延長(zhǎng)催化劑使用壽命的方法

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1、延長(zhǎng)催化劑使用壽命的方法目前90%以上人為排放的氮氧(NOx?)來自于礦物燃料(如煤、石油、天然氣等的燃燒過程。隨著中國(guó)電力工業(yè)的飛速發(fā)展,來自火電系統(tǒng)的?NOx?污染不斷加劇控制氮氧化物的排放已經(jīng)成為電力環(huán)保行業(yè)的重點(diǎn)。2004?年國(guó)家開始實(shí)施新的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)火電廠NOx?排放要求有了大幅度的提高。按照GB?13223—2003《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求,火電廠排放煙氣中NOx?的質(zhì)量濃度必須小于450mg/m3。湖南華電長(zhǎng)沙發(fā)電有限公司是我國(guó)首批新建機(jī)組中同步投入脫硫、脫硝系統(tǒng)的電廠,每天單臺(tái)機(jī)組的脫硝運(yùn)行成本約1.?7?萬元,年均500?萬元以

2、上。此外,根據(jù)廠家說明書,催化劑置換或更新造成的折舊損失,每年高達(dá)1?000多萬元。催化劑置換費(fèi)用約占系統(tǒng)總價(jià)的60%?～70%。影響催化劑折舊成本的重要因素之一是其使用壽命;目前催化劑的壽命一般為3～5年(廠家給定)?。如何在保證SCR脫硝效率前提下延長(zhǎng)催化劑的使用壽命,減少發(fā)電企業(yè)運(yùn)行成本,在當(dāng)前各發(fā)電企業(yè)經(jīng)營(yíng)上舉步維艱的特別時(shí)期,具有現(xiàn)實(shí)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。電廠可在運(yùn)行、操作和維護(hù)方面采取必要的措施來延長(zhǎng)催化劑使用壽命。1脫硝系統(tǒng)運(yùn)行情況及催化劑使用壽命?湖南華電長(zhǎng)沙發(fā)電有限公司脫硝系統(tǒng)是由東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司設(shè)計(jì)制造,采取選擇性催化還原(?SCR

3、)法達(dá)到去除煙氣中NOx?的目的。SCR?反應(yīng)器采用高灰布置,設(shè)計(jì)脫硝效率85%,初期裝入的催化劑按50%脫硝效率實(shí)施SCR技術(shù),采用氨作為還原劑。湖南華電長(zhǎng)沙發(fā)電有限公司2臺(tái)脫硝機(jī)組脫硝性能試驗(yàn)已經(jīng)完成,脫硝裝置投入正常,系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),脫硝效率達(dá)到設(shè)計(jì)值(?53%以上)?;按設(shè)計(jì)煤種燃燒工況,每年可以減少NOx?排放量2?100多t。氨逃逸率、SO2?/SO3?轉(zhuǎn)化率、系統(tǒng)阻力損失和氨耗量等考核性能指標(biāo),用煙氣溫度、煙氣流量及入口SO2?濃度修正后考核合格。由于煤炭市場(chǎng)供應(yīng)形勢(shì)所限,?實(shí)際燃用煤種偏離設(shè)計(jì)值較大(特別是硫分和灰分明顯偏高)?,為保證脫硝效率,

4、對(duì)SCR系統(tǒng)催化劑的運(yùn)行維護(hù)提出了更高的要求。工程上計(jì)算催化劑的使用壽命,一般從脫硝裝置投入商業(yè)運(yùn)行開始到更換或加裝新的催化劑為止,把催化劑的運(yùn)行小時(shí)數(shù)作為催化劑化學(xué)使用壽命(NOx?脫除率不低于性能保證要求,氨的逃逸率不高于0.?000?3%?)?。?湖南華電長(zhǎng)沙發(fā)電有限公司SCR脫硝系統(tǒng)催化劑設(shè)計(jì)要求在鍋爐B?-?MCR?工況下保證催化劑的化學(xué)壽命不少于24?000?h,按機(jī)組每年利用小時(shí)數(shù)在5?000～6?000?h計(jì)算,其壽命應(yīng)該為4～5年。在設(shè)計(jì)壽命后期,隨著脫硝效率的下降,應(yīng)該進(jìn)行催化劑的置換、部分或整體更換,如果SCR系統(tǒng)運(yùn)行使用、維護(hù)不夠合理將

5、使催化劑提前失效,進(jìn)一步增加催化劑的折舊成本。?2影響脫硝效率的主要因素?SCR系統(tǒng)影響脫硝效率的主要因素包括煙氣的溫度、飛灰特性和顆粒尺寸、煙氣流量、中毒反應(yīng)、NOx?的脫除率、物質(zhì)的量比n?(NH3?)?/n?(NOx?)?、煙氣中SOx?的濃度、壓降、催化劑的結(jié)構(gòu)類型和用量等。?2.?1反應(yīng)溫度的影響?反應(yīng)溫度對(duì)脫硝率有較大的影響,從廠家給出的反應(yīng)曲線(如圖1所示)可以看出,在300～400?℃?內(nèi)(對(duì)中溫觸媒)?,隨著反應(yīng)溫度的升高,脫硝率逐漸增加,升至400?℃時(shí),達(dá)到最大值(?90%?)?,隨后脫硝率隨溫度的升高而下降。這主要是由于在SCR?過程中

6、溫度的影響存在2種趨勢(shì):一方面溫度升高時(shí)脫硝反應(yīng)速率增加,脫硝率升高;另一方面隨溫度升高,NH3?氧化反應(yīng)加劇,使脫硝率下降。因,最佳溫度是這2種趨勢(shì)對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。??脫硝反應(yīng)一般在310～430?℃范圍內(nèi)進(jìn)行,此時(shí)催化劑活性最大,所以,將SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間。?必須注意的是催化劑能夠長(zhǎng)期承受的溫度不得高于430?℃,短期承受的溫度不得高于450?℃,超過該限值,會(huì)導(dǎo)致催化劑燒結(jié)。?2.?2物質(zhì)的量比n?(NH3?)?/?n?(NOx?)的影響?物質(zhì)的量比n?(NH3?)?/?n?(NOx?)對(duì)脫硝效率的影響如圖2所示(由廠家提供)。

7、在300?℃下,脫硝率隨物質(zhì)的量比n?(NH3?)?/n?(NOx?)的增加而增加,物質(zhì)的量n?(NH3?)?/?n?(NOx?)?小于0.?8時(shí),其影響更明顯,幾乎呈線性正比關(guān)系。該結(jié)果說明:若NH3?投入量偏低,脫硝率受到限制;?若NH3?投入量超過需要量,NH3?氧化等副反應(yīng)的反應(yīng)速率將增大,如SO2?氧化生成SO3?,在低溫條件下?SO3?與過量的氨反應(yīng)生成NH4HSO4。NH4HSO4?會(huì)附著在催化劑或空預(yù)器冷段換熱元件表面上,導(dǎo)致脫硝效率降低或空預(yù)器堵塞。?氨的過量和逃逸取決于物質(zhì)的量比n?(NH3?)?/?n?(NOx?)、工況條件和催化劑的活性

8、用量(工程設(shè)計(jì)氨逃逸不大于0.?000