“十三五”以来,燃煤电厂开展了大规模的脱硝改造与超低排放改造工作,其中SCR脱硝技术应用最为广泛。由于主要设备质量管控不到位、脱硝催化剂质量良荞不齐等原因,部分工程实施过程中隐藏的问题已在投运后逐渐显现,诸如催化剂磨损、堵灰严重、流场分布不均匀、性能指标不能达到设计值、空预器堵塞腐蚀等问题已屡见不鲜,部分问题由于暴露时间较晚,对机组安全稳定运行形成较大影响,并造成了较为严重的经济损失。在当前燃煤电厂全面推进超低排放的形势下,对SCR脱硝装置运行稳定性、可靠性、经济性提出了更高的要求,而对SCR脱硝的核心—催化剂进行全寿命周期管控是关键所在。

SCR脱硝催化剂

1.1全寿命管理模式分析   

针对当前SCR脱硝催化剂应用现状及存在问题,催化剂全寿命管理不仅应确保催化剂采购成本的集约化,还应包括对脱硝装置的高效性能管控,在此基础上实现脱硝装置的可靠、高效、经济运行,因此催化剂全寿命管理模式应涵盖催化剂全寿命周期的产品供货、质量管控、高效运维、提效优化、寿命管理以及报废处置六个部分。同时催化剂全寿命管理不仅以发电企业为主体单位,还应包括催化剂厂商与第三方技术服务单位作为责任单位,通过明确各方责任,充分发挥各方专业特长,发电企业能够获得质量稳定可靠的催化剂产品与优质高效的技术服务,减少催化剂采购成本与运维成本,实现催化剂全寿命管理的效益最大化。

产品供货—责任单位为催化剂厂商,负责催化剂产品的选型、配方设计及生产,应以提供优质产品为目的。当前常规的催化剂采购方式为即用即购,一般是在催化剂性能验收后即完成付款,或预留10%质保金延长至一年时间,但由于催化剂化学寿命往往为3年,实际使用寿命为9年,在寿命周期内的性能管控与剩余活性的充分利用难以有效实现。鉴于当前催化剂采购方式的弊端,全寿命管理可确定某一催化剂厂商负责一定期限内的催化剂产品供应。对于催化剂厂商而言,获得了长期稳定的供货订单,可通过长周期的供货模式调整其产品供应策略,以尽可能压缩供货成本;对于发电企业而言,可通过相关商务条款约束和激励催化剂厂商提供优质产品。   

质量管控—责任单位为第三方技术服务单位,负责按照标准方法开展催化剂检测评价与脱硝装置性能验收,对催化剂产品的质量进行有效管控。通过客观、公正地进行催化剂产品检测评价与脱硝装置性能验收,可代替发电企业对催化剂厂商供货质量起到监督、把关作用。    

高效运维—责任单位为发电企业,负责按照有关规程开展脱硝装置高效运维工作,确保脱硝装置各项运行参数处于设计范围内,对异常运行状况能够及时进行分析判断,对主要设备及常规故障进行及时的检修维护。发电企业仅须专注于本职工作,同时催化剂厂商需基于其供货产品性能保证提供运维说明与指导意见,第三方技术服务单位需基于其技术服务提供高效运维技术咨询。   

提效优化—责任单位为催化剂厂商,负责催化剂寿命到期或排放标准发生变化后的催化剂添加、更换、再生等提效工作,以及针对工程遗留问题或边界条件出现重大变化所导致的脱硝装置优化改造工作。第三方技术服务单位根据其技术服务工作提供技术支撑。   

寿命管理—责任单位为第三方技术服务单位,负责在催化剂全寿命周期内,提供定期的催化剂性能检测、不定期的脱硝装置性能评估、诊断、优化等技术服务工作,在此基础上掌握脱硝催化剂的性能状况,及时诊断分析催化剂运行异常并提出针对性解决措施,预测催化剂寿命趋势并制定催化剂加装/ 更换/ 再生等管理方案,为催化剂提效优化提供技术支撑与指导,从而最大化利用催化剂活性,延长催化剂使用寿命。

报废处置—责任单位为催化剂厂商,负责按照国家有关要求对报废催化剂进行无害化处置。当前国内相关管理体系尚未规范、完善,发电企业对其重要性认识不足,通过明确责任单位,由专业厂商开展催化剂报废处置,能够有效地规避环保风险。

1.2 全寿命管理模式应用效果分析

通过上述分析,可根据近年来发展过程将催化剂管理模式分为以下几类:

早期管理模式—主要应对环保达标排放以及技改工程限期治理要求,在早期大规模工程改造以及催化剂市场供不应求的形势下,仅仅是单纯粗放式的工程阶段设备“买+ 装”模式,缺乏对催化剂产品质量的管控。现行管理模式—鉴于早期管理模式在工程投运后产生的一系列问题,近年来发电企业对催化剂质量加强了管控,初步形成了“买+ 检+ 装+ 不定期检”的模式,但由于缺乏连续性与整体性考虑,未能充分调动各方单位的参与度,责任单位往往在于发电企业,相关工作开展较为被动,难以实现对催化剂全寿命周期的采购质量、运行寿命以及脱硝运维成本的有效管控。

全寿命管理模式—鉴于早期以及当前催化剂管理模式的上述弊端,从产品供货、质量管控、高效运维、提效优化、寿命管理以及报废处置六个部分实施系统、完善、操作性强的催化剂全寿命管理,并分别明确各部分的责任单位,能够有效提升脱硝装置运行可靠性,减少检修维护工作量,延长催化剂寿命,除主动发生必要的提效优化与寿命管理技术服务费用外,催化剂消耗、处置成本以及脱硝装置运维成本均能够得到有效控制,且能够有效避免由于空预器清洗、锅炉降出力甚至停机、脱硫废水增加、粉煤灰销售受限等间接经济损失,因此能够产生显著的环保效益与经济效益。