某300MW燃煤机组SCR脱硝催化剂磨损问题分析

:随着国家对环境保护要求的日趋严格，燃煤电厂烟气脱硝已成为我国燃煤电厂环保工作的重点。SCR烟气是目前应用最多、技术最为成熟的一种脱硝技术。由于大多采用高灰布置方式，装置在长期运行过程中，往往难以避免催化剂磨损问题，特别是当设计不当、运维经验不足等方面问题存在时，会进一步加剧催化剂磨损，对脱硝装置乃至发电机组的安全、稳定运行产生不利影响，同时影响机组运行的经济性，这已成为当前燃煤发电企业亟需解决的重要技术难题。

1 某燃煤电厂SCR脱硝装置概述

西南地区某燃煤电厂300MW机组采用东方锅炉（集团）股份有限公司生产的自然循环锅炉，燃烧器布置于下炉膛前后拱上，“W”型火焰燃烧方式。采用SCR脱硝工艺、板式催化剂、液氨作为还原剂，脱硝装置设计条件如表1所示。

表1 脱硝装置设计条件

从表1可知，脱硝装置设计煤质灰分为38%，飞灰含量为45g/m3，烟气中灰分较大，存在积灰堵塞的风险；设计进口NOx浓度为1100mg/m3，出口控制在200mg/m3以下，NOx脱除量较大，氨耗量较高，一旦运行控制不好或者出现异常，则存在氨逃逸超标的风险 ；

此外，相关研究表明，飞灰的化学组分中SiO2和Al2O3所占飞灰的比值通常作为衡量飞灰磨损特性的重要指标，比值越大，磨损越严重，当比值超过60%时，磨损将显著加重，表1中SiO2+Al2O3占比约80%，客观上存在催化剂磨损问题的风险。脱硝装置于2015年9月投运，2016年1月停机对催化剂进行检查，发现出现催化剂磨损问题，2017年5月检查发现催化剂磨损严重，部分区域催化剂全部磨损。

2 飞灰对催化剂磨损机理

催化剂磨损主要是由烟气中的飞灰颗粒物与催化剂相互作用引起的。微观上讲，磨损是以飞灰颗粒随烟气高速撞击催化剂壁时产生的冲击力引起的，当飞灰撞击催化剂壁表面时，使其微粒克服分子间结合力而与催化剂本体分离产生磨损。宏观上讲，飞灰对催化剂的磨损主要取决于飞灰磨损特性、飞灰粒径分布、烟气流速、飞灰浓度以及催化剂的抗磨损等特性。当飞灰粒径越大、形状越不规则，烟气流速越大以及飞灰浓度越高，磨损问题越容易发生。此外，催化剂磨损还受锅炉负荷波动、烟气温度、烟道的漏风量、飞灰的含碳量、飞灰沿烟道截面运动的速度、飞灰浓度分布的不均匀性、吹灰器运行情况等因素的影响。

飞灰的磨损特性取决于灰中SiO2，Fe2O3，Al2O3等成分以及灰分含量，通常用灰的磨损指数Hm来表征.

飞灰磨损指数等级判别界限如表2所示。

表2 飞灰磨损指数等级判界限