延长SCR脱硝催化剂使用寿命的措施

延长延长SCR脱硝催化剂使用寿命的措施脱硝催化剂使用寿命的措施摘要摘要:介绍了湖南华电长沙发电公司脱销系统运行概况、催化剂使用寿命的概念及其意义。通过对脱硝效率主要影响因素,尤其是催化剂有关参数的深入分析,从脱销系统催化剂反应器设计优化、运行优化、维修检查以及吹灰控制对延长催化剂使用寿命等方面进行了探讨,为其他电厂脱销系统运行、降低脱硝系统维护和运行成本提供参考。关键词关键词:脱硝效率,催化剂,使用寿命,措施0引言引言目前,90%以上人为排放的氮氧化物(NOx)来自于矿物燃料(如煤、石油、天然气等)的燃烧过程。随着中国电力工业的飞速发展,来自火电系统的NOx污染不断加剧,控制氮氧化物的排放已经成为电力环保行业的重点。2004年国家开始实施新的大气排放标准,对火电厂NOx排放要求有了大幅度的提高。按照GB13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》的要求,火电厂排放烟气中NOx的质量浓度必须小于450mg/m3。湖南华电长沙发电有限公司是我国首批新建机组中同步投入脱硫、脱硝系统的电厂,每天单台机组的脱硝运行成本约1.7万元,年均500万元以上。此外,根据厂家说明书,催化剂置换或更新造成的折旧损失,每年高达1000多万元。催化剂置换费用约占系统总价的60%～70%。影响催化剂折旧成本的重要因素之一是其使用寿命;目前催化剂的寿命一般为3～5年(厂家给定)。如何在保证SCR脱硝效率前提下延长催化剂的使用寿命,减少发电企业运行成本,在当前各发电企业经营上举步维艰的特别时期,具有现实的社会和经济意义。电厂可在运行、操作和维护方面采取必要的措施来延长催化剂使用寿命。1脱硝系统运行情况及催化剂使用寿命脱硝系统运行情况及催化剂使用寿命湖南华电长沙发电有限公司脱硝系统是由东方锅炉(集团)股份有限公司设计制造,采取选择性催化还原(SCR)法达到去除烟气中NOx的目的。SCR反应器采用高灰布置,设计脱硝效率85%,初期装入的催化剂按50%脱硝效率实施SCR技术,采用氨作为还原剂。湖南华电长沙发电有限公司2台脱硝机组脱硝性能试验已经完成,脱硝装置投入正常,系统运行平稳,脱硝效率达到设计值(53%以上);按设计煤种燃烧工况,每年可以减少NOx排放量2100多t。氨逃逸率、SO2/SO3转化率、系统阻力损失和氨耗量等考核性能指标,用烟气温度、烟气流量及入口SO2浓度修正后考核合格。由于煤炭市场供应形势所限,实际燃用煤种偏离设计值较大(特别是硫分和灰分明显偏高),为保证脱硝效率,对SCR系统催化剂的运行维护提出了更高的要求。工程上计算催化剂的使用寿命,一般从脱硝装置投入商业运行开始到更换或加装新的催化剂为止,把催化剂的运行小时数作为催化剂化学使用寿命(NOx脱除率不低于性能保证要求,氨的逃逸率不高于0.0003%)。湖南华电长沙发电有限公司SCR脱硝系统催化剂设计要求在锅炉B-MCR工况下保证催化剂的化学寿命不少于24000h,按机组每年利用小时数在5000～6000h计算,其寿命应该为4～5年。在设计寿命后期,随着脱硝效率的下降,应该进行催化剂的置换、部分或整体更换,如果SCR系统运行使用、维护不够合理将使催化剂提前失效,进一步增加催化剂的折旧成本。2影响脱硝效率的主要因素影响脱硝效率的主要因素SCR系统影响脱硝效率的主要因素包括烟气的温度、飞灰特性和颗粒尺寸、烟气流量、中毒反应、NOx的脱除率、物质的量比n(NH3)/n(NOx)、烟气中SOx的浓度、压降、催化剂的结构类型和用量等。2.1反应温度的影响反应温度的影响反应温度对脱硝率有较大的影响,从厂家给出的反应曲线(如图1所示)可以看出,在300～400℃内(对中温触媒),随着反应温度的升高,脱硝率逐渐增加,升至400℃时,达到最大值(90%),随后脱硝率随温度的升高而下降。这主要是由于在SCR过程中温度的影响存在2种趋势:一方面温度升高时脱硝反应速率增加,脱硝率升高;另一方面随温度升高,NH3氧化反应加剧,使脱硝率下降。因此,最佳温度是这2种趋势对立统一的结果。脱硝反应一般在310～430℃范围内进行,此时催化剂活性最大,所以,将SCR反应器布置在锅炉省煤器与空气预热器之间。必须注意的是,催化剂能够长期承受的温度不得高于430℃,短期承受的温度不得高于450℃,超过该限值,会导致催化剂烧结。2.2物质的量比物质的量比n(NH3)/n(NOx)的影响的影响物质的量比n(NH3)/n(NOx)对脱硝效率的影响如图2所示(由厂家提供)。在300℃下,脱硝率随物质的量比n(NH3)/n(NOx)的增加而增加,物质的量比n(NH3)/n(NOx)小于0.8时,其影响更明显,几乎呈线性正比关系。该结果说明:若NH3投入量偏低,脱硝率受到限制;若NH3投入量超过需要量,NH3氧化等副反应的反应速率将增大,如SO