目前市场主流的脱硝催化剂有三种型式:蜂窝式、板式和波纹式。波纹式催化剂市场占有率相对较低,还不到5%。一般而言,当烟气中飞灰浓度在50～60g/Nm3,甚至更高时,此时板式催化剂由于其烟气通道截面较蜂窝式大,高飞灰工况下烟气和飞灰的通过性好等优点,选用板式催化剂不易积灰堵塞,运行安全性较高。
脱硝催化剂
但是,当飞灰浓度小于50g/Nm3时,由于板式催化剂几何比表面积比蜂窝式小,同样的工程条件下,板式催化剂用量要比蜂窝式多20%～40%以上,使催化剂初期采购成本增加,同时由于板式催化剂体积大,对反应器等钢结构的要求较高,使得这部分的采购成本也会增加较多。
此时选用蜂窝式催化剂就具有较多的技术优势和成本优势。特别是近年来,随着我国脱硝催化剂产业规模的扩大,有些厂家在引进技术的基础上改进创新,蜂窝式催化剂已在多个飞灰浓度大于50g/Nm3工程中安全运行多年,逐渐打破了高飞灰工况中板式催化剂的垄断地位。
高飞灰工况下脱硝催化剂孔数和截距的选择:
蜂窝式催化剂的设计特点决定,孔数较多的催化剂,其截距较小、壁厚较薄,具有较大的几何比表面积,因此,所需的催化剂工程用量也较少。通常,当蜂窝式催化剂的孔数每增加一级,如:从18×18孔向上增加为19×19孔时,对于同一工程项目,催化剂的设计用量可以减少在5%以上,由此可以节约催化剂采购成本5%以上。
因此,在催化剂方案竞标时,某些催化剂制造商在高飞灰工况下选用孔数较多的催化剂型号,减少工程用量,以此来确保竞争优势。但是,多孔型催化剂,孔径较小,烟气通过性差,在高飞灰条件下,极易发生飞灰的架桥堵灰,催化剂一旦发生飞灰架桥,就会发生“累积”效应,即当催化剂部分孔道发生堵塞时,其他未堵塞的孔道通过的飞灰量急剧增大,整个催化剂都会发生严重堵塞。
当催化剂的脱硝效率等化学性能达不到设计要求时,可以通过调节运行条件,如:适当增加喷氨量,调节烟气流场分布等手段,可以保证催化剂一段时间的正常运行。但是,催化剂堵塞是一种不可逆的严重运行事故,严重时要将催化剂退出反应器进行清理。
由于我国的脱硝系统一般都不设烟气旁路,退出催化剂就必须停炉,这样会给电厂带来较大的安全隐患和经济风险。另外,堵塞催化剂的清理和再生目前只有一部分公司掌握相关技术,而且再生清洗时会不可避免的带来一定的物理损坏,一般约为30%左右,而且再生费用较高。
因此,在高飞灰工况下,无视设计原则,盲目选用多孔型催化剂的做法是不足取的。
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