Scr脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法及其系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率；根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；根據(jù)所述催化劑的壽命獲取在各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本；根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案；根據(jù)所述更新方案對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行更新。本發(fā)明能夠確定催化劑更新的準(zhǔn)確時(shí)間，保證SCR脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及SCR脫硝系統(tǒng)的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，以及一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]SCR(Selective Catalytic Reduction,選擇性催化還原法)的原理是在催化劑作用下，還原劑NH3在290-400°C下將NO和NO2還原成N2,而幾乎不發(fā)生NH3的氧化反應(yīng)，從而提高了 N2的選擇性，減少了 NH3的消耗。
[0003]隨著SCR脫硝系統(tǒng)在我國(guó)火電廠的廣泛應(yīng)用，SCR催化劑及脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行管理問(wèn)題日益突出。SCR脫硝系統(tǒng)在的催化劑活性是SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要指標(biāo)，關(guān)系到SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。因此催化劑的及時(shí)更新是SCR脫硝系統(tǒng)的一個(gè)重要問(wèn)題，不僅關(guān)系到SCR脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也關(guān)系到成本的控制。
[0004]常用的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新方法是對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行取樣，對(duì)催化劑試樣進(jìn)行測(cè)試，估算催化劑的活性，從而根據(jù)催化劑試樣的活性決定是否進(jìn)行催化劑更新。
[0005]然而，這樣的更新方法需要不斷對(duì)催化劑進(jìn)行取樣測(cè)試，而在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，只有在停機(jī)檢修的時(shí)候才能夠?qū)Υ呋瘎┻M(jìn)行取樣。因此上述方法只能停機(jī)檢修的時(shí)候才能夠根據(jù)催化劑取樣的試樣活性判斷是否進(jìn)行更新，而無(wú)法確定催化劑更新的準(zhǔn)確時(shí)間，如果催化劑在兩次取樣時(shí)間之間活性降低需要更新，根據(jù)上述方法將無(wú)法處理，可能導(dǎo)致這段時(shí)間內(nèi)SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行不正常。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述【背景技術(shù)】中存在的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新方法無(wú)法確定催化劑更新的準(zhǔn)確時(shí)間的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠確定催化劑更新的準(zhǔn)確時(shí)間的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法。
[0007]一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，包括以下步驟:
[0008]計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率；
[0009]根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；
[0010]根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；
[0011]根據(jù)所述催化劑的壽命獲取在各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本；
[0012]根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案；
[0013]根據(jù)所述更新方案對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行更新。
[0014]本發(fā)明的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法首先檢測(cè)催化劑的失活速率。根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；然后根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；獲取各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本，選擇合適的催化劑更新方案來(lái)進(jìn)行催化劑更新。只需要根據(jù)催化劑的失活速率預(yù)測(cè)反應(yīng)器的潛能和催化劑的壽命，就能夠準(zhǔn)確確定反應(yīng)器的性能不足之前的催化劑更新時(shí)間，從而確定合適的催化劑更新方案，以便合理調(diào)度SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行以及催化劑更新。
[0015]本發(fā)明的目的還在于提供一種與上述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法對(duì)應(yīng)的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)。
[0016]一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)，包括:
[0017]失活運(yùn)算模塊，用于計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率；
[0018]活性預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；
[0019]潛能運(yùn)算模塊，用于根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；
[0020]成本獲取模塊，用于根據(jù)所述催化劑的壽命獲取在各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本；
[0021]選擇模塊，用于根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案；
[0022]更新模塊，用于根據(jù)所述更新方案對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行更新。
[0023]本發(fā)明的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)中，所述失活運(yùn)算模塊檢測(cè)催化劑的失活速率。所述活性預(yù)測(cè)模塊根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；所述潛能運(yùn)算模塊根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；所述成本獲取模塊獲取各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本，所述選擇模塊選擇合適的催化劑更新方案以便所述更新模塊進(jìn)行催化劑更新。只需要根據(jù)催化劑的失活速率預(yù)測(cè)反應(yīng)器的潛能和催化劑的壽命，就能夠準(zhǔn)確確定反應(yīng)器的性能不足之前的催化劑更新時(shí)間，從而確定合適的催化劑更新方案，以便合理調(diào)度SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行以及催化劑更新。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法的流程示意圖；
[0025]圖2是SCR脫硝反應(yīng)器的催化劑布置示意圖；
[0026]圖3至圖5分別是三種催化劑更新方案中SCR潛能、氨逃逸隨著運(yùn)行時(shí)間的變化曲線示意圖；
[0027]圖6本發(fā)明SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法的流程示意圖。
[0029]所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，包括以下步驟:
[0030]S101，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率；
[0031]S102，根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；
[0032]S103，根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；
[0033]S104，根據(jù)所述催化劑的壽命獲取在各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本；[0034]S105，根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案；
[0035]S106，根據(jù)所述更新方案對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行更新。
[0036]本發(fā)明的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法首先檢測(cè)催化劑的失活速率。根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；然后根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命；獲取各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本，選擇合適的催化劑更新方案來(lái)進(jìn)行催化劑更新。只需要根據(jù)催化劑的失活速率預(yù)測(cè)反應(yīng)器的潛能和催化劑的壽命，就能夠準(zhǔn)確確定反應(yīng)器的性能不足之前的催化劑更新時(shí)間，從而確定合適的催化劑更新方案，以便合理調(diào)度SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行以及催化劑更新。
[0037]對(duì)于上述步驟S101，可對(duì)通過(guò)檢測(cè)獲取所述催化劑的活性隨催化劑與反應(yīng)物的累積接觸時(shí)間變化的規(guī)律，來(lái)計(jì)算獲取所述催化劑的失活速率。例如可定期對(duì)催化劑取樣，并對(duì)試樣進(jìn)行活性計(jì)算，然后根據(jù)取樣時(shí)間和試樣活性確定催化劑的活性隨時(shí)間變化的規(guī)律。包括以下步驟:
[0038]在催化劑使用的過(guò)程中對(duì)每層的催化劑定期取樣；
[0039]在模擬煙氣條件下測(cè)量 催化劑試樣的活性，再根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)求解催化劑的失活方程:
[0040]rk = -dk/dtc
[0041]式中，rk為催化劑的失活速率；t。為催化劑與反應(yīng)物的累計(jì)接觸時(shí)間，k為催化劑活性。
[0042]對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行取樣時(shí)，優(yōu)選在機(jī)組停機(jī)檢修停機(jī)時(shí)進(jìn)行催化劑取樣，然后在系統(tǒng)之外對(duì)催化劑試樣進(jìn)行活性檢測(cè)，得到催化劑的活性。
[0043]在計(jì)算獲得催化劑活性時(shí)，可通過(guò)業(yè)內(nèi)各種通常的活性檢測(cè)方法對(duì)所述催化劑樣本進(jìn)行活性檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述催化劑樣本進(jìn)行活性檢測(cè)，獲得催化劑活性的步驟包括:
[0044]獲取對(duì)所述催化劑樣本進(jìn)行活性檢測(cè)時(shí)使用的模擬煙氣流量，以及催化劑樣本表面積，將所述模擬煙氣流量以及催化劑樣本表面積代入以下公式，計(jì)算活性檢測(cè)的面速度:
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，其特征在于，包括以下步驟: 計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率； 根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)； 根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命； 根據(jù)所述催化劑的壽命獲取在各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本； 根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案； 根據(jù)所述更新方案對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行更新。
2.如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，其特征在于，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率的步驟包括: 對(duì)每層的催化劑定期取樣； 在模擬煙氣條件下測(cè)量催化劑試樣的活性，再根據(jù)以下公式求解催化劑的失活速率: rk = _dk/ dtc 式中，rk為催化劑的失活速率；tc為催化劑與反應(yīng)物的累計(jì)接觸時(shí)間，k為催化劑活性。
3.如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，其特征在于，根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述 SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)的步驟包括: 根據(jù)以下公式計(jì)算所述催化劑的活性: k = k0exp (-At) 式中，k為催化劑活性，kO為催化劑的初始活性，A為失活速率，t為催化劑與反應(yīng)物的累計(jì)接觸時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，其特征在于，根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命的步驟包括: 獲取各層催化劑入口氨氮比，各層催化劑進(jìn)口煙氣流量，以及各層催化劑表面積，根據(jù)以下公式獲取各層催化劑的脫硝效率:
' _A_
l-e AVl, >1.0
"iH f
Yi l-e ，Yi <1.0.V J 其中，ni為第i層催化劑的脫硝效率，Yi為第i層催化劑入口氨氮比，Ki為第i層


_ V.催化劑活性，AVi為第i層催化劑的面速度，并且，AVi = -J Vi為第i層催化劑




i進(jìn)口煙氣流量，Ai為第i層催化劑表面積； 根據(jù)下述公式獲取SCR脫硝系統(tǒng)反應(yīng)器出口的NOx濃度和氨逃逸率:n
5.如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選方法，其特征在于，根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案的步驟包括: 根據(jù)下式計(jì)算所述催化劑更新方案下SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本F (t):
F (t) = C (t) +P (t) +E (t)
其中，C(t) = C1 (t) +C2 (t) +C3 (t) +C4 (t) ；P(t) = P1 (t) +P2 (t) ；E(t) = E1 (t) ;C1 (t)為購(gòu)買新催化劑的費(fèi)用、C2 (t)為再生催化劑費(fèi)用、C3(t)安裝催化劑費(fèi)用、C4 (t)處置廢棄催化劑的費(fèi)用為液氨費(fèi)用、P2(t)為引風(fēng)機(jī)增加的電耗E1(t)為NO減排成本； 根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本較低的催化劑更新方案。
6.一種SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)，其特征在于，包括: 失活運(yùn)算模塊，用于計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑的失活速率； 活性預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述催化劑的失活速率，對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)中的催化劑進(jìn)行活性預(yù)測(cè)；潛能運(yùn)算模塊，用于根據(jù)活性預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述SCR脫硝系統(tǒng)的潛能和催化劑的壽命; 成本獲取模塊，用于根據(jù)所述催化劑的壽命獲取在各個(gè)催化劑更新方案下催化劑的更新成本； 選擇模塊，用于根據(jù)所述催化劑的更新成本，選擇所述催化劑更新方案； 更新模塊，用于根據(jù)所述更新方案對(duì)所述SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑進(jìn)行更新。
7.如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)，其特征在于，所述失活運(yùn)算模塊對(duì)每層的催化劑定期取樣，并在模擬煙氣條件下測(cè)量催化劑試樣的活性，再根據(jù)以下公式求解催化劑的失活速率:
rk = _dk/ dtc式中，rk為催化劑的失活速率；tc為催化劑與反應(yīng)物的累計(jì)接觸時(shí)間，k為催化劑活性。
8.如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)，其特征在于，所述活性預(yù)測(cè)模塊根據(jù)以下公式計(jì)算所述催化劑的活性:
k = k0exp (-At) 式中，k為催化劑活性，kO為催化劑的初始活性，A為失活速率，t為催化劑與反應(yīng)物的累計(jì)接觸時(shí)間。
9.如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)，其特征在于，所述潛能運(yùn)算模塊獲取各層催化劑入口氨氮比，各層催化劑進(jìn)口煙氣流量，以及各層催化劑表面積，根據(jù)以下公式獲取各層催化劑的脫硝效率:

l-e AVi, Yi >1.0
Vi =< f

Yi l-e AVi，Xi < 1.0.V J 其中，ni為第i層催化劑的脫硝效率，Yi為第i層催化劑入口氨氮比，Ki為第i層

—V.催化劑活性，AVi為第i層催化劑的面速度，并且，d ^ = -J- Vi為第i層催化劑進(jìn)





I口煙氣流量，Ai為第i層催化劑表面積； 根據(jù)下述公式獲取SCR脫硝系統(tǒng)反應(yīng)器出口的NOx濃度和氨逃逸率:




Tl
Cvn t = Cvn.Vfi1-rj)AOx.0utNOx,In Ji XtI




i= l

nCNH3,out=rCNOx,mn(1_^)

/=1 其中，CNOx, in為NOx進(jìn)口濃度，CNOx, out為NOx出口濃度，\為反應(yīng)器進(jìn)口氨氮比； 根據(jù)以下公式獲取催化劑的潛能:



V-RPi =—AVi 其中，RPi為第i層催化劑的潛能，Ki為第i層催化劑活性，AVi為第i層催化劑的面速度； 根據(jù)所述催化劑的潛能以及所述SCR脫硝系統(tǒng)反應(yīng)器出口的NOx濃度和氨逃逸率，判斷催化劑壽命。
10.如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑更新篩選系統(tǒng)，其特征在于，所述選擇模塊根據(jù)下式計(jì)算所述催化劑更新方案下SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本F (t):
F (t) =C (t) +P (t) +E (t)
其中，C(t) = C1 (t) +C2 (t) +C3 (t) +C4 (t) ；P(t) = P1 (t) +P2 (t) ；E(t) = E1 (t) -,C1 (t)為購(gòu)買新催化劑的費(fèi)用、C2 (t)為再生催化劑費(fèi)用、C3(t)安裝催化劑費(fèi)用、C4 (t)處置廢棄催化劑的費(fèi)用為液氨費(fèi)用、P2(t)為引風(fēng)機(jī)增加的電耗^(t)為NO減排成本； 根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本較低的催化劑更新方案。
【文檔編號(hào)】B01D53/88GK103605877SQ201310329216
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】李德波 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院