摘要：火電廠脫硝反應(yīng)器內(nèi)催化劑是脫硝系統(tǒng)重要組成部分，其性能直接影響系統(tǒng)的整體脫硝效果，催化劑運(yùn)行維護(hù)成本較高。現(xiàn)場出現(xiàn)催化劑嚴(yán)重堵塞及操作不當(dāng)現(xiàn)象，加強(qiáng)催化劑運(yùn)行維護(hù)，關(guān)注催化劑再生，運(yùn)輸及保存，防止催化劑中毒，對延長催化劑的使用壽命以及對降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用意義重大。


【關(guān)鍵詞】NOX，環(huán)保，催化劑，堵塞，再生，中毒

七十年代以來NOX大氣污染問題已被日益重視。人們發(fā)現(xiàn)人體健康的傷害、高含量硝酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧減少以及其他一些問題均與低濃度NOX有關(guān)，且其危害性比人們原先設(shè)想的要大得多。其中煙氣脫硝技術(shù)就是改善空氣污染的一種重要手段。煙氣脫硝是指把已生成的NOX還原為N2，從而脫除煙氣中NOX，可分為濕法脫硝和干法脫硝。

主要包括：酸吸收法、堿吸收法、選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法、吸附法、離子體活化法等。國內(nèi)外一些科研人員還開發(fā)了用微生物來處理NOX廢氣的方法。

脫硝隨著環(huán)保要求已勢在必行。目前存在的困難是煙氣體積大，濃度低，但NOX總量相對較大，吸收吸附脫硝后廢物最終處置難，費(fèi)用高。在眾多脫硝方法當(dāng)中SCR脫硝技術(shù)以其脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡單、無副產(chǎn)品、運(yùn)行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對較低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在日本和歐美得到廣泛商業(yè)應(yīng)用。

在目前技術(shù)條件下SCR（SdectiveCatalyticReduction，SCR）技術(shù)以其運(yùn)行穩(wěn)定、脫硝效率高、氨逃逸低等諸多優(yōu)點(diǎn)不斷獲得廣泛應(yīng)用，在目前乃至今后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)成為國際上主流煙氣脫硝技術(shù)。隨SCR煙氣脫硝技術(shù)在我國應(yīng)用推廣，SCR催化劑重要性逐漸被人們認(rèn)識。如何管理維護(hù)SCR催化劑，保持其高效活性，延長壽命，減少運(yùn)行費(fèi)用，是目前亟須解決的重要問題。

目前我國300MW以上機(jī)組均安裝脫硝裝置，反應(yīng)器內(nèi)布置3層催化劑催化劑型式可分三種：板式、蜂窩式和波紋板式。三種催化劑在燃煤SCR上都擁有業(yè)績。催化劑生產(chǎn)制備更是占據(jù)系統(tǒng)初期建設(shè)成本，催化劑成本較高，催化劑是系統(tǒng)的重要組成部分。

催化劑一般壽命是三年，現(xiàn)場維護(hù)不好達(dá)不到使用壽命，催化劑決定著系統(tǒng)運(yùn)行成本，所以要加強(qiáng)催化劑檢修維護(hù)，避免更換大量催化劑，節(jié)約成本，延長催化劑使用壽命至關(guān)重要。下面主要從催化劑堵塞及處理，運(yùn)行注意事項(xiàng)，催化劑再生，防止催化劑中毒，催化劑運(yùn)輸及保存幾個(gè)方面淺談如何降低催化劑成本。

1催化劑堵塞及技改方案

催化劑現(xiàn)場主要問題是堵塞積灰，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)脫硝催化劑堵塞嚴(yán)重，且積灰難以清理。每層催化劑兩側(cè)現(xiàn)場安裝有蒸汽吹灰器，單側(cè)布置有聲波吹灰器。某發(fā)電廠蜂窩式催化劑停爐檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)上層催化劑積灰嚴(yán)重，其中角落積灰有二十公分以上，清理工作量大。

表面積灰清理完畢，還要把催化劑過濾網(wǎng)掀開，清理過濾網(wǎng)與催化劑間積灰，最后還要檢查清理催化劑模塊蜂窩孔內(nèi)積灰。細(xì)小蜂窩孔內(nèi)積灰很難清理，據(jù)現(xiàn)場情況可用負(fù)壓吸塵管道清理，用壓縮空氣吹通。催化劑下方積灰及鋼梁積灰也要加強(qiáng)清理，避免清理后二次污染，避免污染下級空預(yù)器設(shè)備，做好封堵隔離。堵塞嚴(yán)重的蜂窩孔用焊絲也無法疏通，用力稍大可能會(huì)把蜂窩孔損壞，檢修中要避免損壞模塊，疏通不了的蜂窩孔只能做遺留缺陷。蜂窩孔大面積堵塞或損壞時(shí)只能更換催化劑模塊。

為避免催化劑嚴(yán)重堵塞，日常運(yùn)行中要加強(qiáng)吹灰。蒸汽吹灰器一般每天運(yùn)行一次，據(jù)催化劑進(jìn)出口兩側(cè)壓差及時(shí)吹掃。聲波吹灰器24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。蒸汽吹灰器是由槍管母管加上垂直方向支管組成，停爐檢修時(shí)檢查吹灰槍管上吹灰孔位置是否安裝正確，現(xiàn)場曾出現(xiàn)吹灰管道彎曲斷裂現(xiàn)象，需加固焊縫保證設(shè)備安全運(yùn)行。聲波吹灰器膜片檢查有損壞現(xiàn)象需及時(shí)更換，部分聲波吹灰器發(fā)現(xiàn)漏油痕跡，檢查壓縮空氣質(zhì)量及管道過濾器。

由于現(xiàn)場設(shè)計(jì)煤種改變，催化劑滿足不了運(yùn)行要求，造成催化劑大面積堵塞。當(dāng)SCR反應(yīng)器由于某些原因發(fā)生堆灰問題時(shí)，事實(shí)證明：無論是聲波喇叭還是蒸汽吹灰都無法解決問題。而蒸汽吹灰器的缺點(diǎn)卻顯得更加突出：配套附屬設(shè)施成本高、故障率高、運(yùn)行成本高、吹灰效果不均勻、蒸汽磨損催化劑、催化劑堵塞加劇、催化劑使用壽命縮短。

本方案技改采用增強(qiáng)聲波清灰力度和增加吹灰炮綜合解決方案。將每層一側(cè)的6個(gè)國產(chǎn)聲波吹灰器改造成進(jìn)口MEGA吹灰大師，在對面一側(cè)安裝6臺(tái)AshSweeper吹灰炮。采用美國馬丁工程公司著名最新產(chǎn)品MEGA吹灰大師進(jìn)行改造，每個(gè)喇叭清灰強(qiáng)度和清灰面積都能得到改善，單個(gè)喇叭清灰直徑可達(dá)到4～7米，縱向清灰尺寸可達(dá)18米以上。

針對電廠SCR反應(yīng)器“尺寸較大，單側(cè)堆灰”特點(diǎn)，創(chuàng)造性地提出“加裝吹灰炮和增強(qiáng)聲波清灰力度”綜合解決方案。加裝在有堆灰的一側(cè)，有效解決單側(cè)堆灰問題。馬丁公司成功地把AshSweeper吹灰炮安裝到SCR反應(yīng)器上，為越來越多電廠解決SCR反應(yīng)器積灰堆灰問題。

馬丁聲波吹灰器產(chǎn)生低頻、高壓聲波，引起干燥顆粒聚集物的共振和流化，通過氣流或重力作用從容器中移除材料。馬丁75Hz聲波吹灰器在1米處產(chǎn)生147分貝聲波，基礎(chǔ)頻率75Hz。優(yōu)點(diǎn)：防止干性顆粒物堆積，增進(jìn)系統(tǒng)效率和使用壽命。

減少系統(tǒng)故障時(shí)間，減少維修成本，在管道四周及障礙物后非常有效;聲能360度吹掃，清除顆粒物，清潔不易接近部件。不會(huì)對結(jié)構(gòu)造成疲勞或損壞，提高催化劑效率，延長使用壽命提高設(shè)備性能，延長使用壽命，符合排放規(guī)定較低運(yùn)行成本低購置成本。

聲波吹灰器運(yùn)行要求儀用壓縮空氣供氣穩(wěn)定，設(shè)備內(nèi)部干凈無污物及灰塵。聲波吹灰器運(yùn)行正常時(shí)發(fā)出低沉、低悶聲音，如不發(fā)聲或發(fā)聲不正常，檢查管道內(nèi)壓縮空氣，檢查球閥是否全開，過濾器/調(diào)壓閥出廠設(shè)置為0，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)增大壓力，檢查管道中空氣流向（有箭頭標(biāo)示）電磁閥管路布置正確，檢查有沒有漏氣，檢查管路布置方向電磁閥電路布置，保證電線聯(lián)接正常，檢查電壓是否正確，檢查信號是否正確。

聲波吹灰器如發(fā)出尖銳刺耳聲和破音，可通過調(diào)節(jié)每臺(tái)聲波吹灰器軟管前手動(dòng)閥開啟度。調(diào)節(jié)手動(dòng)閥開啟度還不能將聲波吹灰器調(diào)到正常，可打開發(fā)聲頭上蓋板檢查膜片是否破損或有無裂紋。發(fā)現(xiàn)聲波吹灰器發(fā)聲很低或只聽到氣流聲，觀察聲波吹灰器發(fā)聲頭上的消音器是否已堵。

如管內(nèi)堵塞，喇叭發(fā)出高音，清理堵塞;發(fā)聲頭鈦合金膜片價(jià)格較高，進(jìn)口一片八千多元，注意維護(hù)保養(yǎng)，膜片磨損損壞需要及時(shí)更換。吹灰炮原理將壓縮空氣充入一個(gè)罐體備用，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)快速釋放一定量壓縮空氣，在特制噴嘴（例如扁矩形）引導(dǎo)下對特定方向特定范圍積灰或堆灰進(jìn)行“炮轟”，使積灰飛揚(yáng)起來被煙氣帶走，達(dá)到清灰效果。可打散“餅干灰”、吹動(dòng)大顆?；以?，防止細(xì)灰在大顆粒周圍聚集。

已在全世界被各行業(yè)廣泛接受。配置靈活，有單獨(dú)罐體無軟管式就地安裝，也有多噴嘴共用罐體安裝方式。據(jù)項(xiàng)目具體情況選最合適型號、噴嘴、安裝位置、噴吹方向，從而對催化劑進(jìn)行安全有效清灰。有的項(xiàng)目上吹灰炮在安裝3月后就可收回投資成本（以上沒有包括鍋爐負(fù)荷提高的產(chǎn)出增加和催化劑壽命延長帶來的間接收益配套簡單）。

吹灰炮安裝簡便，改造容易，維護(hù)量少，運(yùn)行成本低，延長催化劑使用壽命?，F(xiàn)場吹灰炮主氣源管要求壓力穩(wěn)定，保持在0.6MPa，從壓縮空氣主管路引出。管路上加裝壓力表、活接、溫度表、調(diào)壓閥、電磁閥、隔離門等附件。

2催化劑運(yùn)行注意事項(xiàng)

選擇性催化還原SCR是將煙氣中氮氧化物有催化劑情況下轉(zhuǎn)變成氮?dú)夂退?，還原劑常為氨氣。氨氣先與煙氣混合然后再通過催化劑。混合過程應(yīng)確保煙氣溫度和反應(yīng)物均勻分布。通過提供活性區(qū)域催化劑能夠使脫硝反應(yīng)發(fā)生在290℃-430℃。氨氣擴(kuò)散到催化劑的微孔結(jié)構(gòu)中并被活性區(qū)域所吸收。NOx便與被吸收的NH3完成脫硝反應(yīng)。影響反應(yīng)主要因素為活性區(qū)域因子（比表面積，孔體積和活性成分濃度的函數(shù)）、煙氣溫度和反應(yīng)物濃度。

應(yīng)通入符合設(shè)計(jì)規(guī)范組成的煙氣以確保催化劑獲得最大催化活性，否則一旦將催化劑置于還原性氣氛中，將會(huì)引起催化活性退化，在鍋爐啟動(dòng)階段這一點(diǎn)尤為重要。因?yàn)榇藭r(shí)鍋爐可能會(huì)因?yàn)椴煌耆紵淖儫煔饨M成，氧化性的化學(xué)氣氛能較好保持催化劑活性。煙氣溫度分布需符合技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)節(jié)到達(dá)催化劑床層的煙氣流場分布，使其均勻性達(dá)到技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在催化劑溫度未達(dá)到最低連續(xù)運(yùn)行溫度前勿啟動(dòng)噴氨裝置防止硫酸鹽和硝酸鹽沉積在催化劑表面上。熱電偶的測溫取點(diǎn)盡量在催化劑下部，這樣可保證催化劑溫度不低于最低溫度。技術(shù)規(guī)范中給出了系統(tǒng)運(yùn)行最低溫度。

在SCR系統(tǒng)達(dá)到平衡后才能測定其穩(wěn)定性能，達(dá)到平衡后才能對SCR過程進(jìn)行調(diào)整。SCR化學(xué)反應(yīng)平衡時(shí)間隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同而不同系統(tǒng)在低于204℃運(yùn)行時(shí)達(dá)到平衡約需三小時(shí)但系統(tǒng)在高于316℃運(yùn)行時(shí)只需30分鐘即可達(dá)到平衡。除另有說明外運(yùn)行溫度不能超過430℃，超過后可能會(huì)造成催化劑永久性失效。

當(dāng)反應(yīng)器溫度降到技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的最低運(yùn)行溫度時(shí)必須停止噴氨，以防止硫酸鹽和硝酸鹽沉積在催化劑表面，熱電偶測溫點(diǎn)盡量設(shè)在下游區(qū)域以確保系統(tǒng)溫度不會(huì)低于最低連續(xù)運(yùn)行溫度。催化劑適宜使用溫度為320～400℃，范圍超過適宜溫度使用是造成催化劑性能退化甚至喪失的重要原因。

請按照設(shè)計(jì)廠家要求提供的催化劑技術(shù)規(guī)范規(guī)定技術(shù)參數(shù)運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)盡可能緩慢逐漸升溫或降溫并嚴(yán)格按照低于次點(diǎn)燃鍋爐時(shí)，有條件應(yīng)采用清潔氣燃料代替油燃料。

3催化劑再生

催化劑再生當(dāng)前雖然在國內(nèi)是全新的業(yè)務(wù)，但SCR脫硝裝置使用再生催化劑是遲早的事。因?yàn)槭У拿撓醮呋瘎┍涣腥胛ｋU(xiǎn)廢物領(lǐng)域（屬固體廢物的一種），其收集、貯存、運(yùn)輸、處置均須嚴(yán)格按危險(xiǎn)廢物的規(guī)定執(zhí)行，因此，催化劑再生是大勢所趨。

目前國際上能夠成功向市場推廣專業(yè)脫硝催化劑再生技術(shù)的公司為數(shù)不多，其中較為有名的有美國的科杰（Coalogix）公司及德國的埃賓杰（Ebinger-Kat）公司。涵蓋了蜂窩式、平板式和波紋板式等多種形式的催化劑。國內(nèi)龍凈環(huán)保和美國科杰公司采取合資方式，成為國內(nèi)首家具有國外先進(jìn)SCR失效催化劑再生技術(shù)支持企業(yè)，在國內(nèi)應(yīng)用先進(jìn)催化劑再生技術(shù)、開展相關(guān)業(yè)務(wù)。

此外重慶遠(yuǎn)達(dá)、江蘇肯創(chuàng)、江蘇萬德、廣東清遠(yuǎn)恒德等公司，對外宣稱掌握了催化劑再生的國產(chǎn)技術(shù)。山東西格盟國際及江蘇中建材研究院，分別和韓國凱希環(huán)保和奧地利富藍(lán)德公司簽署合作計(jì)劃書，為進(jìn)軍失活SCR催化劑再生市場做了積極準(zhǔn)備。

目前國內(nèi)脫硝催化劑失活后再生處理有兩種方案出現(xiàn)：一是現(xiàn)場再生，二是工廠化再生，這與歐洲和美國最初經(jīng)歷的過程相同，但2005以后美國已不再采用現(xiàn)場再生方法。針對現(xiàn)有火電廠SCR煙氣脫硝中毒催化劑離線活化成本高、費(fèi)力及費(fèi)工等諸多不便，設(shè)計(jì)了一種中毒催化劑在線活化實(shí)驗(yàn)工藝。

在前人催化劑離線活化技術(shù)基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用情況，開發(fā)出一種新的催化劑在線活化工藝。通過實(shí)驗(yàn)分析對比，比較各活化液活化后催化劑脫硝效率和脫硫效率，同時(shí)兼顧電廠具體條件和活化液成本，找出一種較好活化液配方及其配套工藝。經(jīng)該活化液活化后的失活催化劑活性達(dá)到新鮮催化劑的82%，二者SO2/SO3轉(zhuǎn)化率也接近，滿足工程需要。

4防止催化劑中毒

催化劑是脫硝系統(tǒng)重要組成部分，性能直接影響系統(tǒng)整體脫硝效果。研究催化劑中毒原因延長催化劑的使用壽命對降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用意義重大。使用催化劑浸漬堿性溶液后再進(jìn)行脫硝實(shí)驗(yàn)的方法，證明了堿金屬引起的催化劑中毒情況，發(fā)現(xiàn)堿金屬濃度加大和潮濕時(shí)都能引起催化劑加速劣化，因此在實(shí)際工況中應(yīng)避免這種情況。

新建火電機(jī)組已廣泛采取低氮燃燒技術(shù)相信隨著我國環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格及執(zhí)法力度加大、技術(shù)成熟、脫硝率高、無二次污染技術(shù)將逐漸成為我國煙氣脫硝市場的主流技術(shù)。

5催化劑儲(chǔ)存搬運(yùn)注意事項(xiàng)

通常情況下將催化劑單元安裝到碳鋼模塊中，再將這些模塊安裝到SCR反應(yīng)器中并與煙氣接觸反應(yīng)。通常只有催化劑生產(chǎn)廠家專業(yè)人員才能對單個(gè)催化劑單元進(jìn)行操作。催化劑單元需放在特殊運(yùn)輸容器中以便今后返回運(yùn)輸時(shí)使用。在接收催化劑單元時(shí)應(yīng)先進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)任何問題都應(yīng)先報(bào)告給催化劑生產(chǎn)廠家。

催化劑必須在包裝完好的狀態(tài)下進(jìn)行保管和搬運(yùn)，避免任何形式?jīng)_擊和震動(dòng)以及機(jī)械碰撞。運(yùn)到現(xiàn)場的模塊應(yīng)盡快安裝使用，以減少催化劑再次間接損害，模塊包裝應(yīng)在現(xiàn)場裝入反應(yīng)器前去除。為防止催化劑模塊發(fā)生意外損壞，請勿在存儲(chǔ)模塊場區(qū)內(nèi)及附近作業(yè)。搬運(yùn)及處置催化劑時(shí)應(yīng)佩戴口罩、手套等防護(hù)用具。

搬運(yùn)結(jié)束后要用清水漱口、沖洗臉部和雙手以避免吸入催化劑粉塵。催化劑應(yīng)貯存在通風(fēng)干燥的室內(nèi)倉庫中，避免接觸到雨水、海水、重濕氣或其他潮氣、油和溶劑。潮氣不僅能毒化催化劑表面使其失活且易使催化劑干燥時(shí)發(fā)生破裂。避免催化劑在陽光下長時(shí)間暴曬。

同時(shí)催化劑應(yīng)避免接觸易揮發(fā)性有機(jī)氣體，應(yīng)遠(yuǎn)離還原性氣氛防止催化劑活性組分被還原而導(dǎo)致活性損失。遠(yuǎn)離堿金屬，鉀鈉等堿土金屬，鈣鎂等及其它物質(zhì)，鹵素這些物質(zhì)易使催化劑失活。做好催化劑運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)工作，不但可延長設(shè)備使用壽命，降低脫硝成本。也減少脫硝催化劑維護(hù)停爐檢修清灰、更換搬運(yùn)的巨大工作量，縮短檢修工期。