在當前(qian)燃煤電廠(chang)全面推進超低排放的(de)形勢(shi)下，SCR脫(tuo)硝(xiao)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)運(yun)(yun)行(xing)穩定性(xing)、可靠(kao)(kao)性(xing)、經(jing)(jing)濟(ji)(ji)性(xing)問題日益(yi)凸顯，而開展(zhan)脫(tuo)硝(xiao)催(cui)(cui)(cui)化(hua)劑全壽(shou)命(ming)管理(li)工作是(shi)解決這一(yi)問題的(de)關鍵所在。針對當前(qian)國內催(cui)(cui)(cui)化(hua)劑市(shi)場、脫(tuo)硝(xiao)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)運(yun)(yun)維(wei)、第三(san)方服務現狀(zhuang)，提(ti)出涵蓋(gai)催(cui)(cui)(cui)化(hua)劑全壽(shou)命(ming)周(zhou)期的(de)產(chan)品供貨、質量(liang)管控、高效運(yun)(yun)維(wei)、提(ti)效優化(hua)、壽(shou)命(ming)管理(li)以(yi)及(ji)報廢處置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)全壽(shou)命(ming)管理(li)模式。通過明(ming)確全壽(shou)命(ming)管理(li)各(ge)階段(duan)責任單(dan)位(wei)，實(shi)施相應的(de)質量(liang)控制(zhi)、運(yun)(yun)行(xing)維(wei)護、評估優化(hua)技術，可充(chong)分發揮各(ge)方單(dan)位(wei)的(de)專(zhuan)業特長，實(shi)現脫(tuo)硝(xiao)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)穩定、可靠(kao)(kao)、經(jing)(jing)濟(ji)(ji)運(yun)(yun)行(xing)，產(chan)生顯著(zhu)的(de)環保(bao)效益(yi)與經(jing)(jing)濟(ji)(ji)效益(yi)。
引言
“十二(er)五”以來，燃煤電(dian)廠開展了(le)(le)大規模的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)改造(zao)與(yu)超低排放改造(zao)工(gong)(gong)(gong)作，其(qi)中SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)技(ji)術應(ying)用最為(wei)廣泛。環保工(gong)(gong)(gong)程(cheng)公司陸續通過引進(jin)(jin)、吸收(shou)、消化(hua)(hua)國外SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)技(ji)術，建成了(le)(le)大量(liang)(liang)SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置(zhi)，相應(ying)裝(zhuang)配(pei)了(le)(le)大量(liang)(liang)SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。但由(you)于改造(zao)任(ren)務集中、技(ji)術經驗缺乏、主要設(she)備質量(liang)(liang)管控不(bu)到位、脫(tuo)(tuo)硝(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)質量(liang)(liang)良莠不(bu)齊、發電(dian)企業運(yun)(yun)維經驗與(yu)能(neng)力(li)不(bu)足等原因，部(bu)分工(gong)(gong)(gong)程(cheng)實施過程(cheng)中隱藏的(de)(de)問(wen)題已在(zai)(zai)(zai)投運(yun)(yun)后逐漸顯現(xian)，諸(zhu)如催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)磨損(sun)、堵(du)灰(hui)嚴(yan)重(zhong)、流場分布不(bu)均勻、性(xing)能(neng)指標不(bu)能(neng)達到設(she)計值(zhi)、空預(yu)器堵(du)塞腐蝕等問(wen)題已屢見不(bu)鮮，部(bu)分問(wen)題由(you)于暴露(lu)時(shi)間較(jiao)晚，對(dui)機組安全(quan)(quan)穩定運(yun)(yun)行(xing)形成較(jiao)大影響，并造(zao)成了(le)(le)較(jiao)為(wei)嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)經濟損(sun)失(shi)。在(zai)(zai)(zai)當前燃煤電(dian)廠全(quan)(quan)面推進(jin)(jin)超低排放的(de)(de)形勢(shi)下，對(dui)SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置(zhi)運(yun)(yun)行(xing)穩定性(xing)、可靠性(xing)、經濟性(xing)提(ti)出了(le)(le)更高(gao)的(de)(de)要求，而對(dui)SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)的(de)(de)核(he)心—催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)進(jin)(jin)行(xing)全(quan)(quan)壽(shou)命(ming)周期管控是關鍵所在(zai)(zai)(zai)。在(zai)(zai)(zai)此背景形勢(shi)下，針(zhen)對(dui)當前脫(tuo)(tuo)硝(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)應(ying)用過程(cheng)中存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)問(wen)題，在(zai)(zai)(zai)進(jin)(jin)行(xing)大量(liang)(liang)調研(yan)(yan)分析與(yu)論證的(de)(de)基礎上，對(dui)適(shi)應(ying)我國脫(tuo)(tuo)硝(xiao)應(ying)用現(xian)狀(zhuang)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)全(quan)(quan)壽(shou)命(ming)管理模式(shi)進(jin)(jin)行(xing)研(yan)(yan)究與(yu)應(ying)用，可供后續開展相關工(gong)(gong)(gong)作借鑒及進(jin)(jin)一步(bu)探討。
全壽命管理模式研究
1 .1全壽命管理模式分析(xi)
針對(dui)當前(qian)SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)應用現(xian)狀及存在問(wen)題(ti)，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)全壽(shou)(shou)命(ming)(ming)管(guan)(guan)理(li)(li)不(bu)僅應確保催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)采購成(cheng)本的集約(yue)化(hua)，還(huan)應包括對(dui)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)裝置的高(gao)(gao)效(xiao)性能(neng)管(guan)(guan)控，在此(ci)(ci)基礎上實(shi)現(xian)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)裝置的可靠(kao)、高(gao)(gao)效(xiao)、經濟運行，因此(ci)(ci)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)全壽(shou)(shou)命(ming)(ming)管(guan)(guan)理(li)(li)模式應涵蓋催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)全壽(shou)(shou)命(ming)(ming)周期的產品供貨、質量管(guan)(guan)控、高(gao)(gao)效(xiao)運維(wei)(wei)、提(ti)效(xiao)優(you)化(hua)、壽(shou)(shou)命(ming)(ming)管(guan)(guan)理(li)(li)以(yi)及報廢(fei)處置六個(ge)部分(fen)。同(tong)時催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)全壽(shou)(shou)命(ming)(ming)管(guan)(guan)理(li)(li)不(bu)僅以(yi)發(fa)電企業為主體單位(wei)，還(huan)應包括催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)廠(chang)商與第三(san)方技(ji)術服務單位(wei)作為責(ze)任單位(wei)，通過(guo)明確各方責(ze)任，充(chong)分(fen)發(fa)揮各方專業特長，發(fa)電企業能(neng)夠(gou)獲得(de)質量穩(wen)定可靠(kao)的催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)產品與優(you)質高(gao)(gao)效(xiao)的技(ji)術服務，減(jian)少催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)采購成(cheng)本與運維(wei)(wei)成(cheng)本，實(shi)現(xian)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)全壽(shou)(shou)命(ming)(ming)管(guan)(guan)理(li)(li)的效(xiao)益最大化(hua)。
產品供貨—責任單位為催化劑廠商，負責催化劑產品的選型、配方設計及生產，應以提供優質產品為目的。當前常規的催化劑采購方式為即用即購，一般是在催化劑性能驗收后即完成付款，或預留10%質保金延長至一年時間，但由于催化劑化學壽命往往為3年，實際使用壽命為9年，在壽命周期內的性能管控與剩余活性的充分利用難以有效實現。鑒于當前催化劑采購方式的弊端，全壽命管理可確定某一催化劑廠商負責一定期限內的催化劑產品供應。對于催化劑廠商而言，獲得了長期穩定的供貨訂單，可通過長周期的供貨模式調整其產品供應策略，以盡可能壓縮供貨成本;對于發電企業而言，可通過相關商務條款約束和激勵催化劑廠商提供優質產品。
質量管控—責任單位為第三方技術服務單位，負責按照標準方法開展催化劑檢測評價與脫硝裝置性能驗收，對催化劑產品的質量進行有效管控。通過客觀、公正地進行催化劑產品檢測評價與脫硝裝置性能驗收，可代替發電企業對催化劑廠商供貨質量起到監督、把關作用。
高效運維—責任單位為發電企業，負責按照有關規程開展脫硝裝置高效運維工作，確保脫硝裝置各項運行參數處于設計范圍內，對異常運行狀況能夠及時進行分析判斷，對主要設備及常規故障進行及時的檢修維護。發電企業僅須專注于本職工作，同時催化劑廠商需基于其供貨產品性能保證提供運維說明與指導意見，第三方技術服務單位需基于其技術服務提供高效運維技術咨詢。
提效優化—責任單位為催化劑廠商，負責催化劑壽命到期或排放標準發生變化后的催化劑添加、更換、再生等提效工作，以及針對工程遺留問題或邊界條件出現重大變化所導致的脫硝裝置優化改造工作。第三方技術服務單位根據其技術服務工作提供技術支撐。
壽命管理—責任單位為第三方技術服務單位，負責在催化劑全壽命周期內，提供定期的催化劑性能檢測、不定期的脫硝裝置性能評估、診斷、優化等技術服務工作，在此基礎上掌握脫硝催化劑的性能狀況，及時診斷分析催化劑運行異常并提出針對性解決措施，預測催化劑壽命趨勢并制定催化劑加裝/ 更換/ 再生等管理方案，為催化劑提效優化提供技術支撐與指導，從而最大化利用催化劑活性，延長催化劑使用壽命。
報廢處置—責任單位為催化劑廠商，負責按照國家有關要求對報廢催化劑進行無害化處置。當前國內相關管理體系尚未規范、完善，發電企業對其重要性認識不足，通過明確責任單位，由專業廠商開展催化劑報廢處置，能夠有效地規避環保風險。
1.2 全壽(shou)命(ming)管(guan)理模式應用效果分析
早期管理模式—主要應對環保達標排放以及技改工程限期治理要求，在早期大規模工程改造以及催化劑市場供不應求的形勢下，僅僅是單純粗放式的工程階段設備“買+ 裝”模式，缺乏對催化劑產品質量的管控。現行管理模式—鑒于早期管理模式在工程投運后產生的一系列問題，近年來發電企業對催化劑質量加強了管控，初步形成了“買+ 檢+ 裝+ 不定期檢”的模式，但由于缺乏連續性與整體性考慮，未能充分調動各方單位的參與度，責任單位往往在于發電企業，相關工作開展較為被動，難以實現對催化劑全壽命周期的采購質量、運行壽命以及脫硝運維成本的有效管控。
全壽命管理模式—鑒于早期以及當前催化劑管理模式的上述弊端，從產品供貨、質量管控、高效運維、提效優化、壽命管理以及報廢處置六個部分實施系統、完善、操作性強的催化劑全壽命管理，并分別明確各部分的責任單位，如表1 所示，能夠有效提升脫硝裝置運行可靠性，減少檢修維護工作量，延長催化劑壽命，除主動發生必要的提效優化與壽命管理技術服務費用外，催化劑消耗、處置成本以及脫硝裝置運維成本均能夠得到有效控制，且能夠有效避免由于空預器清洗、鍋爐降出力甚至停機、脫硫廢水增加、粉煤灰銷售受限等間接經濟損失，因此能夠產生顯著的環保效益與經濟效益。
全壽命管理模式效益分析
全壽命管理模式實(shi)施(shi)后，能夠(gou)提升脫硝裝置運(yun)行(xing)穩定性與可靠性，進而可以有效(xiao)的控制(zhi)火電機(ji)組NOx排放量。另外通過延長催(cui)化劑(ji)的實(shi)際使用壽命可減少催(cui)化劑(ji)的更換量，進而可減少廢棄(qi)催(cui)化劑(ji)的處置量，因此具有良好的環保效(xiao)益。
式(shi)中，AC為(wei)(wei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)全(quan)壽命(ming)管(guan)理成(cheng)本(ben)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));n為(wei)(wei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)壽命(ming)周(zhou)期(qi)(qi)(年(nian));Ct為(wei)(wei)第t期(qi)(qi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)采購成(cheng)本(ben)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));Cc為(wei)(wei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)消(xiao)(xiao)耗(hao)成(cheng)本(ben)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));Cs為(wei)(wei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)報廢處置成(cheng)本(ben)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));R為(wei)(wei)還原(yuan)劑(ji)(ji)成(cheng)本(ben)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));E為(wei)(wei)電耗(hao)成(cheng)本(ben)，主要對(dui)應(ying)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置與(yu)空預器阻(zu)力(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));W為(wei)(wei)水耗(hao)成(cheng)本(ben)，對(dui)應(ying)尿素制氨(an)除鹽水消(xiao)(xiao)耗(hao)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));S為(wei)(wei)汽耗(hao)成(cheng)本(ben)，對(dui)應(ying)液氨(an)蒸發、尿素水解、管(guan)道保溫等蒸汽消(xiao)(xiao)耗(hao)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));D為(wei)(wei)提效優(you)(you)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)本(ben)，對(dui)應(ying)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置提效及優(you)(you)化(hua)(hua)(hua)改造費用(yong)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan));M為(wei)(wei)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)壽命(ming)管(guan)理技術(shu)服務(wu)成(cheng)本(ben)，對(dui)應(ying)定期(qi)(qi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)檢測(ce)評價、定期(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置性能評估、不定期(qi)(qi)診(zhen)斷及優(you)(you)化(hua)(hua)(hua)、脫(tuo)(tuo)硝(xiao)運維(wei)與(yu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)管(guan)理技術(shu)咨詢等技術(shu)服務(wu)(萬(wan)元(yuan)(yuan)(yuan))。
以某1000MW機組為例，假設能(neng)(neng)(neng)夠將(jiang)催化劑(ji)化學(xue)壽(shou)命(ming)由(you)3年(nian)延長至3.5年(nian)、節(jie)(jie)(jie)約還原(yuan)劑(ji)耗(hao)量5%、降低脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)及空預器運行(xing)阻(zu)力300Pa，則可(ke)年(nian)節(jie)(jie)(jie)約催化劑(ji)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)50萬(wan)(wan)元(yuan)、還原(yuan)劑(ji)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)40萬(wan)(wan)元(yuan)、能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(水(shui)、電、汽耗(hao))成(cheng)本(ben)(ben)(ben)160萬(wan)(wan)元(yuan)，總計可(ke)節(jie)(jie)(jie)約脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)運行(xing)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)250萬(wan)(wan)元(yuan)/年(nian)。假設國內某發電集團192臺77770MW SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)機組催化劑(ji)統一實(shi)施全壽(shou)命(ming)管理模式(shi)后，基于當前運行(xing)現(xian)狀，通過折(zhe)算(suan)對應裝(zhuang)機的催化劑(ji)采購成(cheng)本(ben)(ben)(ben)、還原(yuan)劑(ji)消耗(hao)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)、能(neng)(neng)(neng)耗(hao)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)，如表2所示，可(ke)節(jie)(jie)(jie)約脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)運行(xing)費用約1.63億元(yuan)/年(nian)。因(yin)此全壽(shou)命(ming)管理模式(shi)實(shi)施后，將(jiang)能(neng)(neng)(neng)夠有效(xiao)提升脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置(zhi)運行(xing)可(ke)靠性、減(jian)少脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置(zhi)運行(xing)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)。
結語
在當前(qian)煤(mei)電(dian)機組全(quan)面推進超低排(pai)放(fang)以及(ji)(ji)環(huan)保(bao)設(she)施進入精細化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)運(yun)維(wei)的(de)(de)(de)形勢(shi)下，現有(you)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)理模式(shi)已無法滿足SCR脫硝裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)運(yun)行穩定性(xing)(xing)(xing)、可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)、經濟(ji)性(xing)(xing)(xing)要(yao)求，開展脫硝催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)全(quan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)管(guan)(guan)理工作已勢(shi)在必行。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)全(quan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)管(guan)(guan)理不僅應(ying)確保(bao)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)采(cai)購成本的(de)(de)(de)集(ji)約化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，還應(ying)包括對(dui)脫硝裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)高效(xiao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)管(guan)(guan)控，在此(ci)基礎上實(shi)現脫硝裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)可(ke)靠、高效(xiao)、經濟(ji)運(yun)行。因此(ci)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)全(quan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)管(guan)(guan)理模式(shi)應(ying)涵蓋催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)全(quan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)周(zhou)期的(de)(de)(de)產品供貨(huo)、質量管(guan)(guan)控、高效(xiao)運(yun)維(wei)、提(ti)效(xiao)優(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)、壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)管(guan)(guan)理以及(ji)(ji)報廢(fei)處(chu)置(zhi)，六(liu)部分既相互(hu)串聯、又相互(hu)融(rong)合。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)廠商負責催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)全(quan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)周(zhou)期的(de)(de)(de)產品供貨(huo)、提(ti)效(xiao)優(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)及(ji)(ji)報廢(fei)處(chu)置(zhi)，第三(san)方(fang)技術服務單位為發電(dian)企業(ye)提(ti)供催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)質量管(guan)(guan)控與(yu)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)管(guan)(guan)理技術服務，發電(dian)企業(ye)專注于(yu)脫硝運(yun)維(wei)。如此(ci)，能(neng)夠充分發揮各(ge)方(fang)單位的(de)(de)(de)專業(ye)特長且操作性(xing)(xing)(xing)較(jiao)強，可(ke)實(shi)現催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)全(quan)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)管(guan)(guan)理效(xiao)益最大(da)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，產生顯著的(de)(de)(de)環(huan)保(bao)效(xiao)益、安全(quan)效(xiao)益以及(ji)(ji)經濟(ji)效(xiao)益。
來源：《技術與信息》
作者：張楊 等
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