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延长SCR脱硝催化剂使用寿命的技术措施
来源：火电厂技术联盟&&更新时间： 13:04:51
　　1 SCR催化剂反应器的改进设计
　　催化剂和反应器是SCR 系统的主要部分。催化剂都含有少量的氧化钒和氧化钛,因为它们具有较高的抗SO3 的能力。催化剂的结构、形状随它的使用环境而变化。为避免被颗粒堵塞,蜂窝状、板式催化剂部件都是常用的结构,而采用大孔径的蜂窝状部件,因为它强度高, 且容易清理，为了使被飞灰堵塞的可能性减到最小,反应器采用垂直放置,使烟气由上而下流动。
　　对SCR系统进行优化设计则需考虑在催化反应器的入口处合理分布烟气和氨,以防止由于各部位的温度常偏离设计温度而导致脱硝率的改变;采用倒流板、混合器、氨喷射器对两侧烟道独立布置, 使烟气在各断面上流量基本相等;催化剂体积的设计中也要考虑适当放大催化剂的量;同时,还要考虑反应器中有效区域的变化。
　　2 运行中严格根据烟气参数确定脱硝装置投退
　　在锅炉的运行中,做到密切注意烟气量及其波动范围、烟气温度及其波动范围、SCR装置进口烟道上的烟气压力及其波动范围、烟气中的粉尘含量、烟气中的二氧化硫含量等对脱硝效率和催化剂影响较大的参数,只有烟气参数完全符合设计值,才允许投入SCR装置。如果出现个别参数偏离设计值过大的情况,应及时进行分析,评估其危害性质和严重性,预先估计其后果并考虑补救措施,最终确认SCR 装置投入或退出运行。
　　3 锅炉启动和SCR系统投运过程中采取的措施
　　锅炉启动和SCR系统投运过程中,在运行调整上采取必要的措施,控制烟气温度的上升速度,避免对设备造成损害,特别是在冷态启动时必须进行预热。为了减少机械应力对催化剂模块的伤害,在烟气温度低于70 ℃时,严格控制烟气温度上升速度不超过5 ℃/烟气温度升高到120 ℃前,烟气温度上升速度不超过10 ℃/烟气温度高于120 ℃到催化剂运行温度间,升温速度可以增加到60 ℃/min。
　　在SCR系统启动次序上做调整。首先,开SCR 入口烟气挡板启动引风机和送风机用冷空气清洗 SCR烟气系统和催化剂模块;锅炉在满足点火条件的情况下,使烟气温度升高加热反应器到120 ℃以上;锅炉具备了投煤条件,启动一次风机投粉使烟气温度升高加热反应器到310 ℃以上。其次,启动稀释空气风机,开稀释空气出口挡板,使空气流量大于 3200m3 /h,氨从供给已准备好。最后,满足氨阀开启条件后,开启氨供应阀向反应器供应氨切换到由 NOx 自动控制喷氨量。
　　4 启动前的全面复查
　　启动前对SCR系统进行详细检查,确保设备系统良好、可靠,严禁带病运行。特别是利用每次停炉机会加强检查:保证各层催化剂篮子上面应无任何异物,催化剂无短缺、碎裂;保证所有保温表面的有效性,以防灼伤操作人员及烤坏仪表电器;认真确认所有仪表的安装质量、功能的有效性、精度等级核定、零点漂移调整等与设计要求是否相符。机组启动前做好重要仪器仪表的调整试验工作,如NOx ,O2 分析仪的调整,检查控制阀、连锁阀动作情况,检查所有电路、电气安装的正确性等。
　　平时运行中检查所有检查孔、人孔门、设备进出孔是否已可靠关闭,所有公用设施(蒸汽、压缩空气、水、氨气等)是否已正确到位;同时加强检查所有膨胀支座和膨胀节位置的正确性,保证沿膨胀方向上无异物阻挡;检查钢结构主要受力,梁挠度是否在允许值范围内;通烟后在预设的检查点检查壳体热变形值;热态检查仪表电气工作的正确性。
　　5 保证吹灰器正常运行和吹灰效果
　　每一吹灰器通过就地控制柜的手动按钮进行试车,吹灰器的所有控制和顺序功能均由 DCS实现。与锅炉本体的吹灰器同等对待,每台反应器的吹灰器按从上至下的催化剂层依次运行,即上一层催化剂的吹灰器在设定的时间内依次启动运行后,再开始运行下一层催化剂的吹灰器,保证每台反应器每次只有1台吹灰器运行。避免催化剂在运行中产生堵塞和大量积灰,一方面降低脱硝效率,另一方面损害催化剂的使用寿命。对于使用声波吹灰器的脱硝系统，应将声波吹灰器投入周期启动。
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你可能喜欢脱硝催化剂能否升级换代？ 稀土基催化剂可再生，使用后不需作为危废处置，但市场推广还需多方给力
--《中国环境报》-
脱硝催化剂能否升级换代？稀土基催化剂可再生，使用后不需作为危废处置，但市场推广还需多方给力
　　“NOx（氮氧化物）入口平均浓度327.3mg/m3，NOx出口平均浓度15.55 mg/ m3，脱硝效率达到95.25%。”这是山东省茌平信源铝业有限公司6号机组的脱硝数据。记者了解到，公司实现了NOx超低排放，采用的不是传统的钒钛系脱硝催化剂，而是稀土基脱硝催化剂，这种催化剂可再生多次重复使用，最终废弃催化剂不属于危险废弃物。
　　在日前举办的中国（淄博）稀土应用与环保技术高端论坛上，专家表示，传统的钒钛系脱硝催化剂使用废弃后，属于危险废物，需要作为危废处理处置。稀土基脱硝催化剂弥补了以上不足，消除了企业处理、处置危废的后顾之忧，建议推广。“推广稀土基脱硝催化剂还能推动我国轻稀土利用平衡，促进稀土产业健康发展。但是，推广这种催化剂还任重道远，需要多方给力。”
　　☞ 稀土基催化剂寿命长可再生
　　以稀土为主要活性组分；使用国产化原料，大幅降低生产成本；可适用于火电、玻璃、钢铁冶炼、陶瓷生产、化工等领域
　　针对传统钒钛系脱硝催化剂存在的问题，山东天璨环保科技有限公司瞄准脱硝催化剂的无毒高效制备技术，联合南京工业大学对稀土脱硝催化剂进行研发，已经形成了具有完整自主知识产权的创新成果。
　　“公司研发了稀土掺入的过渡金属复合氧化物脱硝催化剂新体系，以及具有助催化脱硝功能的新型ATS多相蜂窝陶瓷支撑体。并采用国产化原料制备催化剂，大幅降低生产成本。”公司总经理王志民向记者介绍说。
　　另外，这种催化剂脱硝活性温度窗口宽泛（250℃~450℃），脱硝效率可达90%以上，抗中毒能力强，脱硝催化剂支撑体的轴向抗压强度高，耐水性能好。“与普通催化剂3年左右的寿命相比，新型催化剂的使用寿命可达10年，活性降低后经处理可再生多次，重复使用。最终废弃催化剂还可制作建筑材料，从根本上解决了有毒催化剂二次污染问题。” 王志民表示。
　　记者了解到，截至目前，公司已开发出第四代产品，活性更高，生产过程及后续处理环保性能也有显著提升。产品已应用于60余项工程，包括山东天源热电有限公司2×300MW上大压小燃煤机组脱硝扩建工程、华能淄博白杨河发电有限公司6号炉SCR烟气脱硝催化剂改造工程等。
　　广东省佛山市南海长海发电有限公司副厂长王小平告诉记者：“电厂对1号、2号、12号锅炉机组进行了环保设施升级改造。其中，脱硝系统采用稀土基脱硝催化剂，使用一年半来，运行效果良好。关键是省心，不用担心传统废旧催化剂的处置问题。”
　　记者从天璨环保公司的稀土基催化剂工程业绩表上看到，这种产品可应用于燃煤电厂，还已经推广至玻璃、钢铁冶炼、陶瓷生产、化工等领域。比如鲁西化工2×480t/h锅炉脱硝改造工程、秦皇岛市讯发玻璃有限公司280T/T熔窑玻璃脱硝工程等。
　　☞ 每年有望形成10万m3稀土基催化剂需求量
　　政策要求加强钒钛系催化剂监管，鼓励推广稀土基催化剂，为新催化剂推广提供空间；推广稀土基催化剂，不仅减少全国危废产生量，还有助于推动轻稀土利用平衡
　　近年来，国家对脱硝催化剂（钒钛系）加强监管，除环境保护部专门下文外，湖北、新疆等省级环保部门也相继出台文件，鼓励企业使用不含五氧化二钒的脱硝催化剂，切实从源头上减少废烟气脱硝催化剂（钒钛系）的产生量。
　　钒钛系催化剂被纳入危废管理，对脱硝催化剂的使用管理提出了更加严格的要求，也为新型高效无毒脱硝催化剂的推广使用提供了更多的市场机会。
　　业内人士表示，按照火电行业总装机量8.8亿千瓦、浮法玻璃窑炉600条、陶瓷行业窑炉 6000座以上计算，预计2017年国内脱硝催化剂需求总量约30万m3。随着国家环保政策及标准的不断严格，钢铁、化工、水泥、机动车、轮船等行业脱硝催化剂的用量也将持续增加。“目前稀土基脱硝催化剂的市场占有率仅为4%，如若占有率提升至30%，预计国内每年需要稀土基催化剂约10万m3。”
　　“我国稀土储量达6588万吨，是世界上稀土资源储量及品种最丰富的国家，但是出现结构性过剩、轻稀土应用水平较低的情况，每年约富余4万吨～5万吨镧、铈元素。”王志民告诉记者，如果国内每年需要稀土基催化剂10万m3，则需要镧、铈氧化物约5000吨，可消化目前轻稀土镧、铈年产量的1/10。
　　因此，稀土基烟气脱硝催化剂产业发展，不仅可减少危废产生量，还有助于推动我国轻稀土利用平衡，为合理应用轻稀土镧、铈资源开辟新途径。
　　☞ 市场认可度还需2年~3年培育
　　无毒脱硝理念的普及，还需要政策予以支持；市场存在一定的利益壁垒；工信部正在制定政策，鼓励催化剂上下游企业合作
　　“尽管无毒稀土基催化剂生产技术已经成熟，但是由于在电厂及其他脱硝行业的工程应用时间短，市场认可度还需要2年~3年时间培育。”王志民认为，废弃的钒钛系催化剂对水和土壤的二次污染危害尚未凸显，随着更换期来临，无毒脱硝理念的普及尤为迫切，仅靠企业单纯的市场行为还不够，需要政策予以支持。
　　“目前，国内大的电力集团和部分地方电力集团也有自己的催化剂生产厂家，并且生产的是钒钛催化剂，有的还产能过剩。因此，脱硝催化剂市场存在一定的利益壁垒，推进无毒稀土脱硝催化剂应用存在多个挑战。” 王志民坦言。
　　不过，工业和信息化部原材料工业司稀土处副处长冯猛透露，工信部正在制定《稀土行业发展规划（）》，围绕稀土绿色化应用，推动建立科研、催化剂生产企业、用户等参与的上下游合作机制，加快技术成果转化和产业市场推广，鼓励稀土催化原料生产企业与相关燃煤电厂、拥有工业窑炉的原材料企业合作，改造传统钒钛系催化材料生产线。
　　相关报道
　　废旧催化剂要找安全去处
　　处理成本高，处理能力不足
　　◆中国环境报记者 周雁凌 王学鹏
　　根据统计，目前95%以上火电厂采用的是SCR（选择性催化还原）脱硝技术，使用的催化剂多数为钒钛系，即以V2O5（五氧化二钒）为活性成分。V2O5有较高的毒性，失活的催化剂属于危废，必须交由专业的危废处理企业处置，处理费用达5000元/m3~8000元/m3。
　　大规模脱硝带来大量废旧催化剂，如果随意堆存或不当利用，将造成严重的环境污染和资源浪费。与此相对应的是，亟待提升危废处理、处置能力。
　　山东环保技术服务中心原主任李宝林介绍说，山东省危险废物年产生量大，而省内持有危险废物经营许可证的单位危废利用处置能力有限，远不能满足处置需求。
　　“烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂被列入《国家危险废弃物名录》（2016版），每年将有上万吨废催化剂产生。面对如此情况，必须迅速摸清底数，建设完善处置设施。同时，要大力推广使用稀土基催化剂。”他说。
　　据了解，环境保护部2014年曾下发《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，明确规定相关部门、单位要强化废烟气脱硝催化剂（钒钛系）的源头管理，从产生、贮存、转移和利用处置等各环节加强管理防护，并定期向社会公示。要提高再生和利用处置能力，避免二次污染。
-《中国环境报》-
& 上海市环境保护宣传教育中心