摘要

选择性催化还原 (SCR) 脱硝技术, 其主要核心技术即是其高效的脱硝催化剂, 而其运行情况的好坏直接影响到了脱硝系统整体的运行状况。现阶段SCR脱硝催化剂的检测, 主要采用的是取样分析的方法。这种检测方法的代表性较差, 无法完全检测出催化剂的实际运行情况, 因此在现场对催化剂进行检测, 可以准确的了解SCR脱硝催化剂整体的运行情况。

关键词：SCR脱硝催化剂检测;

0引言

选择性催化还原 (SCR) 脱硝是十分成熟的氮氧化物脱除技术, 脱硝效率高, 在国内外均得到了广泛应用。目前, 我国燃煤机组SCR脱硝催化剂主要采用板式或蜂窝式结构, 主要成分为V₂O₅和TiO₂并添加有WO₃、MoO₃等和其他的一些添加剂。SCR脱硝系统可以在较低的烟气温度 (280~420℃) 内, 还原剂 (NH₃等) 在催化剂的作用下, 有选择地将烟气中的NO_X还原成N₂和水。

SCR脱硝催化剂是SCR脱硝技术的核心部分, 如催化剂的活性降低, 会导致SCR脱硝系统整体脱销效率降低, 氨逃逸增加, 脱硝中有害反应的发生几率提高。对锅炉本体的安全运行产生影响, 甚至会导致故障停炉的发生。因此准确的了解脱硝催化剂实际的运行状态, 实施相对应措施, 降低故障发生的几率是关系到整个机组运行的重要。

1. SCR脱硝催化剂现场检测的必要性

每次对催化剂的取样分析, 仅是从中取走2~4块长、宽为150mm, 高1200mm, 体积仅为0.027m³的催化剂试块进行分析。但锅炉烟道内部烟气成份、粉尘浓度、流速、温度分布并不均匀, 对催化剂的影响也各不相同, 因此单靠试验室对取得的几块催化剂试块的分析无法完全涵盖烟道内所有催化剂的运行情况。

为了改变这种情况, 宜采用检测内容更全面、检测涵盖面更广泛的检测方法, 也就是现场的催化剂检测来替代试验室的检测, 同时增加现场对停炉期间烟道内催化剂的观察和记录, 针对催化剂各区域的不同情况, 有针对性的安排现场与试验室结合的检测内容。采用这种方法可以有效的减少因与现实情况不符造成的测试结果的偏差, 同时也可以准确而全面的了解催化剂整体的运行情况。

2. SCR脱硝催化剂现场检测的过程

SCR脱硝催化剂现场检测工作主要分为2-3个周期, 每个周期分为两个阶段, 第一阶段主要以停炉检查和取样分析为主, 目的是检查催化剂在锅炉烟道内的运行状况。第二阶段主要是以锅炉运行期间的现场检测为主, 依据停炉时内部检查的结果对发生问题的区域和正常区域分别进行有针对性的专项检测, 并依据实际检测数据和发现的问题, 分析出导致问题发生的诱因并提出整改的建议和方案。

SCR脱硝催化剂的检测周期可以按照实际使用情况而定, 一般控制在6-9个月左右。这样的一个系统检测不但能了解催化剂整体长期的运行情况, 提高催化剂的使用寿命, 而且可以形成有效的寿命管理机制, 保证催化剂再生或更换的时机选择上更加的准确。

3. SCR脱硝催化剂现场检测的内容

现场检测的主要内容包括两部分:第一部分为停炉期间检测, 内容包括:现场直接观测、催化剂检查和样品取样分析。第二部分为运行检测, 内容包括:催化剂所处烟道内的烟气粉尘浓度、烟气流速、氮氧化物浓度、催化剂脱硝效率、氨逃逸、压降等。

3.1停炉检测

停炉检测主要是直观的观察SCR脱硝催化剂的运行情况, 同时了解催化剂在烟道各区域工作状态的不同情况, 进行比较和汇总。催化剂区域的划定可以根据烟道截面的大小以及现场的需求而定, 依据烟道内每层催化剂的整体截面尺寸进行划分, 基本保证每个区域面积在3~4m²左右。

停炉检测主要是观测目的如下:

(1) 了解SCR脱硝催化剂运行后的原始状态, 检查催化剂本体是否存在塌陷、积灰和堵塞的情况。并对存在问题的位置进行拍照并记录其在烟道内的具体位置。

(2) 根据现场催化剂的实际使用情况进行判定是否进行取样分析, 针对现场发现的问题选定需要进行试验室分析的样品和项目如下:

1. a) 磨损强测试, 主要检查发生坍塌和磨损严重的催化剂周边部分, 检查是否存在催化剂耐磨强度不够的问题。
2. b) 微量元素 (K、Na、Ca、Fe、P、As等) 分析, 可以检测催化剂是否存在中毒现象。
3. c) 成分 (TiO₂、WO3、MoO₃、V₂O₅、BaO等) 分析, 可以检测催化剂活性成分是否存在流失的情况。

检测方法均采用DL/T1286—2013《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范》作为检测依据, 与催化剂检测方法基本一致。

3.2运行检测

SCR脱硝催化剂运行检测, 主要是检查烟道各区域内每层的催化剂的脱硝效率和烟气粉尘浓度、流速以及压降和氨逃逸等。其主要的检测目的是了解催化剂在实际的运行工作当中的情况, 对催化剂的运行环境有深入的了解。同时可以根据停炉检查的结果针对存在问题的区域进行详细而全面的检测, 找到导致催化剂发生问题的诱因。

运行检测方法是在锅炉运行期间对锅炉烟道内的已投运的单层或多层催化剂进行检测和分析。对每个区域的催化剂均可以进行检测, 运行检测的主要项目如下:

1.催化剂入口粉尘浓度测试;

2.催化剂出、入口烟气温度测试;

3.催化剂入口烟气流速测试;

4.催化剂入口烟气水含量测试;

5.催化剂出口氨逃逸测试;

6.催化剂脱硝效率测试;

7.催化剂SO2\SO3转化率测试;

8.催化剂阻力测试。

催化剂现场检测主要需要在SCR脱硝系统每层催化剂的入口和出口安装检测测点, 测点开孔应不小于80mm直径, 以便于现场检测烟气取样枪的进出。测点主要安装在催化剂所处的锅炉烟道前后或两侧便于测量的位置, 测点间距根据需要一般设定为2m左右。通过安装的检测测点可以将催化剂分割成为多个区域, 并对每个区域进行编号。

测点安装位置示意图如下:

测点位置安装水平示意图   

检测方法主要是采用烟气取样枪深入到烟道内, 抽取进入催化剂前、后的烟气并使用烟气分析仪、粉尘取样仪、流量计、微压计等检测仪器进检测, 分析所检测区域的催化剂自身的运行状况和所处的运行环境情况。运行检测根据现场情况而定。

4. SCR脱硝催化剂现场检测的效果

通过现场的停炉和运行两方面的检测, 可以有效地分析催化剂所处的工作环境和其的运行状况, 通过现场的观测和检测综合分析催化剂的工作情况, 并针对发现的问题找出原因并提出改进意见。一般需要2次的停炉检测和1次的运行检测, 即可发现检测区域催化剂存在问题的区域和故障原因。

现场检测技术特别适用于投运超过1年以上的SCR脱硝催化剂, 可以对整体催化剂进行全面的分析和检查, 判断催化剂的使用情况, 而且可以进行长期的跟踪检测, 描绘出催化剂的衰老周期, 也可以对提前失效的催化剂进行问题分析, 找出失效原因并提出改进建议。

SCR脱硝催化剂现场检测的优点在于可以分区域进行, 检测结果更加的全面和详细, 可以针对每个区域催化剂运行环境的不同, 提出详细的运行和维护测量, 从而延长催化剂整体的使用寿命, 提高SCR脱硝经济效率。

5结语

随着国家技术的发展和能源需求的增加, 燃煤电厂锅炉设计也向超温超高压发展, 为了保证锅炉脱硝效率不受到影响, 保证催化剂内烟气流速变化不大, 因此设计的锅炉烟道截面积增加, 催化剂体积也相应增加。对催化剂的检测手段也应更加的符合现场的实际情况, 因此现场检测具有很大的发展空间, 值得推广。

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