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摘要：脫硝催化劑在高溫高濕度高灰塵的工況下運行容易失活，需要定期對催化劑進(jìn)行檢測和脫硝性能評價。對脫硝催化劑工藝特性性能在實驗室中進(jìn)行檢測和評價，主要指標(biāo)包括脫硝催化劑的氨逃逸、活性和 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率等。

通過對華電某機組脫硝催化劑實際檢測，獲得數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，催化劑氨逃逸測定值為0.4μL/L；活性通過計算得到的值為36m/h；二級出口SO2/SO3轉(zhuǎn)化率平均為0.45% ，三級出口SO2/SO3轉(zhuǎn)化率平均為0.66%，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，說明加裝備用層后，在滿足脫硝效率不低于87.5%的情況下，催化劑可以正常運行并滿足要求。應(yīng)用此方法，可更高效更有針對性的管理、運行、維護(hù)火電機組脫硝催化劑。

目前公認(rèn)效率最高、最為成熟的脫硝技術(shù)是選擇性催化還原(SCR)技術(shù)。SCR脫硝機 理 是 利 用 還 原 劑(NH3、尿素等) 在催化劑作用下，選擇性的與 NOx反應(yīng)生成 N2和 H2O。

釩鈦類催化劑在電廠脫硝中應(yīng)用較多，該類催化劑主要有: V2O5/TiO2、V2O5-WO3/ TiO2、V2O5-MoO3/TiO2和 V2O5-WO3-MoO3/TiO2等。

V2O5是催化劑中最主要活性成分和必備組分，為主催化劑。WO3和 MoO3為催化劑中加入的少量物質(zhì)，是助催化劑，本身沒有活性或活性很小，但卻能顯著地改善催化劑的活性、選擇性和熱穩(wěn)定性。

由于V2O5-WO3/TiO2比V2O5/TiO2更具活性和康養(yǎng)護(hù)，抗水中毒性，已經(jīng)逐漸取代 V2O5/ TiO2。催化劑成分、形式及孔徑等在一定程度上決定了催化劑的脫硝效率。催化劑基本形式及主要參數(shù)見表 1。

國內(nèi)大部分燃煤電廠脫硝 SCR系統(tǒng)都設(shè)計成多層催化劑，一般為“2+1”模式，預(yù)留 1 層。加裝預(yù)留層催化劑后，不僅要求脫硝效率提高，還需要確保SO2/SO3轉(zhuǎn)化率 小于1% ，氨逃逸率低于3×10－6，保證脫硝系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)達(dá)到要求。

SCR催化劑由于運行工況的影響等，會有失活的現(xiàn)象。故需對脫硝催化劑單元體的脫硝效率、氨逃逸、活性和SO2/SO3轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)進(jìn)行評價，從而判斷催化劑性能。而實驗室中，通過配比相關(guān)氣體濃度，模擬現(xiàn)場煙氣條件，使用較小的煙氣量就可以經(jīng)濟(jì)有效的進(jìn)行催化劑檢測與評價。

1 試驗過程與原理

1.1 試驗流程

試驗?zāi)M火電廠鍋爐煙氣出口的煙氣條件，包含煙氣溫度、SO2、NO、O2、CO2、水蒸汽的濃度等參數(shù)。催化轉(zhuǎn)化爐采用電加熱方式，加熱溫度可在300～450℃ 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，數(shù)量4臺，可自由實現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)的組合方式。混合氣體是由標(biāo)準(zhǔn)氣體和液氮混合，配置比例根據(jù)各項目煙氣條件決定。實驗室通過保持煙氣面速度與鍋爐實際煙氣面速度相同的方法，計算實驗室煙氣總量，而煙氣濃度保持與現(xiàn)場情況相同?；鞖夤藁旌虾蟮臍怏w在通入電加熱氣體預(yù)熱器，然后通入爐內(nèi)反應(yīng)。反應(yīng)后排出的氣體排入廢氣處理裝置。從反應(yīng)后的二級出口或三級出口按照需求進(jìn)行氣體取樣，使用液相離子色譜檢測取樣物質(zhì)的濃度。

1.2 試驗前預(yù)處理

測試的前處理工作主要包含催化劑樣品的制備與裝填、試驗裝置試漏和新鮮催化劑樣品的老化三部分。

2 催化劑工藝特征參數(shù)評價方法與標(biāo)準(zhǔn)

2.1 催化劑工藝特征參數(shù)計算評價方法

催化劑單元體的脫硝效率應(yīng)計算公式:

催化劑單元體的活性應(yīng)計算公式:

2.2 催化劑工藝特征參數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)

對于脫硝效率的評價，采用的方式為，提高一定程度的技術(shù)協(xié)議中的脫硝效率，測量出口氨逃逸的大小，通過判定氨逃逸是否符合技術(shù)協(xié)議中的要求來判斷脫硝效率是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。通過相應(yīng)計算，對催化劑活性和催化劑SO2/SO3轉(zhuǎn)化率都有相應(yīng)的評判標(biāo)準(zhǔn)，對于初裝層、加裝備用層等均有各自的強檢評判標(biāo)準(zhǔn)。

3 針對火電廠加裝備用層脫硝催化劑性能檢測與評價

3.1 火電廠運行煙氣參數(shù)及催化劑參數(shù)

華電某機組鍋爐是亞臨界壓力，自然循環(huán)單爐膛，一次中間再熱、平衡通風(fēng)汽包鍋爐，擺動式燃燒器四角布置切圓燃燒方式。該電廠 8 號機組脫硝催化劑加裝改造工程，氨氣制備系統(tǒng)采用液氨法。脫硝率不低于87.5% ，采用 SCR法脫硝工藝，每臺爐按 2 臺反應(yīng)器設(shè)計。設(shè)計條件下，SCR系統(tǒng)入口NOx濃度400mg/m3( 標(biāo)干 態(tài)，6%O2) ，SCR出口NOx濃度50mg/m3。表2為電廠脫硝系統(tǒng)實際入口煙氣參數(shù)和折算實驗室煙氣參數(shù)值。

通過參數(shù)可以計算得到實驗室煙氣總量，裝載催化劑的總表面積及面速度，如表3所示。

3.2 氨逃逸、活性和轉(zhuǎn)化率的結(jié)果

氨逃逸結(jié)果的測量，取定體積量待測氣體，使用稀硫酸吸收。然后通過定量計算獲得氨逃逸的濃度。計算煙氣面速度的值為 6.35m/h，氨氮摩爾比為0.895，脫硝效率的值為 89.3% ，那么通過計算得到催化劑單體的活性值為36m/h。氨逃逸的量在0.4μL/L。

脫硝效率、氨逃逸和活性測定完成后，切斷 NH3供應(yīng)，其他煙氣條件保持不變，穩(wěn)定并保持1h。按照同樣的要求對 SO3的量進(jìn)行取樣。通過計算，二級出口SO2/SO3轉(zhuǎn)化率平均為0.45% ，三級出口SO2/SO3轉(zhuǎn)化率平均為0.66% 。

4 結(jié)語

（1）催化劑氨逃逸測定值為0.4μL/L，滿足不大于3.0μL/L 的強檢要求。

（2）催化劑活性通過計算得到的值為36m/h，滿足初裝三層不小于15～35m/h的要求。

（3）催化劑二級出口SO2/SO3轉(zhuǎn)化率平均為0.45% ，三級出口SO2/SO3轉(zhuǎn)化率平均為0.66% ，滿足總體三級出口轉(zhuǎn)化率不超過1% ，新加裝備用層不超過0.5%的要求。