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      技术文章
      燃煤机组脱硝超低排放方案
      2016-12-30
      脱硝系统超低排放主要途径是对催化剂进行改造,同时加大喷氨量


      燃煤机组脱硝超低排放方案


       脱硝系统超低排放主要途径是对催化剂进行改造,同时加大喷氨被提前量。随着超低排放改造的推进,脱硝催化剂再生、更换或加层的节点了。


      脱硝系统的运行费用主要有三块:一是还原剂消耗;二是催化剂费用、三是电费。如何制定提效改造方案,发挥催化剂*大价值成为了关键。


      一、加装催化剂层的不利因素


      脱硝系统实现超低排放的*普遍的做法就是催化剂加层。电厂在考虑催化剂加层时,认为新加一层催化剂层属原设计方案,加层后完全可达到脱硝超低排放的要求;且直到2015年下半年才有成熟的催化剂再生厂家出现,在此之前除加层外其它也别无选择。但催化剂加层方案有以下不利因素:


      1SCR系统阻力增加


      加装备用层催化剂后,脱硝反应器阻力增加(200Pa),导致引风机电耗增加(厂用电率增加0.04%-0.07%),运行费用高。


      2SO2/SO3转化率升高


      脱硝催化剂既能够促进NOxNH3反应,同时也能够促进SO2转化为SO3。一般来说脱硝系统的SO2/SO3转化率要求不高于1%。增加备用层催化剂,系统的SO2/SO3转化率就会增加,三层催化剂运行系统的SO2/SO3转化率很难保证在1%以内,导致下游空预器易堵塞等。


      3、催化剂再生次数降低


      一般催化剂机械寿命为10年,如果达到24000小时化学寿命就进行再生,那么这批催化剂可再生3-4;如果没有进行再生,而是选择加层后等到整体脱硝效率达不到设计值时再进行再生,那么催化剂的再生次数将对应减少。以运行5年为例,那么催化剂*多只能再生2次,这样就没有发挥出催化剂TiO2基材的*大价值。加层增加了原有2层催化剂的机械磨损,不利于今后的再生。


      二、催化剂更换原则---潜能Potentail


      催化剂潜能P公式:


       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       








      K——催化剂活性,m/h;AV——催化剂面速度,m/h


      催化剂活性是催化剂产品的一个综合性表征值,取决于催化剂的材料组分、几何结构以及流动条件等。AV表示单位可视面积单位时间内对应的烟气体积。因此潜能P是催化剂层总体性能的表征值。


      每个脱硝效率都有相对应的潜能P,也就是说每个反应器都有一个*低限度的潜能要求。如24000小时内需要满足脱硝效率80%,那么尽管潜能是会随着活性的衰减而衰减,但是在这段时间内催化剂的潜能必须都要高于80%脱硝效率所对应的潜能P


      反应器总的潜能P总与各层催化剂的潜能Pn有如下关系:


      P=P1+P2+P3(2)


      如果一个SCR系统想要达到某个脱硝效率,只需要保证整体潜能高于*低脱硝效率对应的潜能。在加装备用层催化剂之前就必须先了解目前使用中的催化剂潜能,归根到底就是了解活性,需要对目前的运行催化剂进行活性检测。


      三、不加层实现超低排放的方法


      1、制定再生方案时提高催化剂活性K,不加层。


      2、用其它型式的催化剂整层更换(新的或再生的),不加层。


      3、如果以上两种方案都无法满足脱硝超低排放的要求,则推荐采用二合一催化剂更换新模式,即通过增加催化剂层的体积(新的或再生的),不加层。


      四、二合一催化剂更换新模式


      脱硝催化剂二合一新模式是指将原有2层旧催化剂挑选出1层基本完好的催化剂进行深度清灰或再生,并回装到SCR反应器,剩余催化剂先存放在再生工厂仓库,同时采购更大体积的一层新催化剂(或再生工厂有合适的库存再生催化剂)安装至另一层,脱硝装置长期保持2层运行,实现超低排放。


      相比加层的方案,二合一更换方案都有哪些优点?


      首先,催化剂用量更加合理,有效控制SO2/SO3转化率。


      一般来说,随着催化剂体积数的增加,其整体使用寿命近似线性提升。然而在选择催化剂用量时,需要考虑SO2/SO3转化率。脱硝催化剂安装体量过大,加上超低排放喷氨量增大,容易导致过高的硫酸氢铵(ABS)产生。


      其次,更加有效利用催化剂基材,节约资源。


      二合一更换模式下,催化剂中毒物质得到及时的清除,并且补充适当的催化剂活性物质。一般来讲,催化剂基材的寿命在10年左右,在物理寿命期间内,发挥出更多的催化作用才是节约资源的途径。如果催化剂基材长期在病态中运行,无法发挥其应有作用,是对资源的浪费。


      第三,灵活补充催化剂,防止催化剂坍塌。


      二合一催化剂更换模式及时更换损伤的催化剂,可以有效的遏制催化剂磨损的局部扩围进而塌陷的事故发生。剩余的催化剂可以放在危废工厂进行储存或全部进行再生返回到电厂,可以有效补充催化剂运行中一些催化剂。


      第四,实现超低排放。


      目前我国燃煤机组一般配有低氮燃烧器,并进行适当的燃烧优化。有些煤粉炉机组的SCR入口氮氧化物已经低至300mg/Nm³,循环流化床甚至更低。SCR入口氮氧化物有些已经偏离了设计值较多,这种情况下,催化剂常规的加层计划完全可以随之改变。二合一催化剂更换模式长期保持2层运行更加经济合理。


      第五,更加经济。


      根据我们对两种模式的经济性进行分析,二合一新模式(长期保持2层运行)相对加层旧模式(长期保持3层运行),费用大约是后者的70%,优势明显。上述经济性分析未考虑三层运行对于空预器和其他后续设备造成的影响,如果加进这部分的影响,二合一新模式无疑是*佳的催化剂更换方案。


      五、结论


      随着脱硝超低排放时代的到来,低氮燃烧器技术不断优化,脱硝入口氮氧化物相对初始设计值有较大幅度降低的情况下。二合一新模式相对加层旧模式有着明显的优势,同样满足超低排放要求时,长期保持2层运行是*优的方案。


       


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