SCR脫硝催化現場檢測方法淺析

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作者〡邊疆 林琳 周義剛 王桂林 張應田

國網天津市電力公司電力科學研究院

天津市電力科技發展有限公司

摘 要：

選擇性催化還原 (SCR) 脫硝技術, 其主要核心技術即是其高效的脫硝催化劑, 而其運行情況的好壞直接影響到了脫硝系統整體的運行狀況。現階段SCR脫硝催化劑的檢測, 主要採用的是取樣分析的方法。這種檢測方法的代表性較差, 無法完全檢測出催化劑的實際運行情況, 因此在現場對催化劑進行檢測, 可以準確的了解SCR脫硝催化劑整體的運行情況。

關鍵詞：SCR脫硝; 催化劑; 現場檢測;

0引言

選擇性催化還原 (SCR) 脫硝是十分成熟的氮氧化物脫除技術, 脫硝效率高, 在國內外均得到了廣泛應用。目前, 我國燃煤機組SCR脫硝催化劑主要採用板式或蜂窩式結構, 主要成分為V2O5和TiO2並添加有WO3、MoO3等和其他的一些添加劑。SCR脫硝系統可以在較低的煙氣溫度 (280~420℃) 內, 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脫硝技術的核心部分, 如催化劑的活性降低, 會導致SCR脫硝系統整體脫銷效率降低, 氨逃逸增加, 脫硝中有害反應的發生幾率提高。對鍋爐本體的安全運行產生影響, 甚至會導致故障停爐的發生。因此準確的了解脫硝催化劑實際的運行狀態, 實施相對應措施, 降低故障發生的幾率是關係到整個機組運行的重要

1. SCR脫硝催化劑現場檢測的必要性

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的催化劑試塊進行分析。但鍋爐煙道內部煙氣成份、粉塵濃度、流速、溫度分布並不均勻, 對催化劑的影響也各不相同, 因此單靠試驗室對取得的幾塊催化劑試塊的分析無法完全涵蓋煙道內所有催化劑的運行情況。

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

2. SCR脫硝催化劑現場檢測的過程

SCR脫硝催化劑現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的運行狀況。第二階段主要是以鍋爐運行期間的現場檢測為主, 依據停爐時內部檢查的結果對發生問題的區域和正常區域分別進行有針對性的專項檢測, 並依據實際檢測數據和發現的問題, 分析出導致問題發生的誘因並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。這樣的一個系統檢測不但能了解催化劑整體長期的運行情況, 提高催化劑的使用壽命, 而且可以形成有效的壽命管理機制, 保證催化劑再生或更換的時機選擇上更加的準確。

3. SCR脫硝催化劑現場檢測的內容

現場檢測的主要內容包括兩部分:第一部分為停爐期間檢測, 內容包括:現場直接觀測、催化劑檢查和樣品取樣分析。第二部分為運行檢測, 內容包括:催化劑所處煙道內的煙氣粉塵濃度、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脫硝催化劑的運行情況, 同時了解催化劑在煙道各區域工作狀態的不同情況, 進行比較和匯總。催化劑區域的劃定可以根據煙道截面的大小以及現場的需求而定, 依據煙道內每層催化劑的整體截面尺寸進行劃分, 基本保證每個區域面積在3~4m2左右。

停爐檢測主要是觀測目的如下:

(1)了解SCR脫硝催化劑運行後的原始狀態, 檢查催化劑本體是否存在塌陷、積灰和堵塞的情況。並對存在問題的位置進行拍照並記錄其在煙道內的具體位置。

(2)根據現場催化劑的實際使用情況進行判定是否進行取樣分析, 針對現場發現的問題選定需要進行試驗室分析的樣品和項目如下:

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

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。

檢測方法均採用DL/T1286—2013《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術規範》作為檢測依據, 與催化劑檢測方法基本一致。

3.2運行檢測

SCR脫硝催化劑運行檢測, 主要是檢查煙道各區域內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際的運行工作當中的情況, 對催化劑的運行環境有深入的了解。同時可以根據停爐檢查的結果針對存在問題的區域進行詳細而全面的檢測, 找到導致催化劑發生問題的誘因。

運行檢測方法是在鍋爐運行期間對鍋爐煙道內的已投運的單層或多層催化劑進行檢測和分析。對每個區域的催化劑均可以進行檢測, 運行檢測的主要項目如下:

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SO2SO3轉化率測試;

8.催化劑阻力測試。

催化劑現場檢測主要需要在SCR脫硝系統每層催化劑的入口和出口安裝檢測測點, 測點開孔應不小於80mm直徑, 以便於現場檢測煙氣取樣槍的進出。測點主要安裝在催化劑所處的鍋爐煙道前後或兩側便於測量的位置, 測點間距根據需要一般設定為2m左右。通過安裝的檢測測點可以將催化劑分割成為多個區域, 並對每個區域進行編號。

測點安裝位置示意圖如下:

測點位置安裝水平示意圖

檢測方法主要是採用煙氣取樣槍深入到煙道內, 抽取進入催化劑前、後的煙氣並使用煙氣分析儀、粉塵取樣儀、流量計、微壓計等檢測儀器進檢測, 分析所檢測區域的催化劑自身的運行狀況和所處的運行環境情況。運行檢測根據現場情況而定。

4. SCR脫硝催化劑現場檢測的效果

通過現場的停爐和運行兩方面的檢測, 可以有效地分析催化劑所處的工作環境和其的運行狀況, 通過現場的觀測和檢測綜合分析催化劑的工作情況, 並針對發現的問題找出原因並提出改進意見。一般需要2次的停爐檢測和1次的運行檢測, 即可發現檢測區域催化劑存在問題的區域和故障原因。

現場檢測技術特別適用於投運超過1年以上的SCR脫硝催化劑, 可以對整體催化劑進行全面的分析和檢查, 判斷催化劑的使用情況, 而且可以進行長期的跟蹤檢測, 描繪出催化劑的衰老周期, 也可以對提前失效的催化劑進行問題分析, 找出失效原因並提出改進建議。

SCR脫硝催化劑現場檢測的優點在於可以分區域進行, 檢測結果更加的全面和詳細, 可以針對每個區域催化劑運行環境的不同, 提出詳細的運行和維護測量, 從而延長催化劑整體的使用壽命, 提高SCR脫硝經濟效率。

5結語

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

作者簡介：邊疆 , 現從事鍋爐、脫硫、脫硝的調試以及性能試驗工作。

本文發表於《資源節約與環保》 2018年4月

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