[发明专利]一种火电厂SCR脱硝催化剂寿命预测及更换策略优化方法

说明书

本发明涉及一种火电厂SCR脱硝催化剂寿命预测及更换策略优化方法，包括：将各层催化剂失活方程、脱硝效率方程、反应器脱硝效率方程及第2、3层催化剂入口氨氮比方程建立成数学模型，根据所述数学模型对催化剂寿命进行预测。本发明采用数学建模能够更好的对催化剂寿命进行预测，并改变了传统的始终更换活性最低层催化剂的思路，延长了反应器整体催化剂寿命。

技术领域

本发明属于火电厂大气污染控制技术领域，尤其涉及一种火电厂SCR脱硝催化剂寿命预测及更换策略优化方法。

背景技术

选择性催化还原脱硝技术是目前脱除烟气中氮氧化物最有效、应用最广泛的技术。催化剂是火电厂SCR脱硝系统的核心，其在运行过程中会缓慢失活，及时更换失活催化剂或者加装新催化剂是保证SCR脱硝系统高效经济运行的关键。为了简化催化剂寿命管理计算过程，大部分研究均将反应器入口氨氮摩尔比等于1作为假设条件进行模拟计算，此方法虽简单易行，但与电厂实际运行状态不符，会对催化剂的更换或加装时间设计造成较大的误差。另外，由于对反应器失效时间的评判标准不同，计算得到的催化剂更换时间也有所区别。

发明内容

本发明的目的是提供一种火电厂SCR脱硝催化剂寿命预测及更换策略优化方法，以火电厂实际运行情况为基础，将反应器出口氨逃逸量作为更换或加装催化剂的标准，以真实工况(氨氮摩尔比小于1)为建模条件，并且考虑了反应器间氨氮摩尔比变化的情况，建立了催化剂寿命管理模型,用于得到准确的SCR脱硝催化剂加装、更换时间及策略。

本发明提供了一种火电厂SCR脱硝催化剂寿命预测及更换策略优化方法，包括：将各层催化剂失活方程、脱硝效率方程、反应器脱硝效率方程及第2、3层催化剂入口氨氮比方程建立成数学模型，根据该数学模型对催化剂寿命进行预测。

进一步地，该方法包括如下步骤：

步骤1，利用催化剂活性中试装置并以实际电厂的烟气参数作为测试条件，对SCR反应器内各层催化剂活性进行检测；

步骤2，确定边界条件；所述边界条件包括各层催化剂的出厂活性、SCR反应器出口氨逃逸率、反应器入口氨氮比及SCR脱硝催化剂活性检测过程中所采集的各层催化剂的失活速率、面速度；

步骤3，对第1、2、3层催化剂失活方程、脱硝效率方程，反应器脱硝效率方程，第2、3层催化剂入口氨氮比方程进行数学建模，构建成存在唯一解的非线性方程组，所述建立的非线性方程组中存在第1、2、3层催化剂剩余活性、脱硝效率，催化剂的运行时间，第2、3层催化剂入口氨氮比共9个未知变量；

步骤4，基于迭代法对步骤3中非线性方程组进行求解，得到反应器出口氨逃逸达到3ppm时催化剂的运行时间、各层催化剂的剩余活性、脱硝效率；

步骤5，将步骤3所建数学模型应用于可能的催化剂层加装、更换、换位方案中，对所有可能方案进行步骤4计算，以反应器总的催化剂使用寿命为评价标准，从中获得最优方案；

步骤6，根据步骤5的计算结果，绘制催化剂寿命管理曲线。

进一步地，步骤1包括：

以氨氮摩尔比小于1的真实工况为建模条件，并综合考虑反应器入口氨氮摩尔比以及反应器内部各层催化剂入口氨氮摩尔比变化。

进一步地，步骤3中数学建模过程包括：

利用中试装置并以实际电厂的烟气参数作为测试条件对催化剂进行测量，活性计算式为：

式中：k为催化剂的活性，m/h；M_R为氨氮摩尔比；η为脱硝效率；A_v为催化剂的面速度，m/h；

将上式变形后，得到每层催化剂脱硝效率和催化剂活性的关系为：