Scr脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，包括步驟：S1、基于專家數(shù)據(jù)庫提供的不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)和熱力學及化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素，通過預設的仿真運算公式計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命；S2、利用專家數(shù)據(jù)庫提供的實驗室模擬測試數(shù)據(jù)中包括體現(xiàn)不同類型SCR的不同部位的催化劑活性的脫硝效率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的性能指標參數(shù)，與計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算，從而驗證不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命的計算結(jié)果的準確性。
【專利說明】SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法及裝置

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及SCR脫硝系統(tǒng)的【技術(shù)領域】，尤其涉及一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的 判斷方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]SCR(SelectiveCatalyticReduction,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N02還原成N2,而幾乎不發(fā)生NH3的氧化反 應，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)在我國火電廠的廣泛應用，SCR催化劑及脫硝系統(tǒng)的運行管理 問題日益突出。燃煤電廠氮氧化物的脫除普遍采用選擇SCR脫硝系統(tǒng)，所采用的催化劑化 學壽命基本上是按24000小時設計，運行4~6年后，因其失效(或稱失活）而需要更換?？?見，SCR脫硝系統(tǒng)在的催化劑活性是SCR脫硝系統(tǒng)運行的一項重要指標，關(guān)系到SCR脫硝 系統(tǒng)的運行狀況。因此如何準確地檢測SCR脫硝系統(tǒng)的催化劑活性是SCR脫硝系統(tǒng)的一 個重要問題。
[0004]目前，判斷脫硝催化劑的壽命是采用實驗室的模擬實驗決定的，通過抽取若干催 化劑，切開一小段催化劑，放進反應爐中通過一系列的模擬氣氛，檢測該催化劑的相關(guān)催化 效率數(shù)據(jù)，判斷該催化劑的使用壽命。由于SCR在煙道中的溫度、煙氣氣氛等均不是均勻 的，所以取得的催化劑樣品是否具有代表性是很受到懷疑的，導致取樣檢測結(jié)果作為整個 SCR的壽命判斷也是不準確的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法及裝置，能有效準 確判斷出不同類型的SCR中各部位的催化劑壽命，從而提高SCR催化劑的利用率。
[0006] 本發(fā)明提供了一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，包括步驟： 51、 基于專家數(shù)據(jù)庫提供的不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)和熱力學及 化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素，通過預設的仿真運算公式 計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命； 52、 利用專家數(shù)據(jù)庫提供的實驗室模擬測試數(shù)據(jù)中包括體現(xiàn)不同類型SCR的不同部位 的催化劑活性的脫硝效率、S02/S03轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的性能指標參數(shù)，與計算 出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算，從而驗證不同類型SCR 的不同部位的催化劑壽命的計算結(jié)果的準確性。 作為上述方案的改進，在所述步驟Sl和S2之間還包括步驟： S11、利用修正系數(shù)對計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行修 正調(diào)整；步驟S2中所述與計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合 運算具體為：與計算出來的且經(jīng)過修正后的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命。
[0007] 作為上述方案的改進，步驟Sl中所述預設的仿真運算公式為： P=k/AV 其中：k代表催化劑的組分、幾何結(jié)構(gòu)以及煙氣特征；AV代表催化劑單位反應面積所對 應的煙氣量。
[0008] 作為上述方案的改進，步驟Sl中所述不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參 數(shù)包括催化劑的活性溫度參數(shù)、包括但不限于孔徑、比表面積、孔隙率和比孔體積、平均孔 徑和孔徑分布的幾何特性參數(shù)、機械強度參數(shù)以及化學成分含量。
[0009] 作為上述方案的改進，所述催化劑為蜂窩式催化劑。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置，包括： 專家數(shù)據(jù)庫，用于提供不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)； 熱力學及化學反應計算庫，用于提供關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素； 仿真技術(shù)引擎，包括催化劑壽命計算模塊和催化劑壽命驗證模塊，其中： 所述催化劑壽命計算模塊基于專家數(shù)據(jù)庫提供的不同類型的SCR在整個運行周期中 的各種參數(shù)和熱力學及化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素，通 過預設的仿真運算公式計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命； 所述催化劑壽命驗證模塊利用專家數(shù)據(jù)庫提供的實驗室模擬測試數(shù)據(jù)中包括體現(xiàn)不 同類型SCR的不同部位的催化劑活性的脫硝效率、S02/S03轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的 性能指標參數(shù)，與計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算， 從而驗證不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命的計算結(jié)果的準確性。 作為上述方案的改進，所述仿真技術(shù)引擎還包括催化劑壽命修正模塊，所述催化劑壽 命修正模塊利用修正系數(shù)對計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行 修正調(diào)整；步驟S2中所述與計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行 擬合運算具體為：與計算出來的且經(jīng)過修正后的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽 命。
[0011] 作為上述方案的改進，所述預設的仿真運算公式為： P=k/AV 其中：k代表催化劑的組分、幾何結(jié)構(gòu)以及煙氣特征；AV代表催化劑單位反應面積所對 應的煙氣量。
[0012] 作為上述方案的改進，所述不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)包括催 化劑的活性溫度參數(shù)、包括但不限于孔徑、比表面積、孔隙率和比孔體積、平均孔徑和孔徑 分布的幾何特性參數(shù)、機械強度參數(shù)以及化學成分含量。
[0013] 作為上述方案的改進，所述催化劑為蜂窩式催化劑。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法及裝置通過 基于不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)和煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素 計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命，并通過不同類型SCR的不同部位的催化劑 活性的脫硝效率、S02/S03轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的性能指標參數(shù)來驗證該催化劑壽 命，從而提高計算結(jié)果的準確性。有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中單純依靠取樣模擬檢測結(jié)果作為 整個SCR的壽命判斷的準確性低的問題，提高不同類型的SCR中各部位的催化劑壽命的計 算結(jié)果，從而提高SCR催化劑的利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例1中一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法的流程示意 圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明實施例2中一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法的流程示意 圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明實施例3中一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018] 圖4是本發(fā)明實施例4中一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020] 實施例1 參見圖1，是本發(fā)明實施例提供的一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法的流程示 意圖。該SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法包括步驟： 5101、 基于專家數(shù)據(jù)庫提供的不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)和熱力學 及化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素，通過預設的仿真運算公 式計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命； 5102、 利用專家數(shù)據(jù)庫提供的實驗室模擬測試數(shù)據(jù)中包括體現(xiàn)不同類型SCR的不同 部位的催化劑活性的脫硝效率、S02/S03轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的性能指標參數(shù)，與 計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算，從而驗證不同類型 SCR的不同部位的催化劑壽命的計算結(jié)果的準確性。
[0021] 具體的，在步驟SlOl中，通過以下預設的仿真運算公式來計算出不同類型SCR的 不同部位的催化劑壽命： P=k/AV 其中：k代表催化劑的組分、幾何結(jié)構(gòu)以及煙氣特征；AV代表催化劑單位反應面積所對 應的煙氣量。即，k包括了不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)和熱力學及化學 反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素。P值代表整個SCR的性能的一 個綜合表征值，P值越大，表示SCR的脫硝能力越大，也是證明催化劑的使用時間（壽命）越 長。
[0022] 其中，不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)包括催化劑的活性溫度參 數(shù)、包括但不限于孔徑、比表面積、孔隙率和比孔體積、平均孔徑和孔徑分布的幾何特性參 數(shù)、機械強度參數(shù)以及化學成分含量： I. 1活性溫度 催化劑的活性溫度范圍是最重要的指標。反應溫度不僅決定反應物的反應速度，而且 決定催化劑的反應活性。如V205-W03/Ti02催化劑，反應溫度大多設在28(T420°C之間。 由于在SCR整個溫度場并不是均勻的，如果溫度過低，反應速度慢，甚至生成不利于NOx 降解的副反應；如溫度過高，則會出現(xiàn)催化劑活性微晶高溫燒結(jié)的現(xiàn)象，溫度是整個化學催 化反應的關(guān)鍵因素。
[0023] L2幾何特性參數(shù) 1. 2. 1孔徑 催化劑的一個重要指標，通常以P表示。其大小直接影響到催化反應的壓降和反應 停留時間，同時還會影響催化劑孔道是否會發(fā)生堵塞。對蜂窩式催化劑，如蜂窩孔寬度為 (孔徑）為d，催化劑內(nèi)壁壁厚為t，貝U: p=d+t 由于SCR裝置一般安裝在空預器之前，飛灰濃度可大于15g/m3(干，標態(tài)），如果催 化劑間隙過小，就會造成飛灰堵塞，從而阻止煙氣與催化劑接觸，效率下降，磨損加重。 一般情況下，蜂窩式催化劑堵灰要比平板式嚴重些，需要適當?shù)丶哟罂讖?。蜂窩式催化 劑節(jié)距一般在6. 3~9. 2mm之間。
[0024] 1. 2. 2比表面積 比表面積是指單位質(zhì)量催化劑所暴露的總表面積，或用單位體積催化劑所擁有的表 面積來表示。由于脫硝反應是一個多相催化反應，且發(fā)生在固體催化劑的表面，所以催化 劑表面積的大小直接影響到催化活性的高低，將催化劑制成高度分散的多孔顆粒為反應 提供了巨大的表面積。一般在427?860m2/m3。
[0025] 1. 2. 3孔隙率和比孔體積 孔隙率是催化劑中孔隙體積與整個顆粒體積之比?？紫堵适谴呋瘎┙Y(jié)構(gòu)最直接的一個 量化指標，決定了孔徑和比表面積的大小。一般催化劑的活性隨孔隙率的增大而提高， 但機械強度會隨之下降。
[0026] 比孔體積指單位質(zhì)量催化劑的孔隙體積。
[0027] 1. 2. 4平均孔徑和孔徑分布 通常所說的孔徑是由實驗室測得的比孔體積與比表面相比得到的平均孔徑。催化劑中 的孔徑分布很重要，反應物在微孔中擴散時，如果各處孔徑分布不同，會表現(xiàn)出差異很大 的活性，只有大部分孔徑接近平均孔徑時，效果最佳。
[0028] 1. 3機械強度參數(shù) 主要體現(xiàn)了催化劑抵抗氣流產(chǎn)生的沖擊力、摩擦力、耐受上層催化劑的負荷作用、溫度 變化作用、及相變應力作用的能力。機械強度參數(shù)共有3個指標，即軸向機械強度、橫向 機械強度和磨耗率。前2個分別是指單位面積催化劑在軸向和橫向可承受的重量。磨耗 率則是用一定的試驗儀器和方法測定得到的單位質(zhì)量催化劑在特定條件小的損耗值，用 于比較不同催化劑的抗磨損能力。
[0029] 1. 4化學成分含量 即指活性組分及載體，如V205-W03/Ti02催化劑中各成分的質(zhì)量百分數(shù)。這其中關(guān)鍵 為起催化作用的量，助催化與載體的配比量也同樣重要。根據(jù)不同用戶的情況，含量會有 所不同。一般情況下，V205占1%?5%，W03占5%?10%，Ti02占其余絕大部分比例。
[0030] 而熱力學及化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素具體 如下： 2. 1煙氣流量模型 應用鍋爐理論煙氣量的計算公式，計算SCR的煙氣量，由于計算與實際的煙氣量存在

【權(quán)利要求】
1. 一種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，其特征在于，包括步驟： 51、 基于專家數(shù)據(jù)庫提供的不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)和熱力學及 化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素，通過預設的仿真運算公式 計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命； 52、 利用專家數(shù)據(jù)庫提供的實驗室模擬測試數(shù)據(jù)中包括體現(xiàn)不同類型SCR的不同部位 的催化劑活性的脫硝效率、S02/S03轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的性能指標參數(shù)，與計算 出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算，從而驗證不同類型SCR 的不同部位的催化劑壽命的計算結(jié)果的準確性。
2. 如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，其特征在于，在所述步 驟Sl和S2之間還包括步驟： S11、利用修正系數(shù)對計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行修 正調(diào)整；步驟S2中所述與計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合 運算具體為：與計算出來的且經(jīng)過修正后的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命。
3. 如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，其特征在于，步驟Sl中 所述預設的仿真運算公式為： P=k/AV 其中：k代表催化劑的組分、幾何結(jié)構(gòu)以及煙氣特征；AV代表催化劑單位反應面積所對 應的煙氣量。
4. 如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，其特征在于，步驟Sl中 所述不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)包括催化劑的活性溫度參數(shù)、包括但不 限于孔徑、比表面積、孔隙率和比孔體積、平均孔徑和孔徑分布的幾何特性參數(shù)、機械強度 參數(shù)以及化學成分含量。
5. 如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷方法，其特征在于，所述催化 劑為蜂窩式催化劑。
6. -種SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置，其特征在于，包括： 專家數(shù)據(jù)庫，用于提供不同類型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)； 熱力學及化學反應計算庫，用于提供關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素； 仿真技術(shù)引擎，包括催化劑壽命計算模塊和催化劑壽命驗證模塊，其中： 所述催化劑壽命計算模塊基于專家數(shù)據(jù)庫提供的不同類型的SCR在整個運行周期中 的各種參數(shù)和熱力學及化學反應計算庫提供的關(guān)于煙道的各種熱力參數(shù)以及化學因素，通 過預設的仿真運算公式計算出不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命； 所述催化劑壽命驗證模塊利用專家數(shù)據(jù)庫提供的實驗室模擬測試數(shù)據(jù)中包括體現(xiàn)不 同類型SCR的不同部位的催化劑活性的脫硝效率、S02/S03轉(zhuǎn)化率、NH3逃逸率以及壓降的 性能指標參數(shù)，與計算出來的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算， 從而驗證不同類型SCR的不同部位的催化劑壽命的計算結(jié)果的準確性。
7. 如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置，其特征在于，所述仿真 技術(shù)引擎還包括催化劑壽命修正模塊，所述催化劑壽命修正模塊利用修正系數(shù)對計算出來 的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行修正調(diào)整；步驟S2中所述與計算出來的 不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命進行擬合運算具體為：與計算出來的且經(jīng)過修 正后的不同類型SCR的不同部位的所述催化劑壽命。
8. 如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置，其特征在于，所述預設的 仿真運算公式為： P=k/AV 其中：k代表催化劑的組分、幾何結(jié)構(gòu)以及煙氣特征；AV代表催化劑單位反應面積所對 應的煙氣量。
9. 如權(quán)利要求6所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置，其特征在于，所述不同類 型的SCR在整個運行周期中的各種參數(shù)包括催化劑的活性溫度參數(shù)、包括但不限于孔徑、 比表面積、孔隙率和比孔體積、平均孔徑和孔徑分布的幾何特性參數(shù)、機械強度參數(shù)以及化 學成分含量。
10. 如權(quán)利要求1所述的SCR脫硝系統(tǒng)催化劑壽命的判斷裝置，其特征在于，所述催化 劑為蜂窩式催化劑。
【文檔編號】G06F19/00GK104318120SQ201410620990
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】鞏延果, 劉洋, 李鋒剛, 黎志威 申請人:廣東科立恩環(huán)?？萍加邢薰?br>