脱硝催化剂检测与评价在华电集团的实践应用-

华电电力科学研究院,脱硝催化剂检测与评价在华电集团的实践应用,1、催化剂检测评价的应用背景,2、催化剂检测评价工作现状,3、拟开展的工作,内容,全国,为适应新标准需进行环保改造的机组比例,华电,一、催化剂检测评价的应用背景,SCR脱硝关键技术,一、催化剂检测评价的应用背景,脱硝改造主流技术为SCR烟气脱硝技术，而SCR烟气脱硝技术的核心就是脱硝催化剂，因此对脱硝催化剂的管理能够有效的控制脱硝工程运行的质量,一、催化剂检测评价的应用背景,SCR脱硝催化剂厂家由2010年的10家左右快速增长至当前约70余家，产能由10万m3增长至60万立方。随着2013年以来新投催化剂厂产能的逐步释放，当前脱硝催化剂市场已开始显现产能过剩、竞争激烈的局面，催化剂报价也逐步走低，部分厂家报价已低至2.6万/m3，降幅较2013年已达到1万/m3。此外技术来源统计结果显示早期投运的催化剂厂家均为引进国外技术，而近两年投运的催化剂厂家（主要为私营企业）已实现自有知识产权转化。相关统计数据表明，目前国内的催化剂产能已经超过了需求一倍以上（2014年需求量约为30万m3），后续随着大规模脱硝改造的结束，甚至将达到2倍。后续脱硝催化剂市场产能过剩与再生技术的进一步推广应用将导致催化剂供大于求的问题进一步突显，可能会出现由于恶性竞争导致的偷工减料、降低标准问题，需要对催化剂质量进行严格把控。,一、催化剂检测评价的应用背景,国外催化剂管理,延长催化剂寿命,SCR催化剂性能优化和寿命检测评估优化的管理模式,电力公司必须在短时间内完成脱硝设施安装及改造，使SCR装置有效投入运行以便NOx排放符合国标催化剂厂家主要任务是完成生产订单，可能忽略SCR催化剂性能质量,国内未形成催化剂寿命检测优化管理体系,一、催化剂检测评价的应用背景,危害,一、催化剂检测评价的应用背景,1、催化剂检测评价的应用背景,2、催化剂检测评价工作现状,3、拟开展的工作,内容,二、催化剂检测评价工作现状,催化剂检测评价,理化特性,运行性能特性,投运前:150项,投运后：10项,工艺特性,运行寿命,二、催化剂检测评价工作现状,检测标准,驻厂监造,检测方案,进厂验收,标准化、程序化、规范化催化剂检测,保证催化剂生产质量,标准化催化剂检测流程，规范检测方案,严格要求到货验收，保证催化剂外观与体积量,规范脱硝工程性能验收，加强催化剂验收,性能验收,定期抽检,在达标的基础上进一步延长催化剂寿命,二、催化剂检测评价工作现状,1、制定催化剂强检要求，标准化、程序化、规范化催化剂检测,紫色,橙色,黄色,绿色,二、催化剂检测评价工作现状,2、驻厂监造、保证催化剂生产质量,催化剂生产前,催化剂生产中检查,催化剂成品抽查,催化剂的质量形成于催化剂生产过程；催化剂的原材料是催化剂质量控制的源头和基础；催化剂生产装置的工艺技术流程和操作方法也都会对催化剂质量的各项工艺指标产生极大的影响；催化剂成品的包装和运输也存在损坏催化剂质量的可能性。,二、催化剂检测评价工作现状,2、驻厂监造、保证催化剂生产质量,催化剂生产前检查,二、催化剂检测评价工作现状,2、驻厂监造、保证催化剂生产质量,催化剂生产中检查,二、催化剂检测评价工作现状,2、驻厂监造、保证催化剂生产质量,催化剂成品抽查,催化剂外观,催化剂几何尺寸,二、催化剂检测评价工作现状,2、驻厂监造发现的主要问题,已多次发现催化剂存在内部颜色不均匀或局部区域扭曲变形的现象，经过驻厂监造人员与催化剂厂家沟通，及时对生产工艺进行实时调整，从而保证催化剂生产的质量。,硬化端挂粉现象,二、催化剂检测评价工作现状,制定催化剂检测方案,催化剂取样四方签字确认催化剂取样档案,工艺特性检测脱硝效率活性SO2/SO3转化率,催化剂组分,机械特性分析,理化特性分析,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,平板式催化剂的抽样数为8片催化剂元件(3片作为测试样、3片作为备测样、2片作为留存样),蜂窝式催化剂的抽样数为5个催化剂单元(2个作为测试样、2个作为备测样、1个作为留存样),二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,确保采集的样品具有代表性,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,在实施催化剂强检前，必须经检测单位、项目单位、采购单位三方充分沟通后制定检测方案，沟通结果要形成纪要，原则上采用强检要求规定的检测方法，由检测单位制定检测方案,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,由于集团公司燃煤电厂脱硝改造主要从2013年下半年开始陆续投运，第一轮催化剂更换时间预计将从2016年开始，因此当前脱硝催化剂寿命问题尚未显现，但从目前脱硝性能试验结果与催化剂强检结果来看形势不容乐观。,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,外壁翘曲,内壁扭曲变形,硬化端挂粉现象,硬化端剥落现象,存在问题蜂窝催化剂外壁会出现翘曲和不平整现象；内壁有扭曲变形现象；硬化端有剥落和挂粉的现象。影响主要影响到磨损强度和抗压强度的测试和评价。运行过程的积灰与磨损问题。,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,透光,表面有凸起,裂纹,存在问题板式催化剂外观存在：透光、裂纹和表面斑块的现象影响主要影响到磨损强度和粘附强度影响到脱硝效率,二、催化剂检测评价工作现状,3、标准化催化剂检测流程，规范检测方案,存在的问题：催化剂内部颜色不均匀，中心部分有几乎贯穿整个催化剂长度的圆柱形灰色区域。灰色部分的轴向抗压强度高于正常颜色部分建议：内外色差可能是由于烧结温度不均所致，建议在催化剂制备过程中注意温度的控制。,二、催化剂检测评价工作现状,4、严格要求到货验收，保证催化剂外观与体积量,二、催化剂检测评价工作现状,4、严格要求到货验收，保证催化剂外观与体积量,到厂验收,供应数量不足,模块尺寸不符,技术参数存在偏差,运输过程中损坏,进行催化剂更换,二、催化剂检测评价工作现状,5、规范脱硝工程性能验收，加强催化剂性能验收,脱硝效率氨逃逸率SO2/SO3转化率脱硝系统阻力,建立华电集团脱硝催化剂实际性能参数原始数据库,脱硝系统各项运行参数在一个更合理的水平,脱硝系统相关参数进行优化调整,二、催化剂检测评价工作现状,5、规范脱硝工程性能验收，加强催化剂性能验收,小型测试平台,脱硝催化剂性能检测参数原始数据库,华电集团脱硝催化剂实际性能参数原始数据库,完善脱硝催化剂性能检测,现场实际平台,1、催化剂检测评价的应用背景,2、催化剂检测评价工作现状,3、拟开展的工作,内容,三、拟开展的工作,通过开展在役SCR脱硝装置的定期性能评估与不定期性能诊断，以及在役催化剂检测与评价来实现问题的尽早暴露，并相应提出预防与解决措施，从而确保脱硝装置维持在安全稳定高效的运行状态。性能评估主要为现场测试脱硝装置各项性能指标是否在设计范围内，如脱硝效率、氨逃逸浓度、SO2/SO3转化率等，优化脱硝装置运行方式；性能诊断主要是在性能评估的基础上，进行更细致的测试，通过分析性能指标偏离设计范围的原因，及时发现脱硝装置运行中的隐患，并提出相应的运行调整与整改措施，变被动应对为主动管理。,1、开展SCR烟气脱硝装置性能评估与诊断试验、在役催化剂检测与评价,三、拟开展的工作,通过开展在役脱硝装置性能评估与催化剂检测评价，构建集团公司脱硝项目实际性能和催化剂实际性能参数数据库，通过催化剂检测评价预测并指导现场性能评估试验，评估脱硝装置的性能，通过现场性能评估试验验证催化剂试验结果，得出脱硝装置性能变化趋势，从而预测性能超标时间（即催化剂调整时间），有计划地进行脱硝装置检修维护与催化剂更换。,2、结合脱硝装置性能评估与催化剂检测评价进行催化剂寿命预测,三、拟开展的工作,理论设计的运行时间,催化剂性能验收值,2、结合脱硝装置性能评估与催化剂检测评价进行催化剂寿命预测,三、拟开展的工作,SCR催化剂的化学寿命只有34年，逾期需要及时更换。通过催化剂性能检测，确定各种失活催化剂机械强度和失活原因，从而确定催化剂是否适合于再生利用，进而通过研究获得失活催化剂再生的技术路线。通过再生最大限度的发挥催化剂的使用寿命。催化剂的机械寿命一般为9年以上，随着催化剂的运行机械强度降低，催化剂机械强度和物理特性无法满足再生时，催化剂就作为一种危废存在。对于无法再生的催化剂，进行无害化处理，消除催化剂中各种重金属氧化物，作为新鲜催化剂的原料进行再利用。,3、开展失活催化剂