一種鍋爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電廠選擇性催化還原進(jìn)行煙氣尾部脫硝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鍋 爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原方法)是目前電廠應(yīng)用較 廣泛的脫硝技術(shù)。SCR脫硝裝置中，脫硝催化劑是SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中最關(guān)鍵最重要的部件， 催化劑一般占脫硝裝置總成本的30%~50%。其活性及使用壽命直接影響著整個(gè)脫硝系統(tǒng) 脫硝的運(yùn)行成本及脫硝系統(tǒng)的性能發(fā)揮，因此SCR催化劑的壽命受到電廠管理者的重視。有 效地對(duì)催化劑的性能進(jìn)行監(jiān)測，及早調(diào)整運(yùn)行，優(yōu)化SCR脫硝系統(tǒng)以延長SCR催化劑使用年 限；同時(shí)對(duì)SCR催化劑壽命進(jìn)行跟蹤，及時(shí)對(duì)SCR催化劑進(jìn)行吹灰，必要時(shí)進(jìn)行催化劑層的替 換或再生，以保證煙囪出口 NOx濃度達(dá)到新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0003] SCR催化劑性能的主要指標(biāo)有脫硝效率、出口 NOx濃度、催化劑活性等。催化劑活性 是實(shí)際運(yùn)行中的催化劑性能與新鮮催化劑性能的相對(duì)值，反映了實(shí)際運(yùn)行中催化劑壽命的 下降程度。現(xiàn)有技術(shù)中，催化劑活性主要通過采用催化劑取樣，人工配氣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室活性 檢測。采用實(shí)驗(yàn)室活性檢法，催化劑樣品的活性被認(rèn)為代表了該層催化劑的活性。在現(xiàn)場， 由于煙氣流速、飛灰含量、煙氣組分、溫度的截面分布并不均勻，致使不同位置催化劑的失 活原因及失活速率并不相同。而催化劑樣塊是在催化劑填裝時(shí)布置好的，即取樣點(diǎn)位置是 相對(duì)固定的，因此取樣的代表性有一定局限性。而且，煙氣流速、飛灰含量、煙氣組分、溫度 的截面分布隨著燃用煤質(zhì)、鍋爐負(fù)荷、燃燒方式等運(yùn)行條件變化而變化，取樣點(diǎn)的代表性會(huì) 隨之發(fā)生變化。另外，采用實(shí)驗(yàn)室活性檢測法，用氣瓶配制模擬煙氣，一般僅包括氣相組分， 無法模擬飛灰的影響。而且在現(xiàn)場煙氣流速、氨氮混合比、煙氣組分、溫度的截面分布不均 勻，并嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，但在實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)臺(tái)中反應(yīng)器尺寸很小，無法模擬截面分布不 均帶來的影響。
[0004] 因此，上述催化劑活性檢測方法，由于取樣代表性保證具有局限性，實(shí)驗(yàn)室活性檢 測裝置內(nèi)反應(yīng)條件與現(xiàn)場實(shí)際工況存在明顯差異，檢測結(jié)果難以真實(shí)反應(yīng)催化劑在現(xiàn)場條 件下的活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種鍋爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù) 中的實(shí)驗(yàn)室活性檢測因取樣代表性問題和反應(yīng)條件過于理想化所導(dǎo)致的催化劑活性檢測 誤差大的問題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：
[0007] -種鍋爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方法，包括：
[0008] 對(duì)現(xiàn)場機(jī)組的催化劑進(jìn)行取樣，并在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中進(jìn)行活性檢測，得到 催化劑樣品的表觀活性1^, test;
[0009]構(gòu)建每層催化劑真實(shí)活性Ki與表觀活性之間存在線性比例關(guān)系Ki = aKi,test，其中， 認(rèn)定K1>test代表了各層催化劑活性大小的相對(duì)比例，a為催化劑活性修正系數(shù)；
[0010]采用逐層計(jì)算的方法，計(jì)算出每層催化劑的脫硝效率m以及現(xiàn)場反應(yīng)器出口 NOx 的計(jì)算濃度Cnqx,。^;
[0011] 獲取所述現(xiàn)場反應(yīng)器出口 NOx的實(shí)際濃度CNQx,cmt;
[0012] 計(jì)算并判斷所述計(jì)算濃度&(^。31和所述實(shí)際濃度CNOx.cmt偏差值的絕對(duì)值是否大于 設(shè)置的誤差因子；
[0013] 如果所述計(jì)算濃度&^。31和所述實(shí)際濃度(：Ν〇χ,_偏差值的絕對(duì)值大于設(shè)置的誤差 因子，則修正所述催化劑活性修正系數(shù)a，并重復(fù)按照所述逐層計(jì)算的方法，計(jì)算出所述現(xiàn) 場反應(yīng)器出口 NOX的計(jì)算濃度Cn〇X,cal。
[0014] 如果所述計(jì)算濃度所述實(shí)際濃度CNOx.out偏差值的絕對(duì)值小于或等于設(shè)置 的誤差因子，則直接輸出所述催化劑真實(shí)活性I和所述催化劑活性修正系數(shù) α。
[0015] 優(yōu)選地，所述在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中進(jìn)行活性檢測，得到所述催化劑的表觀活 性Ki, test，包括：
[0016] 獲取模擬煙氣流量、催化劑樣品的表面積Ate3St、NH3進(jìn)口濃度NH 3,inle3t和NH3出 口濃度NH3, outlet;
[0017] 根據(jù)Ktest = -AVtestln(l-_x)，得到所述催化劑的表觀活性Ki,test;
[0020] 優(yōu)選地，所述催化劑活性修正系數(shù)α的初始值設(shè)置為1，對(duì)所述催化劑活性修正系 數(shù)α進(jìn)行修正的調(diào)整步長為0.001。
[0021] 優(yōu)選地，獲取所述模擬煙氣流量、所述ΝΗ3進(jìn)口濃度NH3,inlet和所述ΝΗ3出口濃 度Mfe.cmtlrt的方法，包括：
[0022] 每隔30min測定一次所述模擬煙氣流量:、所述NH3進(jìn)口濃度NH3,inlet和所述NH3 出口濃度NH 3, outlet的三個(gè)煙氣參數(shù)；
[0023] 判斷相鄰兩次煙氣參數(shù)的測量結(jié)果相對(duì)偏差是否大于10% ;
[0024] 如果相鄰兩次煙氣參數(shù)的測量結(jié)果相對(duì)偏差大于10%，則重新調(diào)整并穩(wěn)定所述催 化劑活性評(píng)價(jià)裝置，重新進(jìn)行計(jì)時(shí)測試。
[0025] 優(yōu)選地，所述在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中進(jìn)行活性檢測的測試條件包括:SCR反應(yīng)器 煙氣溫度為350°C，氨氮比為1.1。
[0026] 優(yōu)選地，對(duì)現(xiàn)場機(jī)組的催化劑進(jìn)行取樣，包括：
[0027]截取橫截面積為40 X 40mm、長度為200mm催化劑樣品；
[0028] 對(duì)所述催化劑樣品采用壓縮空氣吹掃去除所述催化劑樣品孔道內(nèi)的堵塞物。
[0029] 由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鍋爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方 法，首先對(duì)現(xiàn)場機(jī)組的催化劑進(jìn)行取樣，并在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中進(jìn)行活性檢測，得到催 化劑樣品的表觀活性然后構(gòu)建每層催化劑真實(shí)活性1與表觀活性之間存在線性比 例關(guān)系，最后通過對(duì)現(xiàn)場反應(yīng)器出口 NOx的計(jì)算濃度CnOx^I和實(shí)際濃度CNQx,cmt的對(duì)比，修正 表觀活性1,^*，最終獲得每層催化劑真實(shí)活性I。本發(fā)明實(shí)施提供的催化劑活性檢測方法 真實(shí)的反應(yīng)了現(xiàn)場催化劑活性，為提高催化劑及反應(yīng)器性能計(jì)算準(zhǔn)確度，提高催化劑更新 方案評(píng)估可靠性，提供了一種新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鍋爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方法的流程示意 圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取催化劑樣品的表觀活性的流程示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取催化劑活性評(píng)價(jià)裝置的煙氣流量方法的流程 示意圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種催化劑活性評(píng)價(jià)裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0036] 參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提的一種鍋爐脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測方法的流程示 意圖，具體包括以下步驟：
[0037] 步驟S101:對(duì)現(xiàn)場機(jī)組的催化劑進(jìn)行取樣，并在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中進(jìn)行活性 檢測，得到催化劑樣品的表觀活性K1; te3St。
[0038] 具體的，對(duì)現(xiàn)場機(jī)組的催化劑進(jìn)行取樣時(shí)，選取外觀無明顯物理損傷的單元體作 為待測樣品，要求截取截面為40X40mm、切割長度為200mm的催化劑樣品，并且在所述催化 劑樣品制備的切割過程中，應(yīng)注意防止油等有機(jī)污染物的污染，及其試樣之間的交叉污染。
[0039] 對(duì)于新催化劑，要求樣品各截面光滑平整、無明顯裂紋。進(jìn)一步的，為了防止被測 樣品孔道堵塞，測試前應(yīng)采取壓縮空氣吹掃或其他物理方法以確保被測樣品孔道內(nèi)無肉眼 可見的堵塞。
[0040] 所述在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中進(jìn)行活性檢測，得到催化劑樣品的表觀活 具體包括：
[0041] 步驟S201 :獲取模擬煙氣流量+_、催化劑樣品的表面積Ate3St、NH3進(jìn)口濃度 NH3, inlet 和 NH3 出 口濃度 NH3, outlet。
[0042] 為了獲取上述三個(gè)煙氣參數(shù)的準(zhǔn)確值，具體測量方法包括：
[0043] 步驟S301:每隔30min測定一次所述模擬煙氣流量、所述NH3進(jìn)口濃度NH 3,inlet 和所述NH3出口濃度NH3, outlet的三個(gè)煙氣參數(shù)。
[0044] 步驟S302:判斷相鄰兩次煙氣參數(shù)的測量結(jié)果相對(duì)偏差是否大于10%。
[0045] 步驟S303:如果相鄰兩次煙氣參數(shù)的測量結(jié)果相對(duì)偏差大于10%，則重新調(diào)整并 穩(wěn)定所述催化劑活性評(píng)價(jià)裝置，重新進(jìn)行計(jì)時(shí)測試。
[0046] 步驟S202:根據(jù)Ktest = -AVtestln(l-_x)，得到所述催化劑的表觀活性Ki,test。
[0047] 其中，AVtest為活性檢測的面速度
，ηΝ〇χ為NOx脫除率
，Atest為催化劑樣品的表面積。
[0048]步驟S102:構(gòu)建每層催化劑真實(shí)活性Ki與表觀活性之間存在線性比例關(guān)系Ki = a K1>test，其中，認(rèn)定K1>test代表了各層催化劑活性大小的相對(duì)比例，a為催化劑活性修正系數(shù)。
[0049] 在本實(shí)施例中，假設(shè)催化劑真實(shí)活性Ki與表觀活性之間存在線性比例關(guān)系，即Ki = 并認(rèn)為K1>test代表了各層催化劑活性大小的相對(duì)比例，則可取各層催化劑活性修 正系數(shù)a相同，。在本實(shí)施例中，所述催化劑活性修正系數(shù)a的初始值設(shè)置為1。
[0050] 步驟S103:采用逐層計(jì)算的方法，計(jì)算出每層催化劑的脫硝效率ru以及現(xiàn)場反應(yīng) 器出口 NOx的計(jì)算濃度CNQx,cal。
[0051] SCR反應(yīng)器包含多層催化劑（國內(nèi)通常為2~3層）。在進(jìn)行反應(yīng)器性能計(jì)算時(shí)，采用 逐層計(jì)算的方法，并認(rèn)為上一次催化劑的出口煙氣參數(shù)即為下一層催化劑的入口煙氣參 數(shù)，最后一層催化劑出口煙氣參數(shù)即為反應(yīng)器出口煙氣參數(shù)。據(jù)公式（1)得，每層催化劑的 脫硝效率為：
[0053]式中，ru為第i層催化劑的NOx脫除率，γΜη為第i層催化劑入口氨氮比為第i層 催化劑真實(shí)活性(Nm/h)，ΑΙ為第i層催化劑的面速度(Nm/h)。