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浅析漳山电厂SCR脱硝失活催化剂再生应用

    摘要:京能漳山电厂(以下简称漳山电厂)#4机组催化剂取样发现脱硝效率较低无法满足需求。为降低生产成本,漳山电厂实施催化剂再生工作,在取样检测情况下测定催化剂失活原因是催化剂内部微孔通道及表层被硫酸钙颗粒堵塞,通过压力射流机冲洗,鼓泡、超声化学清洗,去除污垢、灰尘颗粒,最后高温煅烧。通过再生,共可节约经费401万元,取得很高经济效益,满足再生催化剂性能需求。

    电厂SCR脱硝催化使用中,化学性质基本决定了其化学寿命。随着催化剂的使用,催化剂表面会堆积污垢,影响脱销效率,为保证脱销效率,反应器增加催化剂增加费用,加大风机能耗,而且催化剂价格昂贵,分析失活催化剂再生技术有重要现实意义,文章以漳山电厂失活催化剂再生为例进行分析。

    1.漳山电厂催化剂应用情况分析

    漳山电厂机组脱硝系统在2008年投入生产,脱硝率可以达到90%,氨逃逸率能够控制在3ppm以下。SCR脱销系统包括催化反应器、组件、脱硝供应系统等,脱销工艺原理如下:烟气温度在280~420℃情况下加入氨气,NOx能够与氨气结合在催化剂作用下有选择性发生化学反应,转换为氮气和水,降低烟气中污染物的含量。

    2013年对催化剂进行性能取样检测,结果显示使用过的催化剂经过长期使用和室外放置,脱硝效率不足65%,远远低于规定标准。在2014年再次取样检测,结果显示催化剂活性仅仅在0.57,催化剂脱硝性能严重衰竭。空预运行情况下,在设计标准下,发现A侧空预差压以及脱硝喷氨量都存在显著增加情况,B侧同样存在这种情况,脱硝喷氨量环比增加99.62Nm3/h。经过分析,其他工艺条件基本无明显影响,是催化剂活性下降造成空预差压升高。在正常生产中,催化剂的活动衰减超出正常值后,将会对脱硝系统带来严重隐患。催化剂活性衰减还会造成第三层假装,不仅增加脱硝运行风险,还带来很大成本问题,增加风机耗能,影响机组运行,因此漳山电厂考虑实施失活催化剂再生技术改变活性。

    2.SCR脱硝失活催化剂改造应用

    2.1催化剂失活原因分析

    分析催化剂失活原因。在2014年,漳山电厂测定催化剂失活原因,采样分析,检测旧催化剂脱销效率、活性等。并选择新鲜催化剂作对比分析。

    下面对失活催化剂流程进行具体分析。射流清洗步骤开展中,去除掉的物质主要是孔道堵塞物、浮沉,采用专用射流清洗剂冲洗,严格控制冲洗压力。去离子水清洗步骤中,主要是清除掉负压吸尘遗留下的粉尘,将化学药剂添加到去离子水中,完全浸润催化剂表面污垢,清洗,为下阶段的处理提供便利。接下来为超声波化学清洗,这是最为关键环节之一,根据之前取样检测结果,分析失活机理,结果显示硫酸钙污垢、碱金属是主要原因,根据这些物质的化学特点,采用专用中性清洗药剂,去除掉碱金属例子,如钾离子、钠离子等,同时浸润,促使硫酸钙污垢出现溶胀进而去除,为提高污垢去除效果,采用超声波技术辅助去除。失活催化剂经过上阶段的清洗、化学清洗、超声清洗后,表面已经处于清洁状态,但是同时也引起了部分活

    性物质下降,通过取样,考虑配置再生液配方配制专用再生液,促使催化剂表面均匀吸附氧化助剂、其他活性成分。之后活化剂实施高温煅烧,进一步促进催化剂基体与活性物质粘附紧密,延长使用寿命。

    SCR脱硝催化剂再生中,考虑到环保要求,所有再生活性液废液统一回收,废水主要成分为粉煤灰,需要进行处理。采用重金属捕集和沉淀的方法,废水经过酸液调节pH,加入捕集剂,初沉淀后,设置瀑布形式,加入絮凝剂进一步沉淀去除粉煤灰。

    漳山电厂SCR脱硝失活催化剂改造过程中,需要经过去离子水清洗、化学清洗、蒸汽等步骤,因此选择开阔地点,建清洗泵站,隔离外界与清理场所。在厂房内部,设置这些装备。

    经过再生改造实验,改造后,先采用去离子水清洗,需要经过1~2小时时间,然后采用化学方法,估计过程花费时间0.5~1小时,活化步骤时间耗费估计2~4小时,干燥时间需要耗时2~4小时,每天平均产能20~25立方催化剂。SCR脱硝系统再生催化剂工626立方,估计在30d内完成,另外机组催化剂拆除时间花费20d,现场交叉同时开展现场再生和拆除工作,催化剂再生改造工耗时40天时间。

    2.3失活催化剂再生改造效果

    对再生后的催化样品进行催化剂脱销活性测定,比较失活样品、再生样品和新鲜样品脱硝活性。结果显示再生催化剂的活性与新鲜催化剂基本一致,与失活催化剂样品相比,增加了20%以上,这是因为催化剂表面形成硫酸根活性,活性升高。

    3·取得效益分析

    漳山电厂对#4机组失活催化剂再生改造,水洗过程去除了大部分中毒物质,改善催化剂微观形貌,有利于增加催化剂中心的数量和酸性。电厂脱硝生产中,如果不采用再生技术,增加一层催化剂,按照3.2万元/立方采购成本计算,单层催化剂采购费用节省了313×3.2为1002万元。风机耗能方面烟气阻力增加压力在231Pa,节省能耗231kw,通过催化剂再生再造,使用寿命得到延长,估计在2.4万小时,节省风机耗能213万元。

    结语

    漳山电厂根据催化剂实际情况,开展再生催化剂改造,应用结果显示性能良好,电厂经过再生改造节约401万元经费,节省催化剂采购费用1002万元,风机耗能节省213万元,创造很大经济效益。

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