摘 要：催化剂是燃煤电站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。以氨逃逸量为评判标准，基于SCR 反应器的基础模型和催化剂失活模型，建立了符合脱硝工况实际的催化剂寿命管理模型。该模型以氨氮摩尔比小于1 的真实工况为建模条件，综合考虑了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，经与实际催化剂失活时间进行比较，证明所建模型准确，假设催化剂运行工况恰当。在此基础上，根据催化剂更换或者加装情况，给出12种可能的催化剂管理方案，并以催化剂使用寿命为评价标准，从中获得了最优方案。

0 引言

选择性催化还原（SCR）技术已是燃煤电厂最为成熟和广泛使用的烟气脱硝技术[1]。在SCR脱硝装置的运行过程中，催化剂活性会受到物理变化和化学作用的影响而逐渐衰减，需要周期性地增加或者更换催化剂层来维持反应器的脱硝性能[2]。目前，国内外已有一些学者对SCR 脱硝催化剂的寿命管理进行过研究。文献[3-4]总结了SCR 催化剂的失活机理，并针对不同失活原因提出了生产、运行、维护等方面应采取的催化剂寿命管理措施；文献[5]对采用不同评价标准管理催化剂方案的特点进行分析，并给出了更换新催化剂和使用再生催化剂的优缺点；文献[6]利用催化剂失活模型和SCR 烟气脱硝反应过程的数学模型，对反应器的设计进行了模拟分析，发现采取较大氨氮摩尔比可减少催化剂用量。另外，也有学者建立了催化剂寿命管理系统，如文献[7]开发了包含催化剂性能检测和预测模块的C/S 架构催化剂综合分析管理系统，并建立了催化剂特征数据库； 文献[8]为优化整个机组的经济运行并保证氮氧化物（NOx）排放量最小，提供了一种包括更换催化剂时间表的生成模块和优化模块的数学管理方法。

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。为了得到准确的SCR 脱硝催化剂寿命管理方案，本文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添加催化剂的标准， 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，推导出了反应器整体脱硝效率随时间变化的公式并建立了寿命管理模型，计算并比较了12 种可能的管理方案，获得了最优方案。

1 催化剂寿命管理模型建立

1.1 催化剂活性的测量

催化剂活性（K）可衡量催化剂在特定烟气温度和烟气流量下对NOx 的处理能力。准确了解催化剂活性是预测催化剂寿命和提供SCR反应器