑達(dá)到臨界運(yùn)行小時(shí)數(shù)24000時(shí)將原催化劑的頂部或底部去掉一層催化劑更換為新的催化劑，適當(dāng)保存或添加前再生那部分取出的催化劑，使用機(jī)組檢修時(shí)間將再生后的舊催化劑替換原來(lái)的催化劑一層，這次被取代下的催化劑也要妥善保存（或添加前再生），再待另一機(jī)組維修更換另一層催化劑，直至催化劑機(jī)械壽命終結(jié)（或大面積損傷），一直反復(fù)循環(huán)上面步驟，zui后更換新的催化劑。
6結(jié)論
執(zhí)行諸如催化劑安裝，催化劑更換和再生是在性能測(cè)試的前提下，執(zhí)行核心性能檢測(cè)壽命管理可以開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)木S護(hù)計(jì)劃，使催化劑zui大限度使用。通過(guò)參考催化劑制造商的實(shí)際操作參數(shù)，設(shè)計(jì)zui大滿足催化劑操作條件的催化劑。另外脫硝效率和氨逃逸的高要求嚴(yán)格限定了運(yùn)行和退出條件。