脫硝催化劑的壽命管理是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，通過對(duì)電廠設(shè)備的運(yùn)行調(diào)整、氮氧化物( NOx) 排放的要求、燃煤煤種的選擇和脫硝系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)等因素進(jìn)行綜合評(píng)估，可優(yōu)化脫硝催化劑的選擇，較大程度地延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，并在保證脫硝效果的前提下實(shí)現(xiàn)良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

失活催化劑的產(chǎn)生是選擇性催化還原法SCR脫硝催化劑壽命管理技術(shù)無法回避的問題。再生利用是處置失活催化劑的重要方式，它的使用也存在壽命管理的問題。與新催化劑壽命管理技術(shù)不同，催化劑再生前已經(jīng)在復(fù)雜工況下長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行，其運(yùn)行情況、失活原因、再生工藝等因素對(duì)于再生催化劑壽命有重要影響。

在國(guó)外，壽命管理理念已充分融入選擇性催化還原技術(shù)，而國(guó)內(nèi)脫硝催化劑壽命管理技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用尚處于初級(jí)探索階段。本文結(jié)合催化劑的失活及其再生應(yīng)用全過程，重點(diǎn)介紹了再生催化劑壽命管理技術(shù)，為燃煤電廠實(shí)施脫硝催化劑再生提供參考。

1 再生前技術(shù)分析

1.1 運(yùn)行情況評(píng)估

燃煤機(jī)組負(fù)荷浮動(dòng)、煤種變化、燃燒方式調(diào)整、技術(shù)人員水平等都會(huì)影響煙氣參數(shù)，導(dǎo)致SCR脫硝系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)值存在偏差。此外，由于國(guó)內(nèi) SCR脫硝技術(shù)研究及應(yīng)用較落后，在脫硝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和催化劑采購(gòu)過程中也可能存在技術(shù)偏差。

例如，當(dāng)煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種一致時(shí)，部分機(jī)組仍出現(xiàn)比較嚴(yán)重的失活催化劑堵灰問題，這很可能是由于新催化劑在采購(gòu)時(shí)節(jié)距選型失誤所致。催化劑節(jié)距等幾何參數(shù)一經(jīng)確定，將無法在再生過程中改變，這就需要電廠選用煤質(zhì)更好的低灰煤并加大吹灰強(qiáng)度，方能降低堵灰對(duì)催化劑的影響，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。因此，若想提高再生催化劑的壽命管理技術(shù)，需要對(duì)催化劑再生前的機(jī)組運(yùn)行狀況，尤其是實(shí)際工況與設(shè)計(jì)值間的偏差，有較為詳細(xì)的了解。

1.2 失活原因分析

SCR脫硝催化劑的失活類型可分為物理失活與化學(xué)失活。常見的物理失活包括破損、磨損和堵孔，常見的化學(xué)失活包括中毒和燒結(jié)。破損、燒結(jié)的催化劑不可再生，而其他類型的催化劑失活則需要檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)后才能確定是否可以再生。例如，機(jī)械強(qiáng)度比較弱的催化劑即使外觀完整，但再生后在高塵環(huán)境中可能出現(xiàn)破損甚至坍塌，無法保證脫硝效果。此外，不同失活類型的催化劑再生工藝也有差別。因此，需要對(duì)失活催化劑進(jìn)行多項(xiàng)性能檢測(cè)( 見表 1) ，以判定失活催化劑是否可再生，并為可再生催化劑的再生工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù)，保證再生后催化劑的活性得到有效恢復(fù)、活性衰減速度與新催化劑相當(dāng)。

表 1 失活催化劑檢測(cè)項(xiàng)目

1.3 再生工藝設(shè)計(jì)

由于催化劑的運(yùn)行工況不同，催化劑的失活原因、失活程度也有差別，因此需要設(shè)計(jì)針對(duì)性的再生工藝，以最大程度清除催化劑中的有毒有害物質(zhì)。尤其在機(jī)組運(yùn)行情況評(píng)估中，發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在擴(kuò)容、超低排放改造、深度調(diào)峰等重大調(diào)整時(shí)，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行工況會(huì)隨之發(fā)生較大變化，僅將催化劑活性恢復(fù)至新催化劑水平并不能滿足運(yùn)行需求。此時(shí)，需要對(duì)催化劑進(jìn)行拓寬溫度窗口、抗中毒等改性再生，從而使其在運(yùn)行工況變化時(shí)仍能達(dá)到脫硝性能最優(yōu)化。

2 再生生產(chǎn)工藝控制2.1 保證機(jī)械強(qiáng)度

為保證再生過程中催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，采用近中性清洗液對(duì)催化劑進(jìn)行清洗，并在保證清洗效果前提下盡可能縮短清洗時(shí)間，減少洗液、鼓泡、超聲等對(duì)催化劑基體機(jī)械強(qiáng)度的影響。此外，催化劑進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制失水速率，防止因水分揮發(fā)過快等原因產(chǎn)生的熱應(yīng)力導(dǎo)致的催化劑微觀結(jié)構(gòu)的破壞，甚至出現(xiàn)宏觀裂紋。

催化劑的磨損多出現(xiàn)在迎風(fēng)面，對(duì)迎風(fēng)側(cè)進(jìn)行端部硬化處理是提高催化劑抗磨損能力的重要手段，端部硬化液的選擇也十分重要。但只含硬化助劑的端部硬化液，雖然可增強(qiáng)催化劑的抗磨損能力，但會(huì)使經(jīng)硬化處理的催化劑損失脫硝活性。因此，需要采用具活性的端部硬化液，在提高催化劑抗磨損能力的同時(shí)保證其脫硝性能不受影響。

2.2 控制活性衰減速率

再生過程中，應(yīng)將催化劑中有毒有害物質(zhì)含量作為重要的質(zhì)量控制指標(biāo)。有毒有害物種在再生催化劑殘留過多，會(huì)遷移并導(dǎo)致催化劑快速失活。為了有效抑制這一問題，需要根據(jù)有毒有害物質(zhì)的物化特性，設(shè)計(jì)形成多重的清洗再生方式，使其在再生催化劑中的含量降低至新催化劑的水平。此外，還需要根據(jù)活性組分的熱分解性質(zhì)，確定合理的再生催化劑煅燒溫度。合理控制煅燒溫度可調(diào)整活性組分前驅(qū)體的分解程度，及其在催化劑中的微觀形態(tài)，使活性組分處于高活性狀態(tài)并均勻分散在催化劑表面及微孔結(jié)構(gòu)中。高活性且均勻分散的活性物種可有效延緩催化劑的活性衰減速率。