现场再生技术在国内百万机组SCR催化剂寿命管理中的首次实践

华能玉环电厂

前 言

华能玉环电厂4台1000MW机组分别于2010年～2011年实施烟气脱硝改造。2013年上半年，经西安热工研究院有限公司检测，脱硝催化剂均不同程度地出现了较大活性衰减，因此，如何将百万机组检修时间和催化剂的寿命管理科学结合，是电厂必须正视的课题。2014年春节期间，2号机组被列入C级检修，该机组脱硝运行已超过2.5万小时，面对日益严峻的烟气排放考核要求，如果错过本次利用停机检修时间进行催化剂科学寿命管理的机会，将很难保证催化剂的化学寿命坚持到下一个检修周期的到来。玉环电厂利用本次停机检修时间，在20天内完成了整个反应器上层408 m3共224个模块的拆装和清洗再生，完成了国内首台百万机组SCR催化剂再生实践工作，为我国节能减排、资源循环再利用以及催化剂的科学寿命管理提供了良好借鉴。

表1 几何特性测量结果

一、再生是催化剂寿命管理中的重要措施之一

SCR催化剂性能检测及寿命评估、SCR催化剂补充/更换/再生等都属于催化剂寿命管理内容，其主要目的就是通过采用以上先进的SCR运行管理模式，最大限度地发挥催化剂的潜力，延长催化剂的使用寿命，节省成本，再生是催化剂寿命管理中重要措施之一。

催化剂再生有两种方式：基地式再生和移动式现场再生，基地式再生是将催化剂运回专业的再生公司，在再生公司的基地进行再生后，再运回用户安装。基地式再生避免了对用户现场的场地要求，有利于用户的清洁生产管理，在经济运输半径内和有较充裕时间时是可取的，如果路途过远，长途运输势必占用相当时间、费用，同时也增加长途运输颠簸导致机械破损的风险。移动式再生是将再生全套装置运到用户现场，在现场完成再生工程，可以边拆卸边再生边安装，几乎将所有的停机时间都用于再生过程，可以最大程度地发挥时间优势，但是，现场再生对工艺装备及工艺质量控制有较高要求，以确保再生质量和防止因再生导致二次污染。用户可以根据自身实际情况，选择最适合自己的再生方式以加强对催化剂的寿命管理。

表2 催化剂工艺特性测试结果

图1 现场再生工艺流程图

由于电厂的机组检修周期受电网等外在因素影响较大，因此催化剂的再生不能依照其运行使用时间和效果而定，必须根据机组的检修计划制定相应的再生计划，即使本次检修催化剂仍能满足脱硝要求，但脱硝性能是否能坚持到下次检修，以及下次检修时间是否有足够时间进行处理，都将直接关系到达标排放，因此，再生应提前考量，科学的寿命管理一定是需要提前介入的。

二、再生前的实验分析

玉环电厂2号机组SCR脱硝催化剂选用的是奥地利富蓝德蜂窝式催化剂，本次再生前，在催化剂性能实验室进行了测试，选取了2块蜂窝式催化剂样品（2号机组上层及新鲜催化剂样品各一块）分别进行单元体几何特性（几何尺寸、几何比表面积）、理化特性（微观比表面积、孔容、孔径及孔径分布、主要化学成分）及工艺特性（单元体脱硝效率和氨逃逸）的检测。结合物化分析的测试结果及再生小试，评价当前玉环电厂2号炉催化剂的脱硝性能，并以此作为再生工艺确定和实施的重要依据。

1.几何特性测试

催化剂的几何特性指标主要包括催化剂单元体的几何尺寸、几何比表面、开孔率，其检测结果见表1所示。

2号机组A侧上层催化剂使用后，壁厚较新鲜催化剂有所减薄，导致孔径略微增大，但其整体结构与新鲜催化剂差异不大，机械强度优良，十分适合再生。

2.工艺特性测试

在设计条件下，测量催化剂单元体的脱硝效率及SO2/SO3转化率，结果见表2。

根据上述几何特性、工艺特性的综合分析，2号机组在役催化剂脱硝活性下降明显，需尽快进行再生，以确保该台机组在下次检修到来前的安全运行。

同时通过再生小试确定了玉环电厂2号机组脱硝催化剂再生工艺。以此为技术依据，准备于2014年春节2号机组停机检修期间，进行再生工程实施，同时由于停机检修时间很短，能够允许的含拆装的再生工期仅20天，因此，现场再生技术几乎是比较合适的选择。

表3 清洗废水出水水质监测表

表4 现场再生催化剂性能检测表

三、现场再生的实施

2014年1月26日，本项目承担方江苏肯创环境科技股份有限公司正式进厂施工；2014年2月16号完成撤场，在计划工期内，成功实施了2号机组上层催化剂224个模块的拆装及清洗再生。

现场再生首先采用额定压力的射流机冲洗，去除附着不牢的浮灰和堵塞物，然后采用鼓泡清洗清除失活催化剂表面和堵塞在SCR催化剂孔道中的灰尘颗粒沉积物，超声化学清洗过程中使用渗透促进剂、表面活性剂等助剂，在专利清洗剂的作用下清洗去除溶解性碱金属离子和硫酸钙污垢；最后应用超声浸渍法在催化剂表面负载含有钒、钨等氧化物的活性组分，进一步提高SCR催化剂的活性接近至新催化剂的品质。

再生工艺流程见图1。

现场再生过程中，项目承担方还考虑了再生废水的处理，现场配备有移动式SCR催化剂再生废水专用处理装置，全程监控废水出水水质，安全达标排放，废水出水水质监测结果见表3。

四、现场再生的质量检测

项目完成后，电厂委托国内脱硝催化剂性能检测权威机构西安热工院苏州分院对再生后的催化剂性能进行了检测，检测结果见表4。

由上表可知，再生催化剂活性恢复优异，活性恢复至新催化剂的95%；SO2/SO3转化率及氨逃逸浓度指标均处于安全范围内，再生效果优良。

从脱硝装置运行的角度看，再生催化剂实现运行后，2号机组脱硝系统各项指标正常，系统喷氨量较再生前呈下降趋势，原存在的氨逃逸略高现象也随之消失。

五、总 结

随着国内火电机组脱硝系统的大范围上马，在确保机组安全稳定运行的大前提下，应提倡提前介入寿命管理，必要时，合理充分利用检修时机，恰当安排再生时间对风险防范是很有必要的。当停机时间较短，距离再生基地较远时，现场再生是催化剂寿命管理的较好措施之一。现场再生技术在我国首台百万机组SCR催化剂寿命管理中的的成功实施，为其他机组乃至全国其他火电企业燃煤机组SCR脱硝催化剂的寿命管理提供了良好的参考经验。