SCR脫硝催化現(xiàn)場檢測方法淺析

邊 疆林 琳周義剛王桂林張應(yīng)田

(1國網(wǎng)天津市電力公司電力科學研究院 天津 300384 2天津市電力科技發(fā)展有限公司 天津 300384)

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(shù)，脫硝效率高，在國內(nèi)外均得到了廣泛應(yīng)用。目前，我國燃煤機組SCR脫硝催化劑主要采用板式或蜂窩式結(jié)構(gòu)，主要成分為V2O5和TiO2并添加有WO3、MoO3等和其他的一些添加劑。SCR脫硝系統(tǒng)可以在較低的煙氣溫度（280～420℃）內(nèi)，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(shù)的核心部分，如催化劑的活性降低，會導(dǎo)致SCR脫硝系統(tǒng)整體脫銷效率降低，氨逃逸增加，脫硝中有害反應(yīng)的發(fā)生幾率提高。對鍋爐本體的安全運行產(chǎn)生影響，甚至會導(dǎo)致故障停爐的發(fā)生。因此準確的了解脫硝催化劑實際的運行狀態(tài)，實施相對應(yīng)措施，降低故障發(fā)生的幾率是關(guān)系到整個機組運行的重要

1 SCR脫硝催化劑現(xiàn)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(nèi)部煙氣成份、粉塵濃度、流速、溫度分布并不均勻，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(nèi)所有催化劑的運行情況。

為了改變這種情況，宜采用檢測內(nèi)容更全面、檢測涵蓋面更廣泛的檢測方法，也就是現(xiàn)場的催化劑檢測來替代試驗室的檢測，同時增加現(xiàn)場對停爐期間煙道內(nèi)催化劑的觀察和記錄，針對催化劑各區(qū)域的不同情況，有針對性的安排現(xiàn)場與試驗室結(jié)合的檢測內(nèi)容。采用這種方法可以有效的減少因與現(xiàn)實情況不符造成的測試結(jié)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(xiàn)場檢測的過程

SCR脫硝催化劑現(xiàn)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(nèi)的運行狀況。第二階段主要是以鍋爐運行期間的現(xiàn)場檢測為主，依據(jù)停爐時內(nèi)部檢查的結(jié)果對發(fā)生問題的區(qū)域和正常區(qū)域分別進行有針對性的專項檢測，并依據(jù)實際檢測數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)的問題，分析出導(dǎo)致問題發(fā)生的誘因并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(tǒng)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(xiàn)場檢測的內(nèi)容

現(xiàn)場檢測的主要內(nèi)容包括兩部分：第一部分為停爐期間檢測，內(nèi)容包括：現(xiàn)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(nèi)容包括：催化劑所處煙道內(nèi)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(qū)域工作狀態(tài)的不同情況，進行比較和匯總。催化劑區(qū)域的劃定可以根據(jù)煙道截面的大小以及現(xiàn)場的需求而定，依據(jù)煙道內(nèi)每層催化劑的整體截面尺寸進行劃分，基本保證每個區(qū)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脫硝催化劑運行后的原始狀態(tài)，檢查催化劑本體是否存在塌陷、積灰和堵塞的情況。并對存在問題的位置進行拍照并記錄其在煙道內(nèi)的具體位置。

（2）根據(jù)現(xiàn)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(xiàn)場發(fā)現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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。

檢測方法均采用DL/T1286—2013《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術(shù)規(guī)范》作為檢測依據(jù)，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(qū)域內(nèi)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(huán)境有深入的了解。同時可以根據(jù)停爐檢查的結(jié)果針對存在問題的區(qū)域進行詳細而全面的檢測，找到導(dǎo)致催化劑發(fā)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(nèi)的已投運的單層或多層催化劑進行檢測和分析。對每個區(qū)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(zhuǎn)化率測試；

8.催化劑阻力測試。

催化劑現(xiàn)場檢測主要需要在SCR脫硝系統(tǒng)每層催化劑的入口和出口安裝檢測測點，測點開孔應(yīng)不小于80mm直徑，以便于現(xiàn)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后或兩側(cè)便于測量的位置，測點間距根據(jù)需要一般設(shè)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(qū)域，并對每個區(qū)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

檢測方法主要是采用煙氣取樣槍深入到煙道內(nèi)，抽取進入催化劑前、后的煙氣并使用煙氣分析儀、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(qū)域的催化劑自身的運行狀況和所處的運行環(huán)境情況。運行檢測根據(jù)現(xiàn)場情況而定。

4 SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的效果

通過現(xiàn)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(huán)境和其的運行狀況，通過現(xiàn)場的觀測和檢測綜合分析催化劑的工作情況，并針對發(fā)現(xiàn)的問題找出原因并提出改進意見。一般需要2次的停爐檢測和1次的運行檢測，即可發(fā)現(xiàn)檢測區(qū)域催化劑存在問題的區(qū)域和故障原因。

現(xiàn)場檢測技術(shù)特別適用于投運超過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，找出失效原因并提出改進建議。

SCR脫硝催化劑現(xiàn)場檢測的優(yōu)點在于可以分區(qū)域進行，檢測結(jié)果更加的全面和詳細，可以針對每個區(qū)域催化劑運行環(huán)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(jīng)濟效率。

結(jié)語

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

[1]段傳和，夏懷祥，燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù),中國電力出版社.2009.

[2]中華人民共和國電力行業(yè)標準《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術(shù)規(guī)范》DL/T1286—2013.