[发明专利]一种电厂SCR脱硝系统中催化剂活性的修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂活性的修正方法，具体是指一种电厂SCR脱硝系统中催化剂活性的修正方法。

背景技术

Selective Catalytic Reduction简称SCR。SCR脱硝技术是指在催化剂和氧气存在的条件下，在280～420℃较低的温度范围内，还原剂，如NH₃、尿素和氨水等，“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N₂和H₂O来减少NOx排放的技术。

SCR脱硝技术能有效地减少氮氧化物，满足日益严格的环保要求，而且其技术相对成熟，可达到85％以上的脱硝率，已经在国外得到了广泛应用。在国内，为了满足愈来愈严格的NOx排放标准，SCR技术正在成为火电厂烟气脱硝的主流技术。催化剂是SCR烟气脱硝系统中最关键的核心设备，其活性及使用寿命直接影响着系统脱硝性能和运行成本。因此，SCR系统运行优化的重要工作内容之一就是催化剂的管理。只有通过有效地管理，才能保证SCR系统的性能并有效降低运行成本。在催化剂管理过程中，准确掌握催化剂活性状况是其它所有工作的基础。

目前，催化剂活性主要通过对催化剂样块活性的实验室检测值代表，由于取样代表性保证具有局限性，实验室活性检测装置内反应条件与现场实际工况存在明显差异，检测结果难以真实反应催化剂在现场条件下的活性。因此，如何通过对实验室催化剂活性检测值进行修正，以更真实的反应现场催化剂活性，从而有效提高催化剂管理效果，是保证SCR脱硝系统乃至整个锅炉系统安全经济运行中亟待解决的关键问题。

从已有的专利和文献资料看，尚无对催化剂活性修正的报道。目前，催化剂活性主要通过催化剂样块的实验室检测获取。催化剂活性检测装置示意图如图1所示。实验模拟装置包括以下四部分：模拟配气瓶组、气体混合加热器、模拟反应器以及烟气分析系统，具体的部件包括气瓶1、流量计2、混合加热器3、模拟反应炉4、混合器5、三通阀6、烟气分析仪7、温控仪8、热电偶9等部件通过管道连接。其中，模拟反应器为圆柱形的不锈钢管式电加热炉。模拟烟气中O₂、NO、SO₂的质量浓度和过量空气系数等指标采用烟气分析仪在线测量。

具体的实验步骤如下所示：

(1)将催化剂放入反应器内，连接系统管路，确保反应器密封；

(2)通入N2，调节气体流量，检查系统确保无泄漏，接入烟气分析仪器，调节旁路阀门的开度，使测试旁路的气体流量满足烟气分析仪的进气量要求；

(3)开始加热，温度到达预设值后，按配比通入SO2、NO、O2，调节烟气线速度到实验要求，待气流稳定后，开启烟气分析仪测试功能，待读数稳定后，记录数据；

(4)通入还原剂NH3，调节气量至NH3/NO＝1.0，待烟气分析仪数据稳定后，记录反应后的烟气中NO含量，SO2与SO3浓度；

(5)结束试验，数据处理，计算催化剂活性。

上述采用催化剂取样，人工配气，进行实验室活性检测的方法，由于其取样代表性及模拟气氛与现场实际条件存在差异，难以反映催化剂在现场的真实活性。具体分析如下：

(1)催化剂取样代表性问题。采用实验室活性检法，催化剂样品的活性被认为代表了该层催化剂的活性。在现场，由于烟气流速、飞灰含量、烟气组分、温度的截面分布并不均匀，致使不同位置催化剂的失活原因及失活速率并不相同。而催化剂样块是在催化剂填装时布置好的，即取样点位置是相对固定的，因此取样的代表性有一定局限性。而且，烟气流速、飞灰含量、烟气组分、温度的截面分布随着燃用煤质、锅炉负荷、燃烧方式等运行条件变化而变化，取样点的代表性会随之发生变化。

(2)现场条件的模拟问题。采用实验室活性检测法，用气瓶配制模拟烟气，一般仅包括气相组分，无法模拟飞灰的影响。而且在现场烟气流速、氨氮混合比、烟气组分、温度的截面分布不均匀，并严重影响系统性能，但在实验室小型试验台中反应器尺寸很小，无法模拟截面分布不均带来的影响。

综上分析，实验室仅能在一定程度上反应催化剂活性的相对大小，与其催化剂在现场的真实活性会有较大误差。

发明内容

本发明的目的是在深入分析实验室催化剂活性检测优缺点的基础上提供一种电厂SCR脱硝系统中催化剂活性的修正方法，旨在修正实验室活性检测因取样代表性问题和反应条件过于理想化所引入的误差，以提高催化剂活性检测的准确性。