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選擇性催化還原(SCR)脫硝是十分成熟的氮氧化物脫除技術(shù),脫硝效率高,在國內(nèi)外均得到了廣泛應(yīng)用。目前,我國燃煤機(jī)組SCR脫硝催化劑主要采用板式或蜂窩式結(jié)構(gòu),主要成分為V2O5和TiO2并添加有WO3、MoO3等和其他的一些添加劑。SCR脫硝系統(tǒng)可以在較低的煙氣溫度(280~420℃)內(nèi),還原劑(NH3等)在催化劑的作用下,有選擇地將煙氣中的NOX還原成N2和水。

SCR脫硝催化劑是SCR脫硝技術(shù)的核心部分,如催化劑的活性降低,會導(dǎo)致SCR脫硝系統(tǒng)整體脫銷效率降低,氨逃逸增加,脫硝中有害反應(yīng)的發(fā)生幾率提高。對鍋爐本體的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,甚至?xí)?dǎo)致故障停爐的發(fā)生。因此準(zhǔn)確的了解脫硝催化劑實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)施相對應(yīng)措施,降低故障發(fā)生的幾率是關(guān)系到整個機(jī)組運(yùn)行的重要

1.SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的必要性

每次對催化劑的取樣分析,僅是從中取走2~4塊長、寬為150mm,高1200mm,體積僅為0.027m3的催化劑試塊進(jìn)行分析。但鍋爐煙道內(nèi)部煙氣成份、粉塵濃度、流速、溫度分布并不均勻,對催化劑的影響也各不相同,因此單靠試驗(yàn)室對取得的幾塊催化劑試塊的分析無法完全涵蓋煙道內(nèi)所有催化劑的運(yùn)行情況。

為了改變這種情況,宜采用檢測內(nèi)容更全面、檢測涵蓋面更廣泛的檢測方法,也就是現(xiàn)場的催化劑檢測來替代試驗(yàn)室的檢測,同時增加現(xiàn)場對停爐期間煙道內(nèi)催化劑的觀察和記錄,針對催化劑各區(qū)域的不同情況,有針對性的安排現(xiàn)場與試驗(yàn)室結(jié)合的檢測內(nèi)容。采用這種方法可以有效的減少因與現(xiàn)實(shí)情況不符造成的測試結(jié)果的偏差,同時也可以準(zhǔn)確而全面的了解催化劑整體的運(yùn)行情況。

2.SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的過程

SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測工作主要分為2-3個周期,每個周期分為兩個階段,第一階段主要以停爐檢查和取樣分析為主,目的是檢查催化劑在鍋爐煙道內(nèi)的運(yùn)行狀況。第二階段主要是以鍋爐運(yùn)行期間的現(xiàn)場檢測為主,依據(jù)停爐時內(nèi)部檢查的結(jié)果對發(fā)生問題的區(qū)域和正常區(qū)域分別進(jìn)行有針對性的專項(xiàng)檢測,并依據(jù)實(shí)際檢測數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)的問題,分析出導(dǎo)致問題發(fā)生的誘因并提出整改的建議和方案。

SCR脫硝催化劑的檢測周期可以按照實(shí)際使用情況而定,一般控制在6-9個月左右。這樣的一個系統(tǒng)檢測不但能了解催化劑整體長期的運(yùn)行情況,提高催化劑的使用壽命,而且可以形成有效的壽命管理機(jī)制,保證催化劑再生或更換的時機(jī)選擇上更加的準(zhǔn)確。

3.SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的內(nèi)容

現(xiàn)場檢測的主要內(nèi)容包括兩部分:第一部分為停爐期間檢測,內(nèi)容包括:現(xiàn)場直接觀測、催化劑檢查和樣品取樣分析。第二部分為運(yùn)行檢測,內(nèi)容包括:催化劑所處煙道內(nèi)的煙氣粉塵濃度、煙氣流速、氮氧化物濃度、催化劑脫硝效率、氨逃逸、壓降等。

3.1停爐檢測

停爐檢測主要是直觀的觀察SCR脫硝催化劑的運(yùn)行情況,同時了解催化劑在煙道各區(qū)域工作狀態(tài)的不同情況,進(jìn)行比較和匯總。催化劑區(qū)域的劃定可以根據(jù)煙道截面的大小以及現(xiàn)場的需求而定,依據(jù)煙道內(nèi)每層催化劑的整體截面尺寸進(jìn)行劃分,基本保證每個區(qū)域面積在3~4m2左右。

停爐檢測主要是觀測目的如下:

(1)了解SCR脫硝催化劑運(yùn)行后的原始狀態(tài),檢查催化劑本體是否存在塌陷、積灰和堵塞的情況。并對存在問題的位置進(jìn)行拍照并記錄其在煙道內(nèi)的具體位置。

(2)根據(jù)現(xiàn)場催化劑的實(shí)際使用情況進(jìn)行判定是否進(jìn)行取樣分析,針對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題選定需要進(jìn)行試驗(yàn)室分析的樣品和項(xiàng)目如下:

a)磨損強(qiáng)測試,主要檢查發(fā)生坍塌和磨損嚴(yán)重的催化劑周邊部分,檢查是否存在催化劑耐磨強(qiáng)度不夠的問題。

b)微量元素(K、Na、Ca、Fe、P、As等)分析,可以檢測催化劑是否存在中毒現(xiàn)象。

c)成分(TiO2、WO3、MoO3、V2O5、BaO等)分析,可以檢測催化劑活性成分是否存在流失的情況。

檢測方法均采用DL/T1286—2013《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術(shù)規(guī)范》作為檢測依據(jù),與催化劑檢測方法基本一致。

3.2運(yùn)行檢測

SCR脫硝催化劑運(yùn)行檢測,主要是檢查煙道各區(qū)域內(nèi)每層的催化劑的脫硝效率和煙氣粉塵濃度、流速以及壓降和氨逃逸等。其主要的檢測目的是了解催化劑在實(shí)際的運(yùn)行工作當(dāng)中的情況,對催化劑的運(yùn)行環(huán)境有深入的了解。同時可以根據(jù)停爐檢查的結(jié)果針對存在問題的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)而全面的檢測,找到導(dǎo)致催化劑發(fā)生問題的誘因。

運(yùn)行檢測方法是在鍋爐運(yùn)行期間對鍋爐煙道內(nèi)的已投運(yùn)的單層或多層催化劑進(jìn)行檢測和分析。對每個區(qū)域的催化劑均可以進(jìn)行檢測,運(yùn)行檢測的主要項(xiàng)目如下:

1.催化劑入口粉塵濃度測試;

2.催化劑出、入口煙氣溫度測試;

3.催化劑入口煙氣流速測試;

4.催化劑入口煙氣水含量測試;

5.催化劑出口氨逃逸測試;

6.催化劑脫硝效率測試;

7.催化劑SO2\SO3轉(zhuǎn)化率測試;

8.催化劑阻力測試。

催化劑現(xiàn)場檢測主要需要在SCR脫硝系統(tǒng)每層催化劑的入口和出口安裝檢測測點(diǎn),測點(diǎn)開孔應(yīng)不小于80mm直徑,以便于現(xiàn)場檢測煙氣取樣槍的進(jìn)出。測點(diǎn)主要安裝在催化劑所處的鍋爐煙道前后或兩側(cè)便于測量的位置,測點(diǎn)間距根據(jù)需要一般設(shè)定為2m左右。通過安裝的檢測測點(diǎn)可以將催化劑分割成為多個區(qū)域,并對每個區(qū)域進(jìn)行編號。

檢測方法主要是采用煙氣取樣槍深入到煙道內(nèi),抽取進(jìn)入催化劑前、后的煙氣并使用煙氣分析儀、粉塵取樣儀、流量計、微壓計等檢測儀器進(jìn)檢測,分析所檢測區(qū)域的催化劑自身的運(yùn)行狀況和所處的運(yùn)行環(huán)境情況。運(yùn)行檢測根據(jù)現(xiàn)場情況而定。

4.SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的效果

通過現(xiàn)場的停爐和運(yùn)行兩方面的檢測,可以有效地分析催化劑所處的工作環(huán)境和其的運(yùn)行狀況,通過現(xiàn)場的觀測和檢測綜合分析催化劑的工作情況,并針對發(fā)現(xiàn)的問題找出原因并提出改進(jìn)意見。一般需要2次的停爐檢測和1次的運(yùn)行檢測,即可發(fā)現(xiàn)檢測區(qū)域催化劑存在問題的區(qū)域和故障原因。

現(xiàn)場檢測技術(shù)特別適用于投運(yùn)超過1年以上的SCR脫硝催化劑,可以對整體催化劑進(jìn)行全面的分析和檢查,判斷催化劑的使用情況,而且可以進(jìn)行長期的跟蹤檢測,描繪出催化劑的衰老周期,也可以對提前失效的催化劑進(jìn)行問題分析,找出失效原因并提出改進(jìn)建議。

SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的優(yōu)點(diǎn)在于可以分區(qū)域進(jìn)行,檢測結(jié)果更加的全面和詳細(xì),可以針對每個區(qū)域催化劑運(yùn)行環(huán)境的不同,提出詳細(xì)的運(yùn)行和維護(hù)測量,從而延長催化劑整體的使用壽命,提高SCR脫硝經(jīng)濟(jì)效率。

5結(jié)語

隨著國家技術(shù)的發(fā)展和能源需求的增加,燃煤電廠鍋爐設(shè)計也向超溫超高壓發(fā)展,為了保證鍋爐脫硝效率不受到影響,保證催化劑內(nèi)煙氣流速變化不大,因此設(shè)計的鍋爐煙道截面積增加,催化劑體積也相應(yīng)增加。對催化劑的檢測手段也應(yīng)更加的符合現(xiàn)場的實(shí)際情況,因此現(xiàn)場檢測具有很大的發(fā)展空間,值得推廣。