延长催化剂使用寿命的方法.docVIP

延长催化剂使用寿命的方法 目前90%以上人为排放的氮氧(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GB?13223—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1?000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 ?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2?100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.?000?3%?)?。 ?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24?000?h,按机组每年利用小时数在5?000～6?000?h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 ?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,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n?(NH3?)?/?n?(NOx?)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SO2?氧化生成SO3?,在低温条件下?SO3?与过量的氨反应生成NH4HSO4。NH4HSO4?会附着在催化剂或空预器冷段换热元件表面上,导致脱硝效率降低或空预器堵塞。 ?氨的过量和逃逸取决于物质的量比n?(NH3?)?/?n?(NOx?)、工况条件和催化剂的活性用量