開(kāi)展脫硝催化劑全壽命管理提升環(huán)保專業(yè)化服務(wù)水平

大唐南京環(huán)保科技有限責(zé)任公司 黨委委員 副總經(jīng)理 李小海

一、催化劑全壽命管理目的

催化劑全壽命管理即從催化劑全壽命期的視角，運(yùn)用集成化管理的思想，將催化劑設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、運(yùn)行維護(hù)、再生和報(bào)廢等方面有機(jī)集成，從設(shè)計(jì)、校核、催化劑性能檢測(cè)、運(yùn)行維護(hù)管理、運(yùn)行優(yōu)化、人員培訓(xùn)、加（換）裝（再生）方案選擇、報(bào)廢處理方案設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程管控等方面進(jìn)行專業(yè)精細(xì)化管理，降低脫硝系統(tǒng)初始資產(chǎn)投入，確保資產(chǎn)運(yùn)行安全，嚴(yán)控資產(chǎn)投運(yùn)成本，提升資產(chǎn)運(yùn)行人員專業(yè)素質(zhì)，最大化項(xiàng)目投入產(chǎn)出比，確保脫硝系統(tǒng)長(zhǎng)期、高效、安全運(yùn)行。

二、催化劑全壽命管理工作的內(nèi)容

火電機(jī)組脫硝催化劑全壽命技術(shù)管理主要包含三部分工作內(nèi)容，分別為（1）脫硝催化劑設(shè)計(jì)采購(gòu)技術(shù)管理工作；（2）脫硝催化劑運(yùn)行技術(shù)管理工作；（3）脫硝催化劑更換技術(shù)管理工作。

1、脫硝催化劑設(shè)計(jì)采購(gòu)技術(shù)管理工作

為保證脫硝催化劑設(shè)計(jì)參數(shù)針對(duì)煤種條件和機(jī)組特征進(jìn)行優(yōu)化，確保脫硝催化劑供貨質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求開(kāi)展檢測(cè)及技術(shù)管理工作，工作流程如圖1所示。

圖1 脫硝催化劑設(shè)計(jì)采購(gòu)技術(shù)管理工作流程圖

2、脫硝催化劑運(yùn)行技術(shù)管理工作

針對(duì)運(yùn)行中脫硝催化劑的性能、質(zhì)量、壽命三方面技術(shù)指標(biāo)開(kāi)展檢測(cè)和評(píng)估工作，建立脫硝催化劑健康狀態(tài)檔案，實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中故障的科學(xué)診斷和科學(xué)處理，建立脫硝催化劑性能和壽命評(píng)估預(yù)判體系，做到問(wèn)題能預(yù)測(cè)、事故能避免、故障能處理，確保脫硝催化劑安全、可靠、高效運(yùn)行。工作流程如圖2所示。

圖2 脫硝催化劑運(yùn)行技術(shù)管理工作流程圖

3、脫硝催化劑更換技術(shù)管理工作

針對(duì)目前脫硝催化劑壽命末期缺少性能質(zhì)量評(píng)定手段，而脫硝催化劑更換處置方案包括清洗、再生、報(bào)廢等多種技術(shù)，易出現(xiàn)好脫硝催化劑輕易報(bào)廢導(dǎo)致的巨大浪費(fèi)，而問(wèn)題脫硝催化劑的連續(xù)使用又存在安全風(fēng)險(xiǎn)，因此發(fā)電企業(yè)在運(yùn)脫硝裝置增加或更換脫硝催化劑時(shí)必須提供現(xiàn)有脫硝催化劑的質(zhì)量和性能檢測(cè)報(bào)告，脫硝催化劑采用再生、更換等方案應(yīng)綜合評(píng)估，充分論證。

圖3 脫硝催化劑更換技術(shù)管理工作流程圖

三、催化劑全壽命管理實(shí)施細(xì)則

1、建立項(xiàng)目檔案

收集原有項(xiàng)目所有技術(shù)資料，涵蓋基礎(chǔ)項(xiàng)目信息、實(shí)際運(yùn)行工況信息、催化劑設(shè)計(jì)制作資料、圖紙、技術(shù)協(xié)議、性能試驗(yàn)報(bào)告、催化劑檢測(cè)報(bào)告、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)行事件記錄、年度檢測(cè)報(bào)告等資料，并派專業(yè)技術(shù)人員赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。錄入項(xiàng)目聯(lián)系人信息、檢修計(jì)劃信息、歷史全壽命管理服務(wù)數(shù)據(jù)等，建立《項(xiàng)目用戶檔案》。

2、催化劑設(shè)計(jì)方案校核

依據(jù)項(xiàng)目檔案資料，設(shè)計(jì)催化劑方案，并對(duì)現(xiàn)有方案進(jìn)行校核，核算安全裕量，測(cè)算催化劑工況適應(yīng)能力，提交項(xiàng)目初步評(píng)估報(bào)告。

3、催化劑性能檢測(cè)

對(duì)新鮮催化劑、在役催化劑甚至事故催化劑進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)算催化劑化學(xué)使用壽命，提交催化劑性能檢測(cè)報(bào)告。

4、運(yùn)行、維護(hù)、管理

根據(jù)項(xiàng)目初步評(píng)估報(bào)告結(jié)果，結(jié)合催化劑性能檢測(cè)報(bào)告，對(duì)項(xiàng)目歷史運(yùn)行事件進(jìn)行原因分析，如催化劑磨損原因分析、效率不達(dá)標(biāo)原因分析、空預(yù)器堵塞原因分析、氨逃逸超標(biāo)原因分析、壓降過(guò)大原因分析等方面。接入中國(guó)大唐集團(tuán)脫硝催化劑大數(shù)據(jù)分析中心實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行物料衡算、運(yùn)行異常預(yù)警、優(yōu)化檢修計(jì)劃，提交運(yùn)行維護(hù)管理報(bào)告。

5、運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整

依據(jù)運(yùn)行維護(hù)管理報(bào)告，提供脫硝系統(tǒng)吹灰器運(yùn)行控制、最低運(yùn)行溫度、啟動(dòng)流程、噴氨系統(tǒng)控制邏輯、停機(jī)過(guò)程等方面的優(yōu)化運(yùn)行策略。對(duì)脫硝系統(tǒng)進(jìn)行冷態(tài)流場(chǎng)測(cè)試，保證催化劑機(jī)械壽命。對(duì)SCR系統(tǒng)進(jìn)行CFD流場(chǎng)模擬、SCR物理模型驗(yàn)證、噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整等優(yōu)化調(diào)整工作，延長(zhǎng)催化劑化學(xué)使用壽命。

6、人員培訓(xùn)

對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行人員進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)能力培訓(xùn)，并就運(yùn)行維護(hù)管理報(bào)告、優(yōu)化調(diào)整方案、具體實(shí)施方案等方面進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，讓運(yùn)行人員掌握一般專業(yè)問(wèn)題解決能力、運(yùn)行趨勢(shì)分析能力。

7、加（換）裝、再生方案選擇

對(duì)壽命末期的催化劑進(jìn)行性能檢測(cè)，并提供催化劑加（換）裝、再生方案設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)，對(duì)多種方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比較，提供項(xiàng)目最優(yōu)化方案。

8、報(bào)廢處理方案

對(duì)待報(bào)廢催化劑進(jìn)行處置前性能檢測(cè)，判定催化劑剩余價(jià)值，提供報(bào)廢處理方案或?qū)Ψ桨高M(jìn)行評(píng)估，提交報(bào)廢處理方案評(píng)估報(bào)告。

9、實(shí)施過(guò)程管控

對(duì)加（換）裝、再生方案實(shí)施過(guò)程中的新增催化劑、再生催化劑進(jìn)行性能評(píng)估，審查涉及的各項(xiàng)資質(zhì)文件，扮演業(yè)主工程師、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師角色，全面協(xié)助業(yè)主管控具體實(shí)施過(guò)程。

10、專業(yè)化管理服務(wù)末期效果評(píng)估

綜合各項(xiàng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的報(bào)告內(nèi)容，結(jié)合歷史運(yùn)行時(shí)間記錄，對(duì)全壽命管理服務(wù)周期內(nèi)的脫硝設(shè)施的運(yùn)行情況、消缺情況等進(jìn)行全面總結(jié)。

圖4 脫硝催化劑全壽命管理措施

四、催化劑全壽命管理結(jié)果的運(yùn)用

通過(guò)對(duì)全集團(tuán)開(kāi)展脫硝催化劑的檢測(cè)，掌握各個(gè)電廠催化劑的實(shí)際性能，可以對(duì)脫硝催化劑的技術(shù)監(jiān)督、壽命管理、運(yùn)行指導(dǎo)等方面起到以下作用：

1、掌握整體性能：通過(guò)對(duì)SCR反應(yīng)器內(nèi)催化劑整體情況的檢查，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的理化性能檢測(cè)，掌握當(dāng)前催化劑的真實(shí)性能，分析當(dāng)前催化劑性能能否滿足脫硝系統(tǒng)要求，判定電廠是否存在煤質(zhì)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)煤種、吹灰系統(tǒng)運(yùn)行、流場(chǎng)設(shè)計(jì)不合理等現(xiàn)象，評(píng)估當(dāng)前催化劑是否提前失活。

2、進(jìn)行全壽命管理：對(duì)在役催化劑進(jìn)行壽命管理，預(yù)判催化劑的剩余使用壽命；催化劑化學(xué)壽命已到期的，以催化劑檢測(cè)結(jié)果支撐催化劑加（換）裝設(shè)計(jì)、再生/報(bào)廢意見(jiàn)，避免簡(jiǎn)單的按催化劑的設(shè)計(jì)壽命更換或加裝催化劑，合理的制定催化劑補(bǔ)充/更換/再生策略，最大化利用現(xiàn)有催化劑價(jià)值，以達(dá)到既滿足脫硝性能要求，又能夠節(jié)約系統(tǒng)生產(chǎn)成本的目的。

3、精準(zhǔn)優(yōu)化設(shè)計(jì)：對(duì)在役脫硝催化劑的歷史性能檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸檔，建立催化劑性能數(shù)據(jù)庫(kù)。掌握催化劑的實(shí)際失活速率及失活原因，摸清真實(shí)運(yùn)行邊界條件，作為運(yùn)行工況調(diào)整、催化劑設(shè)計(jì)選型的重要依據(jù)，修正設(shè)計(jì)裕度，優(yōu)化催化劑體積用量，降低催化劑使用成本。

4、評(píng)估分析原因：評(píng)估催化劑是否存在砷、重金屬、堿金屬等中毒現(xiàn)象，評(píng)估催化劑表面是否存在硫酸氫銨粘附情況等，分析催化劑運(yùn)行異常與煤質(zhì)、燃燒、流場(chǎng)、噴氨等方面的因果關(guān)系。

5、提出解決措施：依據(jù)電廠催化劑評(píng)估結(jié)果，提出配煤摻燒意見(jiàn)。針對(duì)空預(yù)器差壓及粉煤灰特性變化情況，提出流場(chǎng)及噴氨系統(tǒng)優(yōu)化方案。

脫硝催化劑是火電機(jī)組SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的核心，脫硝催化劑性能檢測(cè)是脫硝系統(tǒng)生產(chǎn)管理中重要工作之一，也是催化劑加（換）裝、再生處置和脫硝系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵依據(jù)。加強(qiáng)脫硝催化劑全壽命檢測(cè)對(duì)防范運(yùn)行安全事故、堅(jiān)守環(huán)保紅線、實(shí)現(xiàn)精益化管理有著重要意義。火電機(jī)組脫硝催化劑檢測(cè)若存在不檢測(cè)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不高、技術(shù)指標(biāo)不全面、流于形式、過(guò)程管控水平差等突出問(wèn)題，將嚴(yán)重影響脫硝系統(tǒng)安全管控水平和提質(zhì)增效能力。為此，開(kāi)展火電機(jī)組脫硝催化劑檢測(cè)管理提升工作，將脫硝催化劑檢測(cè)納入脫硝系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督服務(wù)體系，加強(qiáng)脫硝催化劑全壽命檢測(cè)，科學(xué)指導(dǎo)催化劑的加（換）裝、再生處置及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理，提升脫硝系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有非常重要的意義。