SCR催化劑現(xiàn)場再生技術(shù)在國內(nèi)百萬機(jī)組的首次實(shí)踐

常毅君，方海峰，史偉偉，熊加林，陶克軒，鄭志海

（1.華能玉環(huán)電廠，浙江 臺州 317604；2.江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司，江蘇 常州 213161）

SCR催化劑現(xiàn)場再生技術(shù)在國內(nèi)百萬機(jī)組的首次實(shí)踐

常毅君1，方海峰2，史偉偉2，熊加林1，陶克軒1，鄭志海1

（1.華能玉環(huán)電廠，浙江 臺州 317604；2.江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司，江蘇 常州 213161）

對失活催化劑進(jìn)行再生是SCR煙氣脫硝催化劑壽命管理的關(guān)鍵措施之一。百萬機(jī)組檢修間隔周期長，檢修停機(jī)時(shí)間相對較短，而SCR催化劑模塊數(shù)量大，現(xiàn)場吊裝拆卸、再生困難較大。華能玉環(huán)電廠利用C級檢修，在現(xiàn)場順利完成了化學(xué)清洗、活性浸漬、干燥活化等再生工藝步驟，同時(shí)還對再生過程中的清洗廢水進(jìn)行了有效處理。再生催化劑經(jīng)第三方檢測，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到理想水平。

脫硝催化劑；壽命管理；現(xiàn)場再生；應(yīng)用

0 引言

華能玉環(huán)電廠4臺1 000 MW機(jī)組于2010—2011年分別實(shí)施SCR（選擇性催化還原）煙氣脫硝改造。2013年上半年，經(jīng)西安熱工研究院有限公司檢測，脫硝催化劑均不同程度出現(xiàn)了活性衰減。2014年春節(jié)期間，2號機(jī)組被列入C級檢修，此時(shí)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行已超過2.5萬h，因此利用本次停機(jī)檢修時(shí)間，在20天內(nèi)完成了脫硝反應(yīng)器上層408 m3共224個(gè)模塊的拆裝和清洗再生，是首次國內(nèi)百萬機(jī)組SCR催化劑現(xiàn)場再生，為催化劑壽命科學(xué)管理提供了良好借鑒。

1 催化劑再生

SCR催化劑性能檢測及壽命評估、催化劑補(bǔ)充/更換/再生等都屬于催化劑壽命管理內(nèi)容，其主要目的就是通過采用先進(jìn)的SCR運(yùn)行管理模式，最大限度地發(fā)揮催化劑潛力，延長催化劑使用壽命，節(jié)省成本。再生是催化劑壽命管理的重要措施之一，催化劑再生有2種方式：基地式再生和移動式現(xiàn)場再生。

基地式再生是將催化劑運(yùn)回專業(yè)再生公司的基地進(jìn)行再生后，再運(yùn)回用戶處安裝?；厥皆偕苊饬藢τ脩衄F(xiàn)場的場地要求，有利于用戶的清潔生產(chǎn)管理，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑內(nèi)和有較充裕時(shí)間時(shí)是可取的，如果路途較遠(yuǎn)則并不可取，因長途運(yùn)輸勢必增加時(shí)間及費(fèi)用，同時(shí)也增加長途運(yùn)輸顛簸導(dǎo)致機(jī)械破損的風(fēng)險(xiǎn)。

移動式再生是將全套再生裝置運(yùn)到用戶現(xiàn)場，拆卸、再生及安裝同時(shí)進(jìn)行，所有的停機(jī)時(shí)間幾乎都用于再生過程，可以最大程度地發(fā)揮時(shí)間優(yōu)勢。但是，為確保再生質(zhì)量和防止因再生導(dǎo)致二次污染，現(xiàn)場再生對工藝裝備及質(zhì)量控制有較高要求。用戶可以根據(jù)自身實(shí)際情況，選擇最合適的再生方式。

由于電廠的機(jī)組檢修周期受電網(wǎng)調(diào)控等外部因素影響較大，因此催化劑的再生不能依照其運(yùn)行使用時(shí)間和效果來定，而必須根據(jù)機(jī)組的檢修計(jì)劃制定相應(yīng)的再生計(jì)劃，即使本次檢修時(shí)催化劑能滿足脫硝要求，但脫硝性能是否能堅(jiān)持到下次檢修，以及下次檢修時(shí)是否有足夠時(shí)間進(jìn)行處理都難以保證。因此，再生應(yīng)提前考量，需要進(jìn)行科學(xué)的壽命管理。

2 再生前的實(shí)驗(yàn)分析

玉環(huán)電廠2號機(jī)組SCR脫硝催化劑選用奧地利富藍(lán)德蜂窩式催化劑，本次再生前在催化劑性能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試，選取了2塊蜂窩式催化劑樣品（2號機(jī)組上層及新鮮催化劑樣品各1塊），分別進(jìn)行單元體幾何特性（幾何尺寸、幾何比表面積）、理化特性（微觀比表面積、孔容、孔徑及孔徑分布、主要化學(xué)成分）及工藝特性（單元體脫硝效率和氨逃逸）的檢測。結(jié)合物化分析的測試結(jié)果及再生實(shí)驗(yàn)，評價(jià)當(dāng)前2號機(jī)組催化劑的脫硝性能，并以此作為再生工藝確定和實(shí)施的重要依據(jù)。

2.1 幾何特性測試

催化劑的幾何特性指標(biāo)主要包括催化劑單元體的幾何尺寸、幾何比表面、開孔率，其檢測結(jié)果如表1所示。

2號機(jī)組A側(cè)上層催化劑使用后，壁厚較新鮮催化劑有所減薄，導(dǎo)致孔徑略微增大，但其整體結(jié)構(gòu)與新鮮催化劑差異不大，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良，十分適合再生。

2.2 工藝特性測試

在設(shè)計(jì)條件下，測量催化劑單元體的脫硝效率及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如表2所示。

表1 幾何特性測量結(jié)果

表2 催化劑工藝特性測試結(jié)果

根據(jù)工藝特性分析，2號機(jī)組在役催化劑脫硝活性下降明顯，需盡快進(jìn)行再生。同時(shí)，通過再生實(shí)驗(yàn)確定了玉環(huán)電廠2號機(jī)組脫硝催化劑再生工藝，并以此為技術(shù)依據(jù)，于2014年春節(jié)2號機(jī)組停機(jī)檢修期間實(shí)施再生工程。由于停機(jī)檢修時(shí)間很短，允許含拆裝的再生工期僅20天，因此，現(xiàn)場再生技術(shù)是比較合適的選擇。

3 現(xiàn)場再生的實(shí)施

2014年1月26日，本項(xiàng)目正式進(jìn)廠施工，2月16號完成撤場，在計(jì)劃工期內(nèi)成功實(shí)施了2號機(jī)組上層催化劑224個(gè)模塊的拆裝和清洗再生工作。

3.1 再生工藝流程

再生工藝流程如圖1所示。首先對失活催化劑載體堆積的粉塵進(jìn)行清理，除去粉塵后再利用鼓泡裝置對催化劑進(jìn)行清洗，除去黏附尚且不牢固的浮灰和孔道堵塞物；再使用去離子水進(jìn)一步清除遺留下的粉塵，去離子水中添加滲透促進(jìn)劑和表面活性劑等化學(xué)藥劑，使載體污垢表面浸潤，為下一步化學(xué)清洗創(chuàng)造良好清洗界面；超聲化學(xué)清洗過程中使用滲透促進(jìn)劑、表面活性劑等助劑，在專利清洗劑的作用下，清洗掉溶解性堿金屬離子和硫酸鈣污垢；最后應(yīng)用超聲浸漬法，在催化劑表面負(fù)載含有釩、鎢等氧化物的活性組分，進(jìn)一步提高SCR催化劑的活性，通過高溫激活活性物質(zhì)并使其牢固附著，最終使之接近新鮮催化劑的品質(zhì)。

圖1 再生工藝流程

3.2 再生廢水處理

再生過程中還考慮了再生廢水的處理，現(xiàn)場配備移動式SCR催化劑再生廢水專用處理裝置，全程監(jiān)控廢水出水水質(zhì)，保證達(dá)標(biāo)排放。對廢水出水水質(zhì)進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果如表3所示。

表3 清洗廢水出水水質(zhì)檢測結(jié)果 mg/L

4 現(xiàn)場再生的質(zhì)量檢測

項(xiàng)目完成后，對再生催化劑的性能進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果如表4所示。

表4 現(xiàn)場再生催化劑性能檢測結(jié)果

由表4可知，再生催化劑活性恢復(fù)至新鮮催化劑的94%，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率及氨逃逸濃度均處于安全范圍內(nèi)，再生效果優(yōu)良。

催化劑再生后運(yùn)行至今，2號機(jī)組脫硝系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)正常，系統(tǒng)噴氨量較再生前呈下降趨勢，原來存在的氨逃逸略高現(xiàn)象也隨之消失。

5 結(jié)語

隨著國內(nèi)火電機(jī)組脫硝系統(tǒng)的大范圍投運(yùn)，在確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，應(yīng)提倡提前介入催化劑壽命管理，合理充分利用檢修時(shí)機(jī)，恰當(dāng)安排再生時(shí)間。當(dāng)停機(jī)時(shí)間較短、距離再生基地較遠(yuǎn)時(shí)，現(xiàn)場再生是催化劑壽命管理的較好措施之一。

SCR催化劑現(xiàn)場再生技術(shù)首次在我國百萬機(jī)組中成功實(shí)施，為其他機(jī)組SCR脫硝催化劑的壽命管理提供了良好的參考經(jīng)驗(yàn)。

[1]于洪，劉慷．選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)在玉環(huán)電廠4×1 000 MW機(jī)組上的應(yīng)用[J]．電力環(huán)境保護(hù)，2009，25（3）∶1－3．

[2]華曉宇，滕敏華，吳劍波，等．兩種商用SCR催化劑的Hg°催化氧化性能對比研究[J]．浙江電力，2014，33（11）∶42－45．

[3]孔凡海．SCR催化劑全壽命管理[EB/OL]．http∶//www．docin．com/p－680668746．html#documentinfo，2014－06－08．

[4]李德波，廖永進(jìn)，徐齊勝，等．燃煤電站SCR脫硝催化劑更換策略研究[J]．中國電力，2014（3）∶155－159．

[5]徐曉亮，黃麗娜，廖明烽．SCR脫硝催化劑循環(huán)再利用的研究進(jìn)展[J]．綠色科技，2011（6）∶6－9．

[6]沈伯雄，施建偉，楊婷婷，等．選擇性催化還原脫氮催化劑的再生及其應(yīng)用評述[J]．化工進(jìn)展，2008，27（1）∶64－67．

[7]吳凡，段競芳，夏啟斌，等．SCR脫硝失活催化劑的清洗再生技術(shù)[J]．熱力發(fā)電，2012，41（5）∶95－98．

（本文編輯：徐 晗）

Initial Implementation of Onsite SCR Catalyst Regeneration Technology in Domestic 1 000 MW Units

CHANG Yijun1，F(xiàn)ANG Haifeng2，SHI Weiwei2，XIONG Jialin1，TAO Kexuan1，ZHENG Zhihai1
（1.Huaneng Yuhuan Power Plant，Taizhou Zhejiang 317604，China；2.Country Jiangsu Environment Technology Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213161，China）

Regeneration of deactivated catalyst is one of the key measures of SCR catalyst lifetime management.Maintenance interval of 1 000 MW units is long；the number of SCR catalyst modules is large；maintenance downtime is relatively short，and onsite hoisting，disassembly and regeneration are difficult.Huaneng Yuhuan Power Plant adopted level C maintenance and successfully finished regeneration process steps such as chemical cleaning，active dipping and drying activation.In the meantime，cleaning wastewater in the regeneration process was treated effectively.All the performance indicators of the regenerated catalyst reached the desired level by third-party testing.

denitration catalyst；lifetime management；on-site regeneration；application

TK228

B

1007-1881（2015）04-0043-03

2013年國家火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目（2013GH060540）

2015-01-09

常毅君（1976），男，高級工程師，主要從事火電廠鍋爐專業(yè)相關(guān)工作。