SCR脫硝催化劑壽命管理研究

———SCR脫硝催化劑壽命管理研究摘要：催化劑是燃煤電站SCR脫硝系統(tǒng)的核心，其在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)緩慢失活，準(zhǔn)時(shí)更換失活催化劑或者加裝新催化劑是保證SCR脫硝系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。以氨逃逸量為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，基于SCR反應(yīng)器的基礎(chǔ)模型和催化劑失活模型，建立了符合脫硝工況實(shí)際的催化劑壽命管理模型。該模型以氨氮摩爾比小于1的真實(shí)工況為建模條件，綜合考慮了反應(yīng)器入口氨氮摩爾比以及反應(yīng)器內(nèi)部各層催化劑入口氨氮摩爾比變化，經(jīng)與實(shí)際催化劑失活時(shí)間進(jìn)行比較，證明所建模型精確?????，假設(shè)催化劑運(yùn)行工況恰當(dāng)。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)催化劑更換或者加裝狀況，給出12種可能的催化劑管理方案，并以催化劑使用壽命為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從中獲得了最優(yōu)方案。

0引言

選擇性催化還原（SCR）技術(shù)已是燃煤電廠最為成熟和廣泛使用的煙氣脫硝技術(shù)[1]。在SCR脫硝裝置的運(yùn)行過(guò)程中，催化劑活性會(huì)受到物理變化和化學(xué)作用的影響而漸漸衰減，需要周期性地增加或者更換催化劑層來(lái)維持反應(yīng)器的脫硝性能[2]。目前，國(guó)內(nèi)外已有一些學(xué)者對(duì)SCR脫硝催化劑的壽命管理進(jìn)行過(guò)討論。文獻(xiàn)[3-4]總結(jié)了SCR催化劑的失活機(jī)理，并針對(duì)不同失活緣由提出了生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)等方面應(yīng)實(shí)行的催化劑壽命管理措施；文獻(xiàn)[5]對(duì)采納不同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)管理催化劑方案的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并給出了更換新催化劑和使用再生催化劑的優(yōu)缺點(diǎn)；文獻(xiàn)[6]利用催化劑失活模型和SCR煙氣脫硝反應(yīng)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，對(duì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了模擬分析，發(fā)覺(jué)實(shí)行較大氨氮摩爾比可削減催化劑用量。另外，也有學(xué)者建立了催化劑壽命管理系統(tǒng)，如文獻(xiàn)[7]開(kāi)發(fā)了包含催化劑性能檢測(cè)和猜測(cè)模塊的C/S架構(gòu)催化劑綜合分析管理系統(tǒng)，并建立了催化劑特征數(shù)據(jù)庫(kù)；文獻(xiàn)[8]為優(yōu)化整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并保證氮氧化物（NOx）排放量最小，供應(yīng)了一種包括更換催化劑時(shí)間表的生成模塊和優(yōu)化模塊的數(shù)學(xué)管理方法。

為了簡(jiǎn)化催化劑壽命管理計(jì)算過(guò)程，大部分討論均將反應(yīng)器入口氨氮摩爾比等于1作為假設(shè)條件進(jìn)行模擬計(jì)算，此方法雖簡(jiǎn)潔易行，但與電廠實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不符，會(huì)對(duì)催化劑的更換或加裝時(shí)間設(shè)計(jì)造成較大的誤差。另外，由于對(duì)反應(yīng)器失效時(shí)間的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不同，計(jì)算得到的催化劑更換時(shí)間也有所區(qū)分。為了得到精確?????的SCR脫硝催化劑壽命管理方案，本文以火電廠實(shí)際運(yùn)行狀況為基礎(chǔ)，將反應(yīng)器出口氨逃逸量作為更換或添加催化劑的標(biāo)準(zhǔn)，以真實(shí)工況（氨氮摩爾比小于1）為建模條件，并且考慮了反應(yīng)器間氨氮摩爾比變化的狀況，推導(dǎo)出了反應(yīng)器整體脫硝效率隨時(shí)間變化的公式并建立了壽命管理模型，計(jì)算并比較了12種可能的管理方案，獲得了最優(yōu)方案。

1催化劑壽命管理模型建立

1.1催化劑活性的測(cè)量

催化劑活性（K）可衡量催化劑在特定煙氣溫度和煙氣流量下對(duì)NOx的處理力量。精確?????了解催化劑活性是猜測(cè)催化劑壽命和供應(yīng)SCR反應(yīng)器

摘要：催化劑是燃煤電站SCR脫硝系統(tǒng)的核心，其在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)緩慢失活，準(zhǔn)時(shí)更換失活催化劑或者加裝新催化劑是保證SCR脫硝系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。以氨逃逸量為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，基于SCR反應(yīng)器的基礎(chǔ)模型和催化劑失活模型，建立了符合脫硝工況實(shí)際的催化劑壽命管理模型。該模型以氨氮摩爾比小于1的真實(shí)工況為建模條件，綜合考慮了反應(yīng)器入口氨氮摩爾比以及反應(yīng)器內(nèi)部各層催化劑入口氨氮摩爾比變化，經(jīng)與實(shí)際催化劑失活時(shí)間進(jìn)行比較，證明所建模型精確?????，假設(shè)催化劑運(yùn)行工況恰當(dāng)。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)催化劑更換或者加裝狀況，給出12種可能的催化劑管理方案，并以催化劑使用壽命為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從中獲得了最優(yōu)方案。

0引言

選擇性催化還原（SCR）技術(shù)已是燃煤電廠最為成熟和廣泛使用的煙氣脫硝技術(shù)[1]。在SCR脫硝裝置的運(yùn)行過(guò)程中，催化劑活性會(huì)受到物理變化和化學(xué)作用的影響而漸漸衰減，需要周期性地增加或者更換催化劑層來(lái)維持反應(yīng)器的脫硝性能[2]。目前，國(guó)內(nèi)外已有一些學(xué)者對(duì)SCR脫硝催化劑的壽命管理進(jìn)行過(guò)討論。文獻(xiàn)[3-4]總結(jié)了SCR催化劑的失活機(jī)理，并針對(duì)不同失活緣由提出了生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)等方面應(yīng)實(shí)行的催化劑壽命管理措施；文獻(xiàn)[5]對(duì)采納不同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)管理催化劑方案的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并給出了更換新催化劑和使用再生催化劑的優(yōu)缺點(diǎn)；文獻(xiàn)[6]利用催化劑失活模型和SCR煙氣脫硝反應(yīng)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，對(duì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了模擬分析，發(fā)覺(jué)實(shí)行較大氨氮摩爾比可削減催化劑用量。另外，也有學(xué)者建立了催化劑壽命管理系統(tǒng)，如文獻(xiàn)[7]開(kāi)發(fā)了包含催化劑性能檢測(cè)和猜測(cè)模塊的C/S架構(gòu)催化劑綜合分析管理系統(tǒng)，并建立了催化劑特征數(shù)據(jù)庫(kù)；文獻(xiàn)[8]為優(yōu)化整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并保證氮氧化物（NOx）排放量最小，供應(yīng)了一種包括更換催化劑時(shí)間表的生成模塊和優(yōu)化模塊的數(shù)學(xué)管理方法。

為了簡(jiǎn)化催化劑壽命管理計(jì)算過(guò)程，大部分討論均將反應(yīng)器入口氨氮摩爾比等于1作為假設(shè)條件進(jìn)行模擬計(jì)算，此方法雖簡(jiǎn)潔易行，但與電廠實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不符，會(huì)對(duì)催化劑的更換或加裝時(shí)間設(shè)計(jì)造成較大的誤差。另外，由于對(duì)反應(yīng)器失效時(shí)間的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不同，計(jì)算得到的催化劑更換時(shí)間也有所區(qū)分。為了得到精確?????的SCR脫硝催化劑壽命管理方案，本文以火電廠實(shí)際運(yùn)行狀況為基礎(chǔ)，將反應(yīng)器出口氨逃逸量作為更換或添加催化劑的標(biāo)準(zhǔn)，以真實(shí)工況（氨氮摩爾比小于1）為建模條件，并且考慮了反應(yīng)器間氨氮摩爾比變化的狀況，推導(dǎo)出了反應(yīng)器整體脫硝效率隨時(shí)間變化的公式并建立了壽命管理模型，計(jì)算并比較了12種可能的管理方案，獲得了最優(yōu)方案。

1催化劑壽命