脫硝催化劑性能檢測中的危險因素分析

謝興星 王錚 徐成 李小海（大唐南京環保科技有限責任公司， 江蘇 南京 211111）

脫硝催化劑性能檢測中的危險因素分析

謝興星 王錚 徐成 李小海（大唐南京環保科技有限責任公司， 江蘇 南京 211111）

根據脫硝催化劑性能檢測的特點，對檢測的準備和測試過程中原料氣狀態、制樣過程和操作條件等方面進行危險因素分析。指出檢測中存在爆炸、中毒、外傷、設備損傷等不可忽視的安全隱患，應引起企業和檢測人員的重視。催化劑性能檢測必須符合安全規范要求，采取必要的預防和應急措施，防患于未然。

脫硝催化劑；性能；檢測；危險因素；預防

隨著“十二五”期間環保部對氮氧化物排放控制要求的進一步提高，選擇性催化還原法（SCR）已被廣泛地應用于火電廠的煙氣脫硝［1-3］。為了強化對催化劑的產品質量和運行狀況的持續跟蹤，一些較大的發電企業和催化劑制造商相繼建立了大型的脫硝催化劑工藝性能評價實驗室，對催化劑脫硝效率、活性、SO2/SO3轉化率、氨逃逸以及壓降等指標進行檢測［4，5］。但在操作中也存在著一定程度的危險性因素，必須引起企業和檢測人員的高度重視。本文結合實際運行情況，對脫硝催化劑工藝性能檢測中相關危險因素進行以下分析。

1　檢測準備中的危險因素

實驗操作之前對氣瓶間進行巡檢，如果氣體壓力不足3 bar需及時更換氣瓶。除普通氣瓶間N2和O2外，特別要注意特氣間CH4、NO、NH3、SO2和SO3以及等氣體工作狀態是否正常。這些氣體中CH4屬于一級可燃氣體、NH3屬于二級可燃氣體。

表1　部分可燃氣體的爆炸極限

部分可燃氣體爆炸極限如表1所示。可以發現，脫硝催化劑檢測危險性當中，相關氣體的爆炸性較強。而原料氣中NO、NH3、SO2和SO3等氣體均為吸入有毒或液化后皮膚接觸有腐蝕性，這類氣體在實驗檢測中使用最為頻繁，一旦發生泄漏將成實驗室最主要的危險因素。在實驗安裝相關氣體檢測報警儀，可以有效檢測實驗室室內和設備內部可燃或有毒氣體含量并超限報警。而實驗室檢測人員需加強對實驗室原料氣體性質的了解，做好接觸控制和個體防護，熟悉相應的消防和急救措施。

蜂窩式催化劑應選取無明顯物理損傷的完整單元體作為測試樣品。平板式催化劑應按截面尺寸為（150mm±3mm）×（150mm±3mm）進行裁切，試樣長度與催化劑模塊的原始高度保持一致［6］。在使用剪板機時，需要一個人在前方操作，一人在后方進行尺寸的調整和樣品的收集。需要注意的是，在前面的人員操作的時候，后方人員不得操作；在后方人員操作的時候，前方人員不得操作，最大程度上避免被鋒利刀片誤傷。在樣品放置的時候，操作人員不可將手置于橫梁下方，剪板機下刀的時候橫梁將下落，防止手指被壓受傷。此外，檢測人員在樣品制備過程中需佩戴防割手套和防塵口罩，防治手指割傷和催化劑粉塵吸入。

2　檢測過程中的危險因素

脫硝催化劑工藝特性指標的檢測應采用專門的測試裝置，裝置流程見圖1。為了保證催化劑活性檢測數據的準確性和可靠性，檢測過程中必須嚴格按照有關產品試驗方法中規定的組分、流量、溫度等煙氣條件進行操作。當條件出現波動時，須及時頻繁地予以調節，使之穩定。同時較其他化工產品的檢測而言，脫硝催化劑工藝性能的檢測時間長、溫度高，且工藝復雜，測試過程存在著諸多安全隱患。

2.1高溫運行的危險

脫硝催化劑檢測溫度通常為280～450℃。測試過程中意外飛溫（溫度過高）會導致催化劑燒結，造成晶體顆粒增大，微孔數量減少，比表面積下降，使得活性位大量減少，催化劑活性下降，影響實驗準確性［7-9］。檢測中由于操作溫度較高，同時也會帶來一些安全隱患。

（1）高溫的表面易引起與之接觸的可燃物著火；

圖1　脫硝催化劑工藝特性指標測試裝置流程圖

（2）高溫下的可燃性氣體混合物，一旦空氣進入系統與之混合并達到爆炸極限時，極易在設備和管道內發生爆炸；

（3）溫度已達到或超過其燃點的可燃氣體一旦泄漏即能引起燃燒爆炸；

（4）高溫能使金屬材料發生蠕變，降低設備的機械強度［10］。

2.2腐蝕和堵塞的危險

由于SCR催化反應中，主要是還原劑NH3將煙氣中的NO反應生產N2和H2O。在溫度較低時，NH3、生產的SO3以及副產NO2等氣體等遇水均會生成強腐蝕性的氨水、硫酸和硝酸，會對反應器系統和煙氣凈化及排放系統產生腐蝕損壞。故檢測人員在測試前需用N2進行足夠時間的吹掃，等到達測試溫度后再通入測試氣體。此外，煙氣凈化和排放系統需保持一定的溫度防止水蒸氣過早冷凝，且排煙管道需選用防腐材質。

工業脫硝系統中，催化劑能使煙氣中SO2氧化生成SO3，SO3與SCR脫硝過程（簡稱SCR過程）中未反應的氨（逃逸的氨）反應生成硫酸氫銨。硫酸氫銨是具有粘性的物質，在煙氣中會黏附飛灰，堵塞催化劑和脫硝系統［11］。在實驗室檢測中，同樣要避免硫酸氫銨生產對反應器系統、催化劑以及采樣管線產生的危害。

3　結語

（1）脫硝催化劑性能檢測準備中存在爆炸、中毒的危險因素；制樣過程中存在手指外傷、粉塵吸入等危險。

（2）脫硝催化劑性能檢測操作中涉及高溫運行、設備腐蝕、堵塞等不可忽視安全隱患。

（3）催化劑性能檢測過程必須符合安全操作規程，采取必要的預防和應急措施，防患于未然。

［1］環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.火電廠大氣污染物排放標準［S］.2015.

［2］西安熱工研究院.火電廠SCR 煙氣脫硝技術［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［3］朱林，吳碧君，段玖祥，等.SCR 煙氣脫硝催化劑生產與應用現狀［J］.中國電力，2009，42（8）： 61-64.

［4］黃進，林翎，李俊華，等.煙氣脫硝催化劑性能測試方法國家標準研究［J］.China Standardization，2013，4：70-74.

［5］陶莉，何德良，周年光，等.在運煙氣脫硝催化劑的表征及性能評價［J］.工業催化，2013，21（1） ： 64-69.

［6］國家能源局.DL/T 1286—2013 火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術規范［S］.2013.

［7］ Balikdjian J P，Davidson A，Launay S，et al.Sintering and phase transformation of V-loaded anatase materials containing bulk and surface V species ［J］. Journal of Physical Chemistry B，2000，104：8931- 8939.

［8］Chary K V R，Kishan G，Bhaskar T，et al. Structure and reactivity of vanadium oxide catalysts supported on anatase TiO2［J］. Journal of Physical Chemistry B，1998，102 （ 35） ： 6792 － 6798.

［9］李倩，王虎，王曉偉，等.脫硝催化劑用鈦白粉的性質與表征［J］.山東化工，2014，44（ 24）： 28- 31.

［10］彭佳.化肥催化劑在活性檢測過程中存在的危險因素研究［J］.農業與技術，2016，36（9）： 54-56.

［11］張志強，宋國升，陳崇明，等.某電廠600 MW 機組SCR 脫硝過程氨逃逸原因分析［J］.電力建設，2012，33（6）：67-70.

Analysis on the Fatalness Factors in the Performance Evaluation of De-nitration Catalyst

Xie Xing-xing，Wang Zheng，Xu Cheng，Li Xiao-hai
（Datang Nanjing Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Nanjing 211111，China）

The laboratorial safety of de-nitration catalyst detection can be easily ignored.In this paper，the fatalness factors during feed gas，preparation process and operating condition were analyzed，and the hidden safety troubles including exploding，poisoning，injury and equipment damage could receive enough attention from enterprise and testers.The activity detection of chemical de-nitration catalyst should be accorded with the security specifcations，and the risk prevention and emergency measure should be timely made，in order to prevent the accident.

de-nitration catalyst； performance； evaluation； fatalness factors； prevention.

謝興星，男，碩士，研究方向為脫硝催化劑研發、檢測。