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脱硝催化剂的使用管理以及设计、运行中的注意事项 乌 谷 尚 志 巴布科克日立株式会社 （ＢＨＫ） 谷 口 幸 久 巴布科克日立株式会社 （ＢＨＫ） 矢 代 克 洋 巴布科克日立株式会社 （ＢＨＫ） 石 崎 昌 典 日立 （中国）有限公司 （ＨＣＨ） 1、概要 根据中国政府 2011 年 7 月出台的火电厂大气污染物排放标准 （GB 13223-2011）（十二五计 划），为了防止大气环境污染，开始实施控制氮氧化物排放的相关规定，无论是新建的发电机组 还是现有的发电机组，都需要安装脱硝设备。脱硝的原理是将含有氮氧化物的烟气与氨气进行混 合，在脱硝催化剂的作用下进行的选择性还原脱硝法。为了保证机组长期、稳定、安全的运行， 脱硝系统在最合适的条件下 （烟气温度，烟气流速，烟气组成等）运行显得尤为重要。在此，我 公司以一个脱硝催化剂生产厂家的身份，对合适的脱硝催化剂运行维护方法和脱硝设备在设计阶 段及运行时的注意事项，结合多个供货业绩向大家做如下介绍。 2、关于脱硝催化剂的使用管理 2.1 催化剂失活 随着脱硝催化剂运行的时间的推移，催 化剂的失活也不可避免，具有代表性的主要 失活原因如图-1 所示。烟气中含有的硫化物 (SOx)和作为还原剂的氨 （NH3）发生反应， HSO ）以及硫酸盐会附着 生成硫酸氢氨 （NH 4 4 在催化剂表面；另外，卤素、砷、磷元素等 对于催化剂来说都属于有毒元素，随着脱硝 设备的运行而吸附在催化剂上，造成催化剂 的失活。其他原因也如图-1 所示，都会加剧 催化剂的失活。而且，在实际运行中，如果 催化剂附着了水分，有毒成分就会在催化剂 中扩散或者是加速渗透，使催化剂进一步失活。 2.2 催化剂状态的监控 因为催化剂的失活是不可避免的，所以准确地掌握催化剂的状态，对于催化剂的加装和更换 以及制定合适的运行维护计划是十分重要的。我公司提供了如图-2所示的供取样用的催化剂取样 装置，这样就可以定期分析催化剂的状态。催化剂的取样装置采用托架的形式，填充 60 枚长宽 各为 100mm的催化剂测试片，以一种便于抽取的结构安装在各层催化剂的反应器侧壁上。通常， 每年取样一次，每次从托架上取出 6片催化 剂测试片，用于确认催化剂的活性，并与设 计时的运行维护计划做比较。根据比较的结 果，我公司会向业主就脱硝催化剂的运行维 护做出提案，便于业主制定运行维护计划。 2.3 催化剂的运行与维护方法 （加装和 更换的方式） 下面针对脱硝催化剂的运行维护方法 进行具体说明。提到运行维护的方法，虽然 有加装和更换两种方式，但是究竟选择哪种 方式，要与业主确认相关条件 （设置的空间，运行时间，性能变更，成本等）之后来决定。下面， 以简单的例子进行说明 （按典型的初装 2层＋预留 1 层、催化剂寿命按照 3年来设计）。 比较结果如图-3 所示。如果采用催化剂 加装的方式，在脱硝系统投运后三年，即第 一次运行维护的时候，加装一层催化剂 （加 装量相当于初装催化剂量的 50%）。第二次运 行维护则是将初装的两层催化剂换掉其中 一层。在这种情况下，由于第一次运行维护 时加装的催化剂，可以使催化剂寿命增加三 年以上，因此我们一共只需要初装催化剂 2 倍的量即可以满足脱硝系统 10 年以上的运 转。 然而，如果在脱硝系统投运后三年，即第一次运行维护的时候，将催化剂进行全部更换的话 （相当于初装催化剂量的 100%），首先脱硝性能跟初装时一样，并且以后每隔3 年就要更换全部 催化剂，因此就需要初装催化剂 4 倍的量才能满足脱硝系统运行 10 年左右的时间。尽管采用催 化剂加装的方式对反应器高度有要求，但是提前设计预留层从催化剂的经济性上来看，是非常利 的。 另外，由于我公司提供的平板式催化剂 可以实现反应器内的直接叠放，因此根据该 特征而设计出的催化剂加装计划，如图-4， 图-5所示。图-4 的右半部分是在初装的两 层催化剂上直接进行催化剂的