浅谈SCR脱硝催化剂检测

1.前言

选择性催化还原技术(SCR)是以NH3为还原剂，在V2O5/TiO2催化剂表面与NOx发生反应，生成氮气和水的过程。由于该技术具有高脱硝率、装置简单、运行可靠、易于维护等优点，成为全球范围内应用最为广泛的烟气脱硝技术[1-8]。统计数据显示，我国90%以上燃煤机组氮氧化物的减排均采用SCR技术，脱硝催化剂的装填量已接近80万立方米。随着SCR脱硝装置的运行，从2016年开始，每年将有10-30万立方米的脱硝催化剂需进行再生或处置。对于新装催化剂或再生催化剂如何检测其性能优劣，运行中的催化剂可否继续使用，成为当前脱硝行业亟待解决的关键性问题。

目前，国内外脱硝催化剂的检测多以VGB准则[9]为参考。该准则以单条完整的催化剂单元体作检测对象，考察其在机组运行条件下，氨氮摩尔比为1.00时催化剂的活性、SO2/SO3转化率、压差等参数。然而，在实际操作中却存在以脱硝率作为考核催化剂性能的指标、将多条催化剂串联检测，氨氮摩尔比不以1.00为标准等问题。本文针对上述两点疑问作简要论述，意在抛砖引玉，同各位专家共同探讨。

2.活性与脱硝率的关联

将脱硝率作为考核催化剂是否满足火电机组脱硝要求的指标并没错，但将其列为对催化剂性能的考核有待商榷。火电机组的脱硝装置常以2+1的模式装填催化剂，我们可以通过串联的方式考核催化剂是否满足脱硝要求，但我们无法判断催化剂的衰减率,无法预估催化剂的是用寿命。同时，在检测过程中受检测条件的影响(一般是烟气量)，脱硝率的数值会发生变化，而并非是一个定值。一般认为：催化剂活性是反应系统传质和反应速率的综合特征值，其数值取决于催化剂的材料组分、物理结构、流场条件等。对于一条制造完成的催化剂，其材料组成、物理结构已经无法改变，如果保持流场条件不变其活性值固定不变，活性值的高低代表了催化剂的实际脱硝性能，这也是VGB准则将活性列为催化剂性能考核指标的原因。因此，考核催化剂性能的指标应该是活性而不是脱硝率。

3.考察对象

虽然催化剂单元体在SCR反应器中以串联的方式排布，但在检测中确不应以串联的方式进行检测。原因在于：以串联的形式对催化剂进行检测可以考核的是脱硝率是否满足，不能考核的是单层催化剂的脱硝能力；无法判断每层催化剂的具体使用情况，可否继续使用和剩余使用时间。VGB检测准则将单根完整的催化剂单元体作为考察对象，对每一层催化剂进行考核，通过模型对整套系统的脱硝能力进行计算。

4.氨氮比的影响

理论上氨氮摩尔比为1时，才能将烟气中的NOx完全去除，催化剂的性能得到最大的发挥。然而，实际工况下一般氨氮摩尔比多为0.80-0.88之间，原因在于氨氮摩尔比为1时不能达到氨逃逸率小于3ppm或更低的目标要求的。当电厂要求脱硝效率达到85%的时候，那么电厂会选择尽可能低的氨氮摩尔比来控制氨逃逸，只要该氨氮摩尔比高于0.85以抵消其他副反应及其他混合不均匀等影响。检测数据表明：随着氨氮摩尔比的增加脱硝效率在增加，直至氨氮摩尔比为1及超过1，脱硝效率趋于稳定，不再增加。因此，只有氨氮摩尔比为1时才能获得催化剂活性的绝对值。

5.结论

综上所述，对脱硝催化剂性能的考核，应该以检测活性为主，将单根完整的催化剂单元体作为检测对象，检测条件应该以催化剂实际运行工矿为参考，在氨氮摩尔比为1.00的条件下完成。

原标题：浅谈SCR脱硝催化剂检测