一种锅炉脱硝系统催化剂活性检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电厂选择性催化还原进行烟气尾部脱硝技术领域，特别是涉及一种锅 炉脱硝系统催化剂活性检测方法。
【背景技术】
[0002] SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原方法)是目前电厂应用较 广泛的脱硝技术。SCR脱硝装置中，脱硝催化剂是SCR烟气脱硝系统中最关键最重要的部件， 催化剂一般占脱硝装置总成本的30%~50%。其活性及使用寿命直接影响着整个脱硝系统 脱硝的运行成本及脱硝系统的性能发挥，因此SCR催化剂的寿命受到电厂管理者的重视。有 效地对催化剂的性能进行监测，及早调整运行，优化SCR脱硝系统以延长SCR催化剂使用年 限；同时对SCR催化剂寿命进行跟踪，及时对SCR催化剂进行吹灰，必要时进行催化剂层的替 换或再生，以保证烟囱出口 NOx浓度达到新的环保标准要求。
[0003] SCR催化剂性能的主要指标有脱硝效率、出口 NOx浓度、催化剂活性等。催化剂活性 是实际运行中的催化剂性能与新鲜催化剂性能的相对值，反映了实际运行中催化剂寿命的 下降程度。现有技术中，催化剂活性主要通过采用催化剂取样，人工配气，进行实验室活性 检测。采用实验室活性检法，催化剂样品的活性被认为代表了该层催化剂的活性。在现场， 由于烟气流速、飞灰含量、烟气组分、温度的截面分布并不均匀，致使不同位置催化剂的失 活原因及失活速率并不相同。而催化剂样块是在催化剂填装时布置好的，即取样点位置是 相对固定的，因此取样的代表性有一定局限性。而且，烟气流速、飞灰含量、烟气组分、温度 的截面分布随着燃用煤质、锅炉负荷、燃烧方式等运行条件变化而变化，取样点的代表性会 随之发生变化。另外，采用实验室活性检测法，用气瓶配制模拟烟气，一般仅包括气相组分， 无法模拟飞灰的影响。而且在现场烟气流速、氨氮混合比、烟气组分、温度的截面分布不均 匀，并严重影响系统性能，但在实验室小型试验台中反应器尺寸很小，无法模拟截面分布不 均带来的影响。
[0004] 因此，上述催化剂活性检测方法，由于取样代表性保证具有局限性，实验室活性检 测装置内反应条件与现场实际工况存在明显差异，检测结果难以真实反应催化剂在现场条 件下的活性。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例中提供了一种锅炉脱硝系统催化剂活性检测方法，以解决现有技术 中的实验室活性检测因取样代表性问题和反应条件过于理想化所导致的催化剂活性检测 误差大的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
[0007] -种锅炉脱硝系统催化剂活性检测方法，包括：
[0008] 对现场机组的催化剂进行取样，并在催化剂活性评价装置中进行活性检测，得到 催化剂样品的表观活性1^, test;
[0009]构建每层催化剂真实活性Ki与表观活性之间存在线性比例关系Ki = aKi,test，其中， 认定K1>test代表了各层催化剂活性大小的相对比例，a为催化剂活性修正系数；
[0010]采用逐层计算的方法，计算出每层催化剂的脱硝效率m以及现场反应器出口 NOx 的计算浓度Cnqx,。^;
[0011] 获取所述现场反应器出口 NOx的实际浓度CNQx,cmt;
[0012] 计算并判断所述计算浓度&(^。31和所述实际浓度CNOx.cmt偏差值的绝对值是否大于 设置的误差因子；
[0013] 如果所述计算浓度&^。31和所述实际浓度(：Ν〇χ,_偏差值的绝对值大于设置的误差 因子，则修正所述催化剂活性修正系数a，并重复按照所述逐层计算的方法，计算出所述现 场反应器出口 NOX的计算浓度Cn〇X,cal。
[0014] 如果所述计算浓度所述实际浓度CNOx.out偏差值的绝对值小于或等于设置 的误差因子，则直接输出所述催化剂真实活性I和所述催化剂活性修正系数 α。
[0015] 优选地，所述在催化剂活性评价装置中进行活性检测，得到所述催化剂的表观活 性Ki, test，包括：
[0016] 获取模拟烟气流量、催化剂样品的表面积Ate3St、NH3进口浓度NH 3,inle3t和NH3出 口浓度NH3, outlet;
[0017] 根据Ktest = -AVtestln(l-_x)，得到所述催化剂的表观活性Ki,test;
[0020] 优选地，所述催化剂活性修正系数α的初始值设置为1，对所述催化剂活性修正系 数α进行修正的调整步长为0.001。
[0021] 优选地，获取所述模拟烟气流量、所述ΝΗ3进口浓度NH3,inlet和所述ΝΗ3出口浓 度Mfe.cmtlrt的方法，包括：
[0022] 每隔30min测定一次所述模拟烟气流量:、所述NH3进口浓度NH3,inlet和所述NH3 出口浓度NH 3, outlet的三个烟气参数；
[0023] 判断相邻两次烟气参数的测量结果相对偏差是否大于10% ;
[0024] 如果相邻两次烟气参数的测量结果相对偏差大于10%，则重新调整并稳定所述催 化剂活性评价装置，重新进行计时测试。
[0025] 优选地，所述在催化剂活性评价装置中进行活性检测的测试条件包括:SCR反应器 烟气温度为350°C，氨氮比为1.1。
[0026] 优选地，对现场机组的催化剂进行取样，包括：
[0027]截取横截面积为40 X 40mm、长度为200mm催化剂样品；
[0028] 对所述催化剂样品采用压缩空气吹扫去除所述催化剂样品孔道内的堵塞物。
[0029] 由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种锅炉脱硝系统催化剂活性检测方 法，首先对现场机组的催化剂进行取样，并在催化剂活性评价装置中进行活性检测，得到催 化剂样品的表观活性然后构建每层催化剂真实活性1与表观活性之间存在线性比 例关系，最后通过对现场反应器出口 NOx的计算浓度CnOx^I和实际浓度CNQx,cmt的对比，修正 表观活性1,^*，最终获得每层催化剂真实活性I。本发明实施提供的催化剂活性检测方法 真实的反应了现场催化剂活性，为提高催化剂及反应器性能计算准确度，提高催化剂更新 方案评估可靠性，提供了一种新的理论基础和技术手段。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例提供的一种锅炉脱硝系统催化剂活性检测方法的流程示意 图；
[0032] 图2为本发明实施例提供的一种获取催化剂样品的表观活性的流程示意图；
[0033] 图3为本发明实施例提供的一种获取催化剂活性评价装置的烟气流量方法的流程 示意图；
[0034] 图4为本发明实施例提供的一种催化剂活性评价装置的基本结构示意图。
【具体实施方式】
[0035] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实 施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护 的范围。
[0036] 参见图1，为本发明实施例提的一种锅炉脱硝系统催化剂活性检测方法的流程示 意图，具体包括以下步骤：
[0037] 步骤S101:对现场机组的催化剂进行取样，并在催化剂活性评价装置中进行活性 检测，得到催化剂样品的表观活性K1; te3St。
[0038] 具体的，对现场机组的催化剂进行取样时，选取外观无明显物理损伤的单元体作 为待测样品，要求截取截面为40X40mm、切割长度为200mm的催化剂样品，并且在所述催化 剂样品制备的切割过程中，应注意防止油等有机污染物的污染，及其试样之间的交叉污染。
[0039] 对于新催化剂，要求样品各截面光滑平整、无明显裂纹。进一步的，为了防止被测 样品孔道堵塞，测试前应采取压缩空气吹扫或其他物理方法以确保被测样品孔道内无肉眼 可见的堵塞。
[0040] 所述在催化剂活性评价装置中进行活性检测，得到催化剂样品的表观活 具体包括：
[0041] 步骤S201 :获取模拟烟气流量+_、催化剂样品的表面积Ate3St、NH3进口浓度 NH3, inlet 和 NH3 出 口浓度 NH3, outlet。
[0042] 为了获取上述三个烟气参数的准确值，具体测量方法包括：
[0043] 步骤S301:每隔30min测定一次所述模拟烟气流量、所述NH3进口浓度NH 3,inlet 和所述NH3出口浓度NH3, outlet的三个烟气参数。
[0044] 步骤S302:判断相邻两次烟气参数的测量结果相对偏差是否大于10%。
[0045] 步骤S303:如果相邻两次烟气参数的测量结果相对偏差大于10%，则重新调整并 稳定所述催化剂活性评价装置，重新进行计时测试。
[0046] 步骤S202:根据Ktest = -AVtestln(l-_x)，得到所述催化剂的表观活性Ki,test。
[0047] 其中，AVtest为活性检测的面速度
，ηΝ〇χ为NOx脱除率
，Atest为催化剂样品的表面积。
[0048]步骤S102:构建每层催化剂真实活性Ki与表观活性之间存在线性比例关系Ki = a K1>test，其中，认定K1>test代表了各层催化剂活性大小的相对比例，a为催化剂活性修正系数。
[0049] 在本实施例中，假设催化剂真实活性Ki与表观活性之间存在线性比例关系，即Ki = 并认为K1>test代表了各层催化剂活性大小的相对比例，则可取各层催化剂活性修 正系数a相同，。在本实施例中，所述催化剂活性修正系数a的初始值设置为1。
[0050] 步骤S103:采用逐层计算的方法，计算出每层催化剂的脱硝效率ru以及现场反应 器出口 NOx的计算浓度CNQx,cal。
[0051] SCR反应器包含多层催化剂（国内通常为2~3层）。在进行反应器性能计算时，采用 逐层计算的方法，并认为上一次催化剂的出口烟气参数即为下一层催化剂的入口烟气参 数，最后一层催化剂出口烟气参数即为反应器出口烟气参数。据公式（1)得，每层催化剂的 脱硝效率为：
[0053]式中，ru为第i层催化剂的NOx脱除率，γΜη为第i层催化剂入口氨氮比为第i层 催化剂真实活性(Nm/h)，ΑΙ为第i层催化剂的面速度(Nm/h)。