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大唐南京環(huán)保科技有限責任公司 黨委委員 副總經(jīng)理 李小海
一、催化劑全壽命管理目的
催化劑全壽命管理即從催化劑全壽命期的視角，運用集成化管理的思想，將催化劑設(shè)計、制造、檢測、運行維護、再生和報廢等方面有機集成，從設(shè)計、校核、催化劑性能檢測、運行維護管理、運行優(yōu)化、人員培訓、加（換）裝（再生）方案選擇、報廢處理方案設(shè)計、實施過程管控等方面進行專業(yè)精細化管理，降低脫硝系統(tǒng)初始資產(chǎn)投入，確保資產(chǎn)運行安全，嚴控資產(chǎn)投運成本，提升資產(chǎn)運行人員專業(yè)素質(zhì)，最大化項目投入產(chǎn)出比，確保脫硝系統(tǒng)長期、高效、安全運行。
二、催化劑全壽命管理工作的內(nèi)容
火電機組脫硝催化劑全壽命技術(shù)管理主要包含三部分工作內(nèi)容，分別為（1）脫硝催化劑設(shè)計采購技術(shù)管理工作；（2）脫硝催化劑運行技術(shù)管理工作；（3）脫硝催化劑更換技術(shù)管理工作。
1、脫硝催化劑設(shè)計采購技術(shù)管理工作
為保證脫硝催化劑設(shè)計參數(shù)針對煤種條件和機組特征進行優(yōu)化，確保脫硝催化劑供貨質(zhì)量達到設(shè)計要求開展檢測及技術(shù)管理工作，工作流程如圖1所示。
圖1 脫硝催化劑設(shè)計采購技術(shù)管理工作流程圖
2、脫硝催化劑運行技術(shù)管理工作
針對運行中脫硝催化劑的性能、質(zhì)量、壽命三方面技術(shù)指標開展檢測和評估工作，建立脫硝催化劑健康狀態(tài)檔案，實現(xiàn)脫硝系統(tǒng)運行中故障的科學診斷和科學處理，建立脫硝催化劑性能和壽命評估預(yù)判體系，做到問題能預(yù)測、事故能避免、故障能處理，確保脫硝催化劑安全、可靠、高效運行。工作流程如圖2所示。
圖2 脫硝催化劑運行技術(shù)管理工作流程圖
3、脫硝催化劑更換技術(shù)管理工作
針對目前脫硝催化劑壽命末期缺少性能質(zhì)量評定手段，而脫硝催化劑更換處置方案包括清洗、再生、報廢等多種技術(shù)，易出現(xiàn)好脫硝催化劑輕易報廢導(dǎo)致的巨大浪費，而問題脫硝催化劑的連續(xù)使用又存在安全風險，因此發(fā)電企業(yè)在運脫硝裝置增加或更換脫硝催化劑時必須提供現(xiàn)有脫硝催化劑的質(zhì)量和性能檢測報告，脫硝催化劑采用再生、更換等方案應(yīng)綜合評估，充分論證。
圖3 脫硝催化劑更換技術(shù)管理工作流程圖
三、催化劑全壽命管理實施細則
1、建立項目檔案
收集原有項目所有技術(shù)資料，涵蓋基礎(chǔ)項目信息、實際運行工況信息、催化劑設(shè)計制作資料、圖紙、技術(shù)協(xié)議、性能試驗報告、催化劑檢測報告、歷史運行數(shù)據(jù)、歷史運行事件記錄、年度檢測報告等資料，并派專業(yè)技術(shù)人員赴現(xiàn)場進行現(xiàn)場評估。錄入項目聯(lián)系人信息、檢修計劃信息、歷史全壽命管理服務(wù)數(shù)據(jù)等，建立《項目用戶檔案》。
2、催化劑設(shè)計方案校核
依據(jù)項目檔案資料，設(shè)計催化劑方案，并對現(xiàn)有方案進行校核，核算安全裕量，測算催化劑工況適應(yīng)能力，提交項目初步評估報告。
3、催化劑性能檢測
對新鮮催化劑、在役催化劑甚至事故催化劑進行性能檢測，測算催化劑化學使用壽命，提交催化劑性能檢測報告。
4、運行、維護、管理
根據(jù)項目初步評估報告結(jié)果，結(jié)合催化劑性能檢測報告，對項目歷史運行事件進行原因分析，如催化劑磨損原因分析、效率不達標原因分析、空預(yù)器堵塞原因分析、氨逃逸超標原因分析、壓降過大原因分析等方面。接入中國大唐集團脫硝催化劑大數(shù)據(jù)分析中心實時運行數(shù)據(jù)，對各項運行參數(shù)進行物料衡算、運行異常預(yù)警、優(yōu)化檢修計劃，提交運行維護管理報告。
5、運行優(yōu)化調(diào)整
依據(jù)運行維護管理報告，提供脫硝系統(tǒng)吹灰器運行控制、最低運行溫度、啟動流程、噴氨系統(tǒng)控制邏輯、停機過程等方面的優(yōu)化運行策略。對脫硝系統(tǒng)進行冷態(tài)流場測試，保證催化劑機械壽命。對SCR系統(tǒng)進行CFD流場模擬、SCR物理模型驗證、噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整等優(yōu)化調(diào)整工作，延長催化劑化學使用壽命。
6、人員培訓
對項目運行人員進行專業(yè)基礎(chǔ)知識能力培訓，并就運行維護管理報告、優(yōu)化調(diào)整方案、具體實施方案等方面進行專業(yè)培訓，讓運行人員掌握一般專業(yè)問題解決能力、運行趨勢分析能力。
7、加（換）裝、再生方案選擇
對壽命末期的催化劑進行性能檢測，并提供催化劑加（換）裝、再生方案設(shè)計咨詢服務(wù)，對多種方案的技術(shù)、經(jīng)濟性進行分析比較，提供項目最優(yōu)化方案。
8、報廢處理方案
對待報廢催化劑進行處置前性能檢測，判定催化劑剩余價值，提供報廢處理方案或?qū)Ψ桨高M行評估，提交報廢處理方案評估報告。
9、實施過程管控
對加（換）裝、再生方案實施過程中的新增催化劑、再生催化劑進行性能評估，審查涉及的各項資質(zhì)文件，扮演業(yè)主工程師、現(xiàn)場監(jiān)理工程師角色，全面協(xié)助業(yè)主管控具體實施過程。
10、專業(yè)化管理服務(wù)末期效果評估
綜合各項關(guān)鍵節(jié)點的報告內(nèi)容，結(jié)合歷史運行時間記錄，對全壽命管理服務(wù)周期內(nèi)的脫硝設(shè)施的運行情況、消缺情況等進行全面總結(jié)。
圖4 脫硝催化劑全壽命管理措施
四、催化劑全壽命管理結(jié)果的運用
通過對全集團開展脫硝催化劑的檢測，掌握各個電廠催化劑的實際性能，可以對脫硝催化劑的技術(shù)監(jiān)督、壽命管理、運行指導(dǎo)等方面起到以下作用：
1、掌握整體性能：通過對SCR反應(yīng)器內(nèi)催化劑整體情況的檢查，并結(jié)合實驗室的理化性能檢測，掌握當前催化劑的真實性能，分析當前催化劑性能能否滿足脫硝系統(tǒng)要求，判定電廠是否存在煤質(zhì)嚴重偏離設(shè)計煤種、吹灰系統(tǒng)運行、流場設(shè)計不合理等現(xiàn)象，評估當前催化劑是否提前失活。
2、進行全壽命管理：對在役催化劑進行壽命管理，預(yù)判催化劑的剩余使用壽命；催化劑化學壽命已到期的，以催化劑檢測結(jié)果支撐催化劑加（換）裝設(shè)計、再生/報廢意見，避免簡單的按催化劑的設(shè)計壽命更換或加裝催化劑，合理的制定催化劑補充/更換/再生策略，最大化利用現(xiàn)有催化劑價值，以達到既滿足脫硝性能要求，又能夠節(jié)約系統(tǒng)生產(chǎn)成本的目的。
3、精準優(yōu)化設(shè)計：對在役脫硝催化劑的歷史性能檢測數(shù)據(jù)進行整理和歸檔，建立催化劑性能數(shù)據(jù)庫。掌握催化劑的實際失活速率及失活原因，摸清真實運行邊界條件，作為運行工況調(diào)整、催化劑設(shè)計選型的重要依據(jù)，修正設(shè)計裕度，優(yōu)化催化劑體積用量，降低催化劑使用成本。
4、評估分析原因：評估催化劑是否存在砷、重金屬、堿金屬等中毒現(xiàn)象，評估催化劑表面是否存在硫酸氫銨粘附情況等，分析催化劑運行異常與煤質(zhì)、燃燒、流場、噴氨等方面的因果關(guān)系。
5、提出解決措施：依據(jù)電廠催化劑評估結(jié)果，提出配煤摻燒意見。針對空預(yù)器差壓及粉煤灰特性變化情況，提出流場及噴氨系統(tǒng)優(yōu)化方案。
脫硝催化劑是火電機組SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的核心，脫硝催化劑性能檢測是脫硝系統(tǒng)生產(chǎn)管理中重要工作之一，也是催化劑加（換）裝、再生處置和脫硝系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的關(guān)鍵依據(jù)。加強脫硝催化劑全壽命檢測對防范運行安全事故、堅守環(huán)保紅線、實現(xiàn)精益化管理有著重要意義。火電機組脫硝催化劑檢測若存在不檢測、檢測標準不高、技術(shù)指標不全面、流于形式、過程管控水平差等突出問題，將嚴重影響脫硝系統(tǒng)安全管控水平和提質(zhì)增效能力。為此，開展火電機組脫硝催化劑檢測管理提升工作，將脫硝催化劑檢測納入脫硝系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督服務(wù)體系，加強脫硝催化劑全壽命檢測，科學指導(dǎo)催化劑的加（換）裝、再生處置及生產(chǎn)運營管理，提升脫硝系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟運行水平具有非常重要的意義。
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