CN103212423B

CN103212423B - 一种失活脱硝催化剂的在线维护方法

Info

Publication number: CN103212423B
Application number: CN201310135249.9A
Authority: CN
Inventors: 胡将军; 李徐
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103212423A

Abstract

本发明提供一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，包括吹灰、清洗、再生和吹干步骤，其特征在于：所述清洗步骤是采用泡沫机将清洗液压缩成清洗泡沫通入脱硝装置中；所述再生步骤是采用泡沫机将再生液压缩成再生泡沫通入脱硝装置中。采用的技术方案可以对失活不严重的催化剂进行清洗再生，同时避免了使用溶液进行清洗再生给脱硝设备造成的腐蚀以及催化剂的损害，减少了清洗液、再生液的用量，节约了设备成本。

Description

一种失活脱硝催化剂的在线维护方法

技术领域

本发明属于SCR催化剂技术领域，具体涉及对失活脱硝催化剂的清洗再生方法。

背景技术

2011年7月，环境保护部正式批准实施《火电厂大气污染物排放标准》（GB13224—2011）。由于《火电厂大气污染物排放标准》（以下简称新排放标准）涉及每一台火力发电机组全部运行阶段的污染物排放浓度控制要求，而本次“新排放标准”中大幅度提升了火电厂大气污染物的排放标准，对新建、已建火电厂的二氧化硫、氮氧化物的排放限制，比现行标准的控制限值严格了几倍，远远超过美国和欧洲，成为最严标准。同时“新排放标准”规定在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放重点地区（目前尚未规定重点地区、城市），应严格控制企业的污染物排放行为，重点地区燃煤发电锅炉氮氧化物的排放浓度小于100mg/m³。

截至2011年末，我国发电装机总量达到10.5亿kw，其中火电装机7.07亿kw。据环保部的统计数据，截至2011年底，脱硝装机容量为1.29亿千瓦。我们保守估计按2015年前，新装机组5000万千瓦都上脱硝设备（强制要求），存量机组80%改造（参照脱硫改造指标），则2012-2014年间脱硝改造装机量4.62千瓦，新建装机1.5亿千瓦，合计新增脱硝机组容量6.12亿千瓦，即年均超过2亿千瓦，市场规模可能高达1200亿元。

根据“新排放标准”要求，2014年后所有燃煤机组氮氧化物排放浓度每标准立方米要达到100mg/m³以下，几乎所有燃煤机组都需要安装选择性催化还原（SCR）烟气脱硝装置，才有可能达到此要求。

预计2012-2014年间新增脱硝机组市场年均为0.5亿kw， SCR工程市场容量可能达到689.4亿元。SCR设备投资中，催化剂占到初次投资的30%-40%；在运行期每3-4年后需更换。可见催化剂在SCR技术中占到核心地位。火电SCR脱硝的催化剂化学寿命在16000-24000小时，按机组每年利用小时数在5000-6000h计算，其寿命为4年左右；在设计寿命后期，随着脱硝效率的下降，需要进行催化剂的部分或整体更换。截至2011年，已投运的脱硝机组达到1.29亿千瓦，按每年催化剂更换 1/3-1/4比例计算，此部分机组年均市场容量为9.4亿元。2014年后的更换需求：2014年以后，以前初装的脱硝机组开始更换催化剂，按年均 1/4 的更换率，则年催化剂更换率达到17万m³，市场容量达到60.9亿元。如果能够对失活催化剂进行再生，对于降低脱硝运行费用非常重要。

目前，选择性催化还原（SCR，即selective catalytic reduction）烟气脱硝催化剂的在线维护研究并不多。

CN102059156A公开了一种用于燃煤电厂蜂窝式脱硝催化剂再生液以及再生方法,再生液包括清洗液和活性补充液，其中清洗液含有H₂SO₄和乳化剂S-185；活性补充液含有VOSO₄和偏钨酸铵；清洗方法采用超声波清洗；再生后的催化剂，其相对活性(K/Ko)为0.95-0.99，SO₂/SO₃转化率均小于1%，满足工程要求。CN101574671公开了一种占总含量0.001～1wt％的渗透促进剂JFC，占总含量0.001～1wt％的表面活性剂OP-10，占总含量0～1wt％的平平加，占总含量0.6～4wt％的偏钒酸铵，占总含量5.5～12.5wt％的仲钨酸铵，占总含量再生液总量0～6.5wt％的仲钼酸铵,余量为去离子水和酸。催化剂再生后活性恢复高达到90～105％。经过再生后的催化剂完全能够被继续正常使用，使用寿命可以达到新催化剂的95％以上。

CN102861621A公开了一种SCR脱硝催化剂清洗再生方法，包括吹灰—清洗—再生—干燥煅烧。其中清洗所采用的清洗液为含硫酸和酸性缓蚀剂的水溶液，清洗过程中还产生气泡帮助洗涤；再生所采用的再生液包括偏钒酸铵、偏钨酸铵、分散剂MF、草酸溶液，再生过程中还产生气泡帮助再生。CN102389838A公开了一种SCR脱硝催化剂的在线清洗工艺，步骤为吹灰—清洗再生—烘干，清洗再生所采用的清洗液包括偏钒酸铵、仲钨酸铵、分散剂MF、草酸溶液。

目前广泛使用的清洗液、再生液大多含有硫酸或者草酸等酸性物质，使用过程中将含有这些酸性物质的水溶液直接注入脱硝装置，在对脱硝催化剂清洗再生的同时常常会给脱硝装置造成腐蚀，当流速较大时也会对催化剂表面造成一定的损坏，而且由于溶液在催化剂表面的停留时间较短，清洗液、再生液的需求量也较大，这些都增加了成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，可以对失活不严重的催化剂进行清洗再生的同时且不腐蚀脱硝装置，并节约清洗液、再生液的用量。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，包括吹灰、清洗、再生和吹干步骤，其特征在于：所述清洗步骤是采用泡沫机将清洗液压缩成清洗泡沫通入脱硝装置中；所述再生步骤是采用泡沫机将再生液压缩成再生泡沫通入脱硝装置中。

吹灰：在SCR系统中使用吹灰装置吹除催化剂中堵塞的粉尘和飞灰，吹灰时间为1h~2h，使催化剂呈良好的畅通状态，去除大块的杂质。

清洗：为防止水溶液清洗对脱硝装置造成腐蚀和对催化剂表面造成损害，采用泡沫机将清洗液压缩成泡沫喷出。清洗液包括0.1~0.5mol/L的稀硫酸和0.01wt%~10wt%的微孔渗透剂JFC，利用泡沫机将清洗液压缩成泡沫通入脱硝装置中，泡沫流速为0.01~1m/s，清洗时间为30min~2h。

再生：为防止水溶液再生对脱硝装置造成腐蚀和对催化剂表面造成损害，采用泡沫机将再生液压缩成泡沫喷出。再生液含有1wt%~10wt%的偏钒酸盐，并用草酸调节PH至5-7，再加入0.01wt%~10wt%的微孔渗透剂JFC使其具有起泡的性能，利用泡沫机将再生液压缩成泡沫通入脱硝装置中，泡沫流速为0.01~1m/s，再生时间为30min~2h。

吹干：在再生步骤结束0.5h~2h后，对清洗再生后的催化剂进行吹干，吹干时间为0.5h~4h。

本发明的有益效果：能够对可再生性能良好的催化剂进行在线清洗维护，增加了催化剂的使用寿命。将清洗液和再生液配置成可以起泡的液体，再使用泡沫机将清洗液和再生液压缩成泡沫之后，再通入脱硝装置中，不仅提高了清洗再生效率，而且有效地避免了使用溶液进行清洗再生给脱硝设备造成的腐蚀以及催化剂的损害，同时减少了清洗液、再生液的用量，节约了成本。

具体实施方式

所选用的催化剂为燃煤电场中使用了1年的蜂窝式脱硝催化剂，在烟气中一氧化氮浓度为500×10^-6（v/v），烟气空速为10000h^-1的条件下，脱硝效率为82.5%，属于并未完全失活催化剂，再生性能良好。

实施例1

使用吹风机对脱硝装置吹风2h，至系统堵塞情况基本缓解。同时使用配比为0.1mol/L的稀硫酸、10wt%微孔渗透剂JFC配置成可以起泡的清洗液。用泡沫机将清洗液压缩成泡沫，通过脱硝装置的入口进入催化剂，使泡沫基本与催化剂最大程度的接触。泡沫流速控制在1m/s，清洗时间为1h。再将5wt%的偏钒酸钠、10wt%微孔渗透剂JFC和草酸配置的pH为6的再生液加入到泡沫机中，压缩为泡沫后通入脱硝装置，使泡沫基本与催化剂最大程度的接触。泡沫流速控制在1m/s，清洗时间为1h。30min之后，使用吹风机吹洗装置1h，直至脱硝装置内部无水分。

采用上述方法对SCR进行维护之后，SCR系统可以正常运行，基本没有对脱硝装置造成损坏和腐蚀。催化剂的脱硝效率提高为95%，催化剂的活性得到了一定的恢复，延长了催化剂的使用寿命。

实施例2

使用吹风机对脱硝装置吹风2h，至系统堵塞情况基本缓解。同时使用配比为0.5mol/L的稀硫酸、6wt%微孔渗透剂JFC配置成可以起泡的清洗液。用泡沫机将清洗液压缩成泡沫，通过脱硝装置的入口进入催化剂，使泡沫基本与催化剂最大程度的接触。泡沫流速控制在0.01m/s，清洗时间为2h。再将1wt%的偏钒酸铵、6wt%微孔渗透剂JFC和草酸配置的pH为5的再生液加入到泡沫机中，压缩为泡沫后通入脱硝装置，使泡沫基本与催化剂最大程度的接触。泡沫流速控制在0.01m/s，清洗时间为2h。1h之后，使用吹风机吹洗装置30min，直至脱硝装置内部无水分。

采用上述方法对SCR进行维护之后，SCR系统可以正常运行，基本没有对脱硝装置造成损坏和腐蚀。催化剂的脱硝效率提高为92%，催化剂的活性得到了一定的恢复，延长了催化剂的使用寿命。

实施例3

使用吹风机对脱硝装置吹风2h，至系统堵塞情况基本缓解。同时使用配比为0.2mol/L的稀硫酸、0.01wt%微孔渗透剂JFC配置成可以起泡的清洗液。用泡沫机将清洗液压缩成泡沫，通过脱硝装置的入口进入催化剂，使泡沫基本与催化剂最大程度的接触。泡沫流速控制在0.5m/s，清洗时间为30min。再将10wt%的偏钒酸铵、0.01wt%微孔渗透剂JFC和草酸配置的pH为7的再生液加入到泡沫机中，压缩为泡沫后通入脱硝装置，使泡沫基本与催化剂最大程度的接触。泡沫流速控制在0.5m/s，清洗时间为30min。2h之后，使用吹风机吹洗装置4h，直至脱硝装置内部无水分。

采用上述方法对SCR进行维护之后，SCR系统可以正常运行，基本没有对脱硝装置造成损坏和腐蚀。催化剂的脱硝效率提高为97%，催化剂的活性得到了一定的恢复，延长了催化剂的使用寿命。

Claims

1.一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，包括吹灰、清洗、再生和吹干步骤，其特征在于：所述清洗步骤是采用泡沫机将可以起泡的清洗液压缩成清洗泡沫通入脱硝装置中对脱硝催化剂进行清洗,所述清洗泡沫的流速为0.01～1m/s，清洗时间为0.5h～2h；所述再生步骤是采用泡沫机将可以起泡的再生液压缩成再生泡沫通入脱硝装置中对脱硝催化剂进行再生,所述再生泡沫的流速为0.01～1m/s，再生时间为0.5h～2h。

2.根据权利要求1所述的一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，其特征在于：所述清洗液含有0.1～0.5mol/L的稀硫酸和0.01wt％～10wt％的微孔渗透剂JFC。

3.根据权利要求1所述的一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，其特征在于：所述再生液含有1wt％～10wt％的偏钒酸盐和0.01wt％～10wt％的微孔渗透剂JFC，并用草酸调节pH至5-7。

4.根据权利要求1所述的一种失活脱硝催化剂的在线维护方法，其特征在于：所述吹干步骤在再生步骤结束0.5h～2h后进行，吹干时间为0.5h～4h。