超低排放改造工程脫硝催化劑的設計和采購分析

2017-11-25

德扑圈官网安卓下载隨著氮氧化物排放限制的進一步嚴格,國內燃煤機組將開展有關的改造。在分析和總結前期SCR質量和運行特點的基礎上,為規范和嚴格催化劑的設計和采購,結合當前脫硝催化劑的生產現狀和脫硝系統運行控制現狀,以及筆者對近3年脫硝催化劑的檢測結果,對國內現役燃煤電廠裝置超低排放改造所涉及的脫硝催化劑的設計和采購,提出了具體注意事項,其中特別對加裝備用層催化劑設計以及催化劑采購技術協議內容及其可能存在的問題進行了分析。

脫硝催化劑

關鍵詞:燃煤電廠;超低排放;脫硝催化劑;催化劑設計;催化劑采購

德扑圈官网安卓下载為執行GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》,2013年和2014年全國火力發電機組全面進行了脫硝改造,其中90%以上的機組煙氣脫硝選用了SCR技術[1,2]。

根據《煤電節能減排升級與改造行動計劃》(2014—2020)和《關于編制“十三五”燃煤電廠超低排放改造方案的通知》,現役燃煤電廠污染物排放需要執行更為嚴格的標準。超低排放改造后,要求NOx排放濃度不超過50mg/m3,比GB13223—2011中規定的燃煤鍋爐重點地區特別排放限值下降了50%,是燃煤發電機組清潔生產水平的新標桿。也即國內火力發電機組剛經歷了大面積的脫硝改造,馬上又迎來了煙氣超低排放的改造大潮。為此,需對火電機組NOx超低排放改造工程相關內容進行研究。

1催化劑分析

1.1初裝層催化劑的質量問題

德扑圈官网安卓下载催化劑是脫硝系統的核心,其性能直接影響到脫硝系統的達標排放和下游設備的安全運行[3,4,5]。2013年和2014年國內脫硝改造工程集中上馬,在此期間安裝的脫硝催化劑存在以下幾個特點:(1)2013年脫硝改造初期,國內的催化劑生產廠家較少,產能較低,相對于廣闊的脫硝市場,催化劑嚴重供不應求;

(2)大多電廠要求在極短的時間內完成NOx達標排放的要求,因此脫硝裝置安裝時首先考慮的是工期,而不是脫硝催化劑的質量;

德扑圈官网安卓下载(3)由于國內SCR脫硝尚處于起步階段,無論是采購單位還是使用單位甚至是生產廠家,對脫硝催化劑質量的了解不夠深入。鑒于上述三方面原因,初裝層脫硝催化劑的性能不容樂觀,但由于運行時間不長且檢測手段有限,當前脫硝催化劑化學壽命問題尚未顯現,不過已有少量電廠催化劑的機械壽命問題開始凸顯。

1.2在役催化劑現狀

經過3年多運行經驗的摸索和累積,目前越來越多的管理者和運行人員均意識到脫硝催化劑在脫硝系統中的重要性,同時對脫硝催化劑的性能檢測也由最初的被動消極轉變為積極主動,除了對新入廠的催化劑進行性能檢測之外,不少電廠還堅持對在役催化劑進行每年1次的檢測與評價,從而實時掌握運行中催化劑的質量,以便對脫硝系統的優化運行提供參考。

近2年通過對在役催化劑的檢測,發現如下問題。

德扑圈官网安卓下载(1)磨損。脫硝改造初期,催化劑大部分為引進國外技術生產,而國外燃煤電廠的煤種較好且穩定,煙氣中粉塵含量較低,抗磨損性能普遍要求不高;但國內燃煤電廠煙氣中粉塵普遍具有顆粒大、硬度高和成分復雜的特點[6],因此改造初期安裝的催化劑部分出現磨損較為嚴重的現象(見圖1和圖2)。

脫硝催化劑

德扑圈官网安卓下载圖1平板式催化劑磨損狀況

脫硝催化劑

德扑圈官网安卓下载圖2蜂窩式催化劑磨損狀況

德扑圈官网安卓下载(2)微觀孔道堵塞。脫硝反應中,NOx與氨混合后擴散到微觀孔道后在五氧化二釩(V2O5)活性位的催化作用下發生氧化還原反應。在脫硝系統運行過程中,煙氣中有毒有害物質會在微觀孔道中發生沉積引起堵塞,從而阻礙氣體的擴散和導致實際參與催化作用的V2O5活性位減少,造成脫硝效率和催化劑活性的急劇下降。通過檢測發現,催化劑微觀孔道下降幅度從10%~50%不等


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