李樹田

（國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司，江蘇215433）

國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司2臺(tái)630MW超臨界直流燃煤機(jī)組脫硝系統(tǒng)采取選擇性催化還原（SCR）技術(shù)。SCR反應(yīng)器采用高位布置，每爐配兩個(gè)平行布置的反應(yīng)器，反應(yīng)器分三層布置，采用固定床平行通道形式，催化劑（鈦基五氧化二釩）產(chǎn)自日立造船公司，共安裝兩層，備用一層。催化劑模塊單體尺寸為1 962mm×972mm×1 000 mm，每臺(tái)機(jī)組催化劑模塊數(shù)量300塊。7號(hào)機(jī)組脫硝系統(tǒng)于2006年1月隨主機(jī)一起通過168h試運(yùn)行，8號(hào)機(jī)組脫硝系統(tǒng)于2007年2月通過168h試運(yùn)行。2臺(tái)機(jī)組脫硝系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，脫硝效率控制在75%左右，出口NOx排放質(zhì)量濃度控制在60mg／m3。至2011年1月31日脫硝催化劑運(yùn)行累計(jì)分別達(dá)到3.6×104h、2.9×104h。

國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司作為國(guó)內(nèi)最早投入連續(xù)脫硝運(yùn)行的火力發(fā)電廠，目前催化劑狀況十分適合開展催化劑再生研究，這一研究的成功將不僅有效降低現(xiàn)有設(shè)備改造成本，還可以降低脫硝運(yùn)行成本，對(duì)國(guó)內(nèi)SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用起到推進(jìn)作用。

1 SCR催化劑失活與再生

1.1 SCR催化劑失活原因

通常情況下導(dǎo)致催化劑失活的主要原因是：中毒、結(jié)焦和堵塞、燒結(jié)和熱失活［1］。對(duì)于燃煤機(jī)組脫硝系統(tǒng)，在正常運(yùn)行情況下，活性成分的流失和CaSO4、SiO2等污垢的遮蔽是催化劑失活的主要原因［2-3］。

由美國(guó)SCR Catalyst Management ＆ Regeneration Services和江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司分別為國(guó)華太倉(cāng)失活催化劑孔道污垢及失活催化劑的圖譜等檢測(cè)分析，結(jié)果表明：催化劑失活原因是CaSO4及SiO2積累，分析結(jié)果見表1。

表1 失活催化劑檢測(cè)報(bào)告

1.2 SCR失活催化劑再生工藝流程

根據(jù)SCR催化劑失活機(jī)理和現(xiàn)場(chǎng)催化劑結(jié)垢堵塞的情況，江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司的再生工藝方案是：

負(fù)壓吸塵→去離子水清洗→超聲波化學(xué)清洗→超聲波活性載體激活、負(fù)載→干燥。

1.2.1 負(fù)壓吸塵

由于催化劑載體粉塵堆積嚴(yán)重，采用負(fù)壓吸塵設(shè)備先除去黏附尚且不牢的粉塵。

1.2.2 去離子水清洗

使用去離子水進(jìn)一步清除負(fù)壓吸塵遺留下的粉塵，降低下一步化學(xué)清洗污垢的難度。去離子水中添加滲透促進(jìn)劑和表面活性劑，提高清洗效果，為下一步化學(xué)清洗創(chuàng)造良好的清洗界面。

1.2.3 超聲波化學(xué)清洗

針對(duì)催化劑內(nèi)CaSO4、SiO2等污垢，使用專利清洗藥劑。該藥劑pH值呈中性，對(duì)催化劑基體無損傷，但高分子材料可以扭曲污垢晶鍵形態(tài)，使頑固性CaSO4、SiO2等污垢發(fā)生溶脹，達(dá)到去除目的。為增加除垢效果，采用超聲波輔助。

1.2.4 超聲波活性載體激活、負(fù)載

經(jīng)水洗、化學(xué)清洗后，催化劑表面呈潔凈狀態(tài)，但部分活性成分仍處于惰性，還有部分活性成分被丟失；通過再生液藥劑，激活惰性V＼W價(jià)態(tài)，恢復(fù)其活性，補(bǔ)充活性成分，提高催化劑活性能力；為保證金屬化合物催化組分在催化劑載體表面存在的價(jià)態(tài)、晶粒尺度和分散度，采用超聲＋等離子體法制備催化劑專利技術(shù)。

1.2.5 干燥

經(jīng)清洗、活化后的催化劑及時(shí)進(jìn)行干燥處理，使活性成分與載體牢固黏附［4］。

1.3 SCR催化劑再生效果測(cè)試

美國(guó)SCR Catalyst Management ＆Regeneration Services也對(duì)該批次具有代表性的催化劑進(jìn)行了再生測(cè)試，結(jié)果見表2。

表2 失活催化劑再生前后測(cè)試結(jié)果

美國(guó)CoaLogix公司對(duì)清洗再生前后的催化劑進(jìn)行了對(duì)比，脫硝效率提高幅度達(dá)43%，說明失活催化劑的清洗再生還是很有成效的。

2 SCR失活催化劑再生工藝的實(shí)踐

2.1 實(shí)驗(yàn)室小試

江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小試，經(jīng)過大量再生篩選試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化催化劑再生工藝。小試中催化劑再生前后活性測(cè)試數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 失活催化劑再生前后活性對(duì)比

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：再生催化劑脫硝活性可達(dá)90%以上，清洗除垢率可達(dá)95%，說明該工藝方案是可行的，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試。

2.2 小型中試

2011年6 月江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司實(shí)施了SCR催化劑再生的中試，以再生了的19個(gè)模塊催化劑安裝在8號(hào)機(jī)組脫硝B側(cè)反應(yīng)器上層（單側(cè)78個(gè)模塊，雙側(cè)共150個(gè)模塊；再生比例約12.7%）。

催化劑再生前后對(duì)比見圖2。

圖2 催化劑再生前后外觀對(duì)比

正常運(yùn)行到2011年9月下旬進(jìn)行了脫硝效率測(cè)試，B側(cè)反應(yīng)器脫硝效率測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 B側(cè)反應(yīng)器脫硝效率測(cè)試結(jié)果

控制B側(cè)反應(yīng)器脫硝效率為58%時(shí)，氨逃逸平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0×10-6；當(dāng)脫硝效率升高至79%時(shí)，氨逃逸平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3.07×10-6；故B側(cè)反應(yīng)器滿足出口氨逃逸質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于3.00×10-6時(shí)的最高效率約78%。

A側(cè)反應(yīng)器脫硝效率測(cè)試結(jié)果見表4。

表4 A側(cè)反應(yīng)器脫硝效率測(cè)試結(jié)果

A側(cè)反應(yīng)器在滿足氨逃逸平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于3.00×10-6時(shí)的最高效率約66%。

由此可見：安裝了再生催化劑的B側(cè)反應(yīng)器的脫硝效率明顯高于未再生的A側(cè)反應(yīng)器，表明再生后催化劑脫硝性能得到了有效恢復(fù)。按美國(guó)CoaLogix公司的數(shù)據(jù)計(jì)算，本次中試再生后的SCR催化劑的脫硝活性提高幅度也達(dá)到了40%～50%，說明江蘇肯創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司SCR催化劑再生技術(shù)達(dá)到了比較高的水平。

3 工程應(yīng)用

鑒于中試取得的成果，2011年12月將7號(hào)機(jī)組的A、B側(cè)脫硝反應(yīng)器上層（第一層）全部更換為再生合格的SCR催化劑，至今運(yùn)行良好。

3.1 催化劑層間壓差

催化劑模塊更換前后催化劑層間壓差變化見表5。

表5 催化劑層間壓差

從表5數(shù)據(jù)可以得出：SCR脫硝反應(yīng)器更換第一層催化劑模塊后，各級(jí)催化劑層間壓差均明顯下降，層間壓差均處于報(bào)警值以下。

3.2 脫硝反應(yīng)器進(jìn)口NOx質(zhì)量濃度

催化劑模塊更換前后，脫硝系統(tǒng)進(jìn)、出口NOx質(zhì)量濃度及氨氣逃逸質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表6。

表6 脫硝系統(tǒng)進(jìn)、出口NOx排放情況表

從表6數(shù)據(jù)可以得出：脫硝反應(yīng)器更換第一層SCR催化劑模塊后，在控制氨氣逃逸質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3.0×10-6的條件下，提高噴氨流量，脫硝SCR反應(yīng)器出口NOx排放質(zhì)量濃度降低至74mg／m3，甚至更優(yōu)，滿足NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的要求（100mg／m3）［4］。

4 結(jié)語

SCR脫硝催化劑再生技術(shù)的工程應(yīng)用可以節(jié)省火電廠環(huán)保方面的投入，催化劑性能和使用壽命提高明顯，取得了初步成績(jī)。

［1］趙地順.催化劑評(píng)價(jià)與表征［M］.1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］張強(qiáng).燃煤電站SCR煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［3］吳凡.煙氣脫硝選擇催化還原法（SCR）催化劑的清洗再生［J］.清洗世界，2009，25（9）：1-3，12.

［4］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 13223—2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2012.