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1、催化剂安装、运行维护指导手册4.1 总述4.1.1 SCR工艺SCR（选择性催化还原）技术是可获得的最先进的低NOx技术。SCR系统的优点：l NO和NO2在气相被催化还原l 很高的NOx去除率同时NH3逃逸率很低l 与SNCR（选择性非催化还原）相比NH3的消耗量更低l 工艺、燃料及烟温的应用范围大l 不产生有害的产物l 还原剂NH3选择性的与氮氧化物进行表面放热反应，反应机理如下：NO + NO2 + 2 NH3 2 N2 + 3 H2O 4 NO + 4 NH3 + O2 4 N2 + 6 H2O2 NO2 + 4 NH3 + O2 3 N2 + 6 H2O反应步骤如下：1烟气中的NH3
2、传输到催化剂表面并吸附在催化剂上。2烟气中的NO或NO2扩散，与吸附在催化剂表面上的NH3反应，生成气态的氮气与水蒸气再扩散到烟气中。3烟气中的氧气扩散到催化剂，令催化剂活性中心再生。除了上面提及的主要反应外，在催化剂活性中心同样会发生SO2氧化成SO3的反应，反应机理如下：2 SO2 + O2 2 SO34.1.2 催化剂4.1.2.1 催化剂描述蜂窝状催化剂，催化剂由均质的多孔金属氧化物及活性物质挤压而成。催化剂由氧化钛(TiO2)作为支撑，活性物质包括氧化钒(V2O5)及氧化钨(WO3)。图1和表1描述了催化剂元件的几何构造。图1：表1：序号测试内容单位尺寸1孔间距mm参考第4.4节2内
3、壁厚mm参考第4.4节3孔开度mm参考第4.4节4横截面mm根据不同电厂的设计不同蜂窝状催化剂标准横截面4.2 设计理念4.2.1 选择最适合的催化剂在压降（运行成本）尽可能低和较低的SO2/SO3转化率（运行与维护）的条件下选择最少的催化剂体积量（投资成本），是选择催化剂的原则。为了达到最优化解决方案，一些条件需要考虑以确保达到设计要求：l 化学成分：根据燃料分析、预期压降及NOx去除效率，调整催化剂中氧化钒的成分比例来获得较高活性的催化剂（SO2/SO3转化率也随之升高）或较低活性的催化剂（SO2/SO3转化率也随之降低）。l 催化剂的表面积：在达到同一性能的条件下，催化剂的比表面积越大，
4、需要的催化剂的体积量越少。可通过改变催化剂的孔数来获得某一比表面积。l 催化剂的重量：在一给定成分的情况下，催化剂的重量越大，SO2/SO3转化率也越高。为了降低催化剂的重量，就要减少催化剂的壁厚。这样带来的另外一个好处就是通过薄壁催化剂的烟气压降也降低。4.2.2 催化剂的管理通过在实验室中测试各个可能安装位置收集的催化剂样品活性，持续完善监控管理数据。这些数据就成为我们在以后相似的烟气条件下设计催化剂的基准和最优化设计基础。通过多年的经验积累，得到燃煤、燃油、燃气、工业炉、市政垃圾焚化炉、危险废物焚化炉及特种焚化炉对催化剂失活的影响。催化剂样品的年检建议每年将催化剂样品送至实验室进行检测。
5、催化剂样品需要放在木箱中并塞满防止损坏，安全运到实验室。船运细节见附录7。通常一个催化剂测试元件可以从催化剂测试模块中取出，用新的备用元件替换。带有催化剂测试元件的模块需标记，并按照安装图纸进行安装。为实现每年的催化剂样品测试，发送催化剂备用元件到现场，类似的，相同的催化剂模块安装在反应器中。附录2中显示了测试模块的装配图。催化剂样品测试涉及在微型反应器的标准催化剂活性测试。如果需要的话，可以对催化剂样品进行更加详细的测试。测试的结果通过活性系数K的绝对值、测得的K0值以及理论K值的比较进行解释。催化剂的活性及剩余寿命可以通过上述结果得到预测。4.3 生产过程和质量保证4.3.1生产过程催化剂
6、在工厂生产，生产过程的特点是氧化钛(TiO2)与氧化钨(WO3)粉末的混合。每一个氧化钛（锐钛型）颗粒都包裹了一层氧化钨。催化剂是成批生产的，每批大约是1m3。生产过程如下：催化剂原材料称重，按照适合的比例进行混合。主要的成分是氧化钛和氧化钨粉末。钒也按照混合的比例进行称重。玻璃纤维也是重要的组成成分，它的作用是加强催化剂的机械稳定性。1m3的催化剂通常含有100000km长度的玻璃纤维（计算值）。有机和无机塑料也添加入到催化剂中来进一步增加催化剂的稳定性。每一批催化剂所需的所有原材料都放入搅拌机中进行搅拌。搅拌工艺是一个多阶段工艺过程（包括冷却和加热），每一批耗时约8个小时。除氧化钒以外所有
7、的原料都直接加入到搅拌机中，而氧化钒溶解后以溶液的形式加入。针对不同的要求，搅拌的原材料也是不一样的。用滤网把搅拌完粗糙的原料去掉。 在下一个步骤中，搅拌好的原料挤压成设计需要的结构和形状。每一个催化剂元件都标记上一个独一无二的序号以便历史追踪。使用的挤出机是特制的真空高压挤出机。搅拌好的原料在压力的作用下通过钢模得到了蜂窝的形状。因为钢模对于生产工艺和最终产品的结构性质（壁厚、压降、SO2/SO3转化率） 非常的关键，所以钢模的生产由自己的车间来加工制造。在催化剂挤压成蜂窝状后，它们会被立即放到一个烘干间进行烘干。这个步骤称为“预烘干”。在“预烘干”环节后，催化剂元件就要切成预先确定的长度。
8、按预定长度切好的催化剂元件要进行二次烘干。然后催化剂就放到煅烧炉中进行煅烧。在煅烧过程中，煅烧炉中的烟气温度和化学成分要精确控制。煅烧后，催化剂的化学成分和机械强度都确定了，再装入催化剂模块中等待交货。4.3.2 催化剂样品的年检如附录中的质保文件所示，在生产车间里，生产过程涉及了大量的质量保证环节。通过这些质保流程，工厂生产的每一个催化剂元件都可追踪它的生产历史。催化剂元件在挤压成型后都都会被标注上序列号，这些序列号能让催化剂元件和催化剂原材料一样追踪到它们的制造过程，它们的生产均通过了ISO9001质量体系认证。4.3.3 催化剂的质量控制催化剂样品要在实验室中进行测试，以确保催化剂性能能
9、满足保证值及业主的性能要求。其中比较重要的测试有：催化剂的活性、SO2/SO3转化率、几何结构、抗压强度、防磨损能力、比表面积及微孔尺寸分布等。所有这些测试都为了能让催化剂达到性能要求。4.3.4 催化剂性能和特性4.3.4.1 标准催化剂活性测试本测试在生产工厂进行，使用为该测试特制的微型反应器。特制合成的烟气根据工艺应用和其他重要的参数的不同维持在不同的标注测试温度。氨气以适合的摩尔浓度喷入到合成烟气中来模拟真实的工艺条件。反应达到平衡后测量入口（inlet）和出口（outlet）的NOx浓度（PPM），脱硝效率用下面公式即可计算出：h = (NOinlet - NOoutlet) / N
10、Oinlet得到脱硝效率后，催化剂活性系数可以通过下面公式计算出：K = -AV x ln (1 - h)4.3.4.2 转化率标准测试本测试的目的类似于催化剂活性测试。在反应达到平衡后测量SO2入口浓度与SO3出口浓度(ppm)，转化率通过下面公式计算：hSox = SO3 outlet / SO2 inlet4.3.4.3几何特性催化剂元件横截面通过扫描仪和计算机进行全面的几何测量和性能测试。4.3.4.4. 耐压强度测试在催化剂的横向与纵向进行，催化剂在两个轴向都有支撑的情况下受力，直到它破碎。4.3.4.5 防腐能力在此测试中，一块催化剂与偏心圆柱研磨体摩擦，旋转50圈后，测量催化剂损
11、失的重量。4.3.4.6 微观比表面使用BET法测量催化剂的比表面积。4.3.4.7 微孔尺寸分布微孔尺寸分布使用压汞仪进行测量。将催化剂浸泡在汞中，汞的压力可以测量。催化剂的微孔越小，汞进入需要的压力越高。因此可以计算出微孔尺寸分布。4.4. 技术说明和工艺数据4.4.1催化剂和模块设计（不同电厂的催化剂不尽相同）参数单位描述催化剂反应器机组数目台反应器数目台催化剂类型蜂窝状/平板式初装催化剂体积m3初装催化剂总体积m3初装催化剂层数/反应器层备用催化剂层数/反应器曾催化剂模块催化剂模块排列/层m x n催化剂模块数目/层催化剂模块尺寸 长宽高mm x mm x mm每个模块的重量（包含催化
12、剂）Kg催化剂元件每层数量元件数量/模块m x n孔数n x n比表面积m2/m3孔尺寸mm横截面尺寸mm x mm元件长度mm元件安装方向Vertical垂直工艺数据入口NOx浓度mg/Nm入口SO2浓度mg/Nm入口SO3浓度mg/Nm灰浓度g/Nm3摩尔比分布%速度分布%性能保证出口NOx浓度mg/NmNOx去除率%氨逃逸量ppm初装催化剂静态总压降（帕）Pa催化剂静态压降/层运行后PaSO2 - SO3转化率%催化剂保证寿命小时喷氨最低温度0C最高允许温度0C 594.5催化剂运行说明:催化剂成分、几何形状和结构都是依据本手册第三章或项目合同中确认的工艺信息特别建造的。因此，催化剂在指
13、定的工艺条件下运行是极其重要的，这样才能达到在合同中或手册中规定的性能保证值。锅炉操作员应该时刻提高警惕令锅炉在正常工况下运行以避免锅炉非正常运行给催化剂带来的任何损坏。烟气中易燃物质如：飞灰、未燃尽的碳、爆米花状灰及其他气体的超常排放会在催化剂上积聚或使催化剂中毒导致达不到预期的性能。在锅炉运行过程中对催化剂进行吹灰也是十分重要的，这能够避免催化剂的损坏及压降的增加。初期运行：建议整个SCR系统过程参照SCR催化剂运行的初期启动过程。1） 建议催化剂的加热速率越快越好。2） 其他所有的通用启动过程遵循SCR系统启动程序。3） 穿过催化剂层的烟气温度分布和气流分布应达到规范的要求。4） SCR
14、管道系统，反应器及其他相关的设备都不能带有水份和其他可能的高温作业污染物。只有在催化剂温度稳定保持在手册规定的最低喷氨温度以上的时候才能进行喷氨。在低于最低喷氨温度的情况下喷氨会造成硫酸盐和硝酸盐物质在下游设备上的沉积。催化剂温度应在下游位置及时测量。在任何锅炉负荷的情况下，最低喷氨/运行温度都应该得到保证。启动：常规的热启动应遵循初期运行一节描述的指导。停车：建议SCR系统程序除了符合SCR催化剂运行停车过程外，还要满足以下流程：1） 按照本手册第三节的规定，应在反应器冷却到最低喷氨温度之前停止喷氨。2） 在有水分和低于酸露点的情况下严禁运行。3） 如果需要催化剂冷却到冷凝点和酸露点温度以下时，必须在干燥无酸性的空气环境下。4） 停车前必须要立即对催化剂进行吹灰。5） 如果有旁路的话，停车过程要符合SCR旁路操作过程。6） 如果可能，应测量由于未燃尽碳进入催化剂区域的一氧化碳。喷氨：喷氨对流程、烟气温度、速度分布十分敏感。因此，建议喷氨运行要与流场模型测试结果和设计保持一致。要时刻关注喷氨格栅和催化剂反应器之间的关系对气流分布的影响。1） 按本手册要求，在尚未达到最低喷氨温度的情况下禁止喷氨。2） 在锅炉满负荷情况下，根据已安装测试系统测得的NOx与NH
