国产蜂窝式脱硝催化剂在燃煤电厂高含尘烟气条件下的应用.doc

国产蜂窝式脱硝催化剂在燃煤电厂高含尘烟气条件下的应用 摘要江苏淮阴发电有限责任公司4机组SCR系统选用江苏龙源催化剂有限公司生产的蜂窝式脱硝催化剂，于2011年4月开始运行，一年以来，运行情况良好。尤其是在烟气含尘量高达55 g/Nm3时，催化剂仍能保持良好的运行状态，在保证脱硝效率的同时，催化剂未出现明显的积灰堵塞和磨损等情况。说明江苏龙源催化剂有限公司生产的蜂窝式脱硝催化剂能满足高含尘量的烟气条件，实现了国产蜂窝式脱硝催化剂在高飞灰工况应用的突破。 关键词燃煤电厂，高含尘烟气，国产催化剂，蜂窝式催化剂 Abstract huaiying power generation Co., LTD 4 units SCR system chooses jiangsu LongYuan catalyst Co., LTD production of cellular denitration catalyst in April 2011, started to run, for one year, operating in good condition. Especially in the flue gas HanChenLiang as 55 g/Nm3, catalyst can still keep good condition, ensure denitration efficiency at the same time, without any obvious catalyst producing jam and wear, etc. Jiangsu LongYuan catalyst that limited production of cellular denitration catalyst can meet high HanChenLiang conditions of flue gas, and realize the domestic cellular denitration catalyst in goofy gray condition application breakthrough. Keywords coal-fired power plant, with high gas stood, domestic catalyst, cellular catalysts中图分类号TM6文献标识码A 文章编号 1. 前言 随着最新的国家标准GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准的正式颁行，我国对火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物排放将实行最为严格的规定，其中新建机组的排放标准将于2012年1月开始实施，现有机组的排放标准将于2014年7月开始强制实施，火电厂烟气脱硝已势在必行。 目前，脱硝效率高，相对经济高效的选择性催化还原法（SCR）的应用最为广泛，而其中的关键部分SCR催化剂在我国的国产化规模不断扩大，总体产能已经居世界首位。由于燃煤供应紧张，我国火电机组燃用煤质差别大，波动大，客观上造成了我国绝大多数机组的烟气工况为高飞灰、高温、高硫的“三高”恶劣工况，特别是高飞灰工况，容易造成催化剂积灰堵塞，严重时可能导致脱硝系统无法正常运行。高飞灰还会造成催化剂的过度磨损，减少催化剂机械寿命，严重时引起催化剂床层局部或大面积塌陷损毁，类似的工程事故在国内已有报道。由此，导致本应使用69年的催化剂仅仅使用了23年就不得不更换，极大的增加了电厂的维护和采购成本。依据国外经验，在飞灰浓度超过40 g/Nm3的工况中，使用板式催化剂的运行安全性较高，但是由于板式催化剂的几何特点和配方特性，同样工况条件下板式催化剂的用量一般比蜂窝式催化剂多3040，相应采购成本也会增加。我国利用引进技术或自主技术进行工业化生产的SCR催化剂几乎全部为蜂窝式，因此，开发适应高含尘烟气条件的国产蜂窝式催化剂势在必行。江苏龙源催化剂有限公司以国家“863”课题和“江苏省科技成果转化”课题为项目依托，先后攻克了“大孔径成型模具”、“具有活性的催化剂端部硬化工艺”、“适应高含尘烟气条件的催化剂配方”等技术难关，历时三年，成功研制了适用于高含尘烟气工况的国产大孔径蜂窝式催化剂，可耐受的飞灰浓度最高达60 g/Nm3，并已在国内多个高飞灰工程中得到应用。以下就江苏龙源催化剂有限公司生产的国产高含尘蜂窝式催化剂，在江苏淮阴发电有限责任公司4机组的应用情况做一介绍，该工程飞灰浓度达55 g/Nm3。 2. 江苏淮阴发电有限责任公司4机组脱硝系统工艺介绍 2.1 脱硝工艺简介 江苏淮阴发电有限责任公司4机组装机容量330MW，为燃煤汽轮发电机组，锅炉为亚临界自然循环汽包锅炉，电厂燃煤采用烟煤和神华煤。 江苏淮阴发电有限责任公司4机组脱硝系统由中环（中国）工程有限公司设计制造，采取选择性催化还原（SCR）法来达到脱除烟气中NOx的目的。4机组锅炉设置两个SCR反应器，布置在锅炉省煤器与空预器之间。催化剂装填采用“21”形式，初装2层，预留1层，脱硝装置不设烟气旁路。SCR系统如图1所示。 图1 江苏淮阴发电有限责任公司SCR系统简图 从锅炉高温省煤器出来的烟气，与喷氨格栅喷入的不超过5氨气的稀释空气在进口烟道充分混合后从上部进入反应器，在催化剂的催化作用下，NOx与NH3进行还原反应生成N2和H2O，反应后的烟气返回锅炉的低温省煤器，换热后进入除尘器。脱硝反应示意图见图2。 图2 脱硝反应示意图 2.2 吹灰工艺简介 江苏淮阴发电有限责任公司采用声波吹灰装置，装置如图3所示。每层催化剂设置吹灰器3台，两个反应器共18台。吹灰装置的型号是DC-75，基本频率75Hz，声压等级为147dB，最高使用温度650℃，其作用范围为前方012m，两侧34.5m。每层催化剂的3台吹灰器为一组，吹灰频率为每组10分钟一次，一次持续10秒钟。催化剂自2011年使用至今，每次停机必须检查积灰情况，运行一年以来催化剂床层积灰情况良好，未发现吹扫死角。 图3 江苏淮阴发电有限责任公司吹灰装置 3. 江苏淮阴发电有限责任公司4机组脱硝催化剂设计 SCR系统脱硝催化剂的设计是一项复杂的系统工作，脱硝催化剂的设计需要考虑到SCR系统入口烟气条件以及脱硝系统设计条件和要求等众多因素。表1和表2分别列出了江苏淮阴发电有限责任公司的4机组SCR系统入口烟气条件以及脱硝系统设计条件和要求等参数。 表1 江苏淮阴发电有限责任公司4机组SCR系统入口烟气条件 表2 江苏淮阴发电有限责任公司4机组脱硝系统设计条件和设计要求 根据烟气条件和脱硝系统的设计要求，江苏淮阴发电有限责任公司对多种SCR脱硝催化剂方案进行了比较。其中，重点分析比较了蜂窝式和板式两种催化剂类型，认为板式催化剂的比表面积低，处理相同的烟气量需要更多的催化剂体积，而蜂窝式脱硝催化剂的比表面积高，处理相同的烟气量所需的催化剂体积较少；另外，在高含尘烟气条件下，催化剂通常会出现严重的磨损现象。由于板式催化剂的制造工艺是负载型，长时间在高含尘烟气条件下运行可能出现负载的活性组分被磨损殆尽的情况，从而丧失催化活性，而蜂窝式催化剂的制造工艺是整体挤出型，催化剂组成均匀一致，即使出现表面磨损现象，逐渐暴露出来的内层也具有相同的活性组分，同样具有良好甚至更高的催化活性。因此，综合分析脱硝催化剂的技术性和经济性指标，江苏淮阴发电有限责任公司确定选择蜂窝式催化剂。