[发明专利]一种在线评估SCR脱硝装置催化剂性能的系统及方法

说明书

本发明公开了一种在线评估SCR脱硝装置催化剂性能的系统及方法，其技术方案为：包括烟道，烟道内分布有若干催化剂层，每层催化剂层的前、后两侧分别设置烟气成分分析装置，且首层催化剂层的前侧布置烟气流速测量装置。本发明能够实现对每层催化剂的整体性能和局部区域的催化剂性能进行评价。

技术领域

本发明涉及火力发电厂燃煤锅炉技术领域，尤其涉及一种在线评估SCR脱硝装置催化剂性能的系统及方法。

背景技术

现阶段，SCR脱硝技术是我国燃煤电站锅炉脱除烟气中NOx的主要方式。SCR脱硝的原理是向烟道内喷入一定量的氨气(NH₃)，在一定温度(300～400℃)及催化剂的作用下，氨气与烟气中的氮氧化物(NOx)发生还原反应，NOx被还原成N₂，从而实现氮氧化物的脱除。催化剂是SCR脱硝系统的核心，一旦催化剂出现堵塞、中毒、玷污等情况，会导致NOx脱除效果下降，严重时会导致NOx排放超标，氨逃逸量过大，引起环保危害及机组运行安全隐患。此外，催化剂也是SCR脱硝装置中造价占比较高的部件之一，可占SCR脱硝初投入成本的40％以上，如何延长催化剂使用寿命，或再生催化剂成为电厂关注的焦点。

催化剂再生技术，指的是使催化作用效率已经衰退的催化剂重新恢复其效率的过程。再生过程不涉及催化剂整体结构的解体，仅仅是用适当的方法消除那些导致催化效能衰退的因素。对于燃煤机组采用的SCR脱硝系统而言，催化剂失效原因较多，包括积灰、堵塞、中毒等因素，SCR脱硝系统一般在烟道内布置2～3层脱硝催化剂，烟道截面积因机组容量有所变化，如某1000MW燃煤机组布置催化剂的烟道截面积为128m²(16m×,8m)，对于截面积较大的催化剂，其再生的重要关键在于准确判断出催化剂失活或活性降低的区域，以减少再生成本，提高催化剂再生的性价比。

目前，对燃煤电站锅炉SCR脱硝装置中催化剂进行性能判断的技术主要有：

申请号201620220250.0的专利提出一种SCR脱硝催化剂分布式在线检测和喷氨优化自动调节系统，该专利涉及到的催化剂分布式在线检测，指的是根据SCR脱硝系统的进出口流速来判断是否有催化剂区域发生堵塞现象。申请号201710131479.6的发明专利提出一种基于多源信息融合技术的燃煤锅炉SCR催化剂寿命评价方法，该专利提出利用实验室检测与电厂运行数据相结合的方式，采用模糊数学法对催化剂寿命进行综合评估。

申请号202010372840.6的发明专利提出一种基于现场烟气脱硝装置的催化剂性能检测系统及检测方法，该专利提出将现场的烟气通过旁路引出到外部的设有催化剂的烟道内，达到利用实际烟气测试催化剂性能的目的。申请号202010348623.3的发明专利提出一种SCR脱硝催化剂硫酸氢铵中毒的诊断方法，该专利提出基于机组实际运行数据，当脱硝系统出现还原剂消耗量增大、脱硝效率降低、氨逃逸浓度升高，且数据随脱硝系统持续运行而恶化时，进行催化剂样品取样检测分析，催化剂样品取样检测分析包括当微观比表面积数值、三氧化硫质量含量、水溶液中铵根离子浓度、活性中至少两项的基准值与检测值的变化幅度超过设定标准时，判定为催化剂硫酸氢铵中毒。

申请号201911260119.1的发明专利提出一种脱硝系统催化剂活性的评价方法及脱硝效率的修正方法，该专利提出根据SCR脱硝系统修正后脱硝效率来判断整个系统的催化剂活性，当修正后的脱硝效率小于预警值时，则提示催化剂活性降低。申请号201811344030.9的发明专利提出一种火电厂SCR脱硝催化剂寿命预测及更换策略优化方法，该专利基于催化剂及SCR脱硝反应器初始性能参数，综合考虑SCR系统实际运行特点，建立数学模型，以迭代方程的方式求解催化剂的寿命。

由以上介绍可知，目前针对SCR脱硝装置催化剂性能检测、寿命评估、活性评价等技术主要集中于数学建模、实验室检测或单一的依靠SCR脱硝系统的整体脱硝效率来做出判断，不能够实现对单层催化剂整体或局部区域的性能进行评价。

发明内容