脱硝催化剂性能检测中的危险因素分析

谢兴星 王铮 徐成 李小海（大唐南京环保科技有限责任公司， 江苏 南京 211111）

脱硝催化剂性能检测中的危险因素分析

谢兴星 王铮 徐成 李小海（大唐南京环保科技有限责任公司， 江苏 南京 211111）

根据脱硝催化剂性能检测的特点，对检测的准备和测试过程中原料气状态、制样过程和操作条件等方面进行危险因素分析。指出检测中存在爆炸、中毒、外伤、设备损伤等不可忽视的安全隐患，应引起企业和检测人员的重视。催化剂性能检测必须符合安全规范要求，采取必要的预防和应急措施，防患于未然。

脱硝催化剂；性能；检测；危险因素；预防

随着“十二五”期间环保部对氮氧化物排放控制要求的进一步提高，选择性催化还原法（SCR）已被广泛地应用于火电厂的烟气脱硝［1-3］。为了强化对催化剂的产品质量和运行状况的持续跟踪，一些较大的发电企业和催化剂制造商相继建立了大型的脱硝催化剂工艺性能评价实验室，对催化剂脱硝效率、活性、SO2/SO3转化率、氨逃逸以及压降等指标进行检测［4，5］。但在操作中也存在着一定程度的危险性因素，必须引起企业和检测人员的高度重视。本文结合实际运行情况，对脱硝催化剂工艺性能检测中相关危险因素进行以下分析。

1　检测准备中的危险因素

实验操作之前对气瓶间进行巡检，如果气体压力不足3 bar需及时更换气瓶。除普通气瓶间N2和O2外，特别要注意特气间CH4、NO、NH3、SO2和SO3以及等气体工作状态是否正常。这些气体中CH4属于一级可燃气体、NH3属于二级可燃气体。

表1　部分可燃气体的爆炸极限

部分可燃气体爆炸极限如表1所示。可以发现，脱硝催化剂检测危险性当中，相关气体的爆炸性较强。而原料气中NO、NH3、SO2和SO3等气体均为吸入有毒或液化后皮肤接触有腐蚀性，这类气体在实验检测中使用最为频繁，一旦发生泄漏将成实验室最主要的危险因素。在实验安装相关气体检测报警仪，可以有效检测实验室室内和设备内部可燃或有毒气体含量并超限报警。而实验室检测人员需加强对实验室原料气体性质的了解，做好接触控制和个体防护，熟悉相应的消防和急救措施。

蜂窝式催化剂应选取无明显物理损伤的完整单元体作为测试样品。平板式催化剂应按截面尺寸为（150mm±3mm）×（150mm±3mm）进行裁切，试样长度与催化剂模块的原始高度保持一致［6］。在使用剪板机时，需要一个人在前方操作，一人在后方进行尺寸的调整和样品的收集。需要注意的是，在前面的人员操作的时候，后方人员不得操作；在后方人员操作的时候，前方人员不得操作，最大程度上避免被锋利刀片误伤。在样品放置的时候，操作人员不可将手置于横梁下方，剪板机下刀的时候横梁将下落，防止手指被压受伤。此外，检测人员在样品制备过程中需佩戴防割手套和防尘口罩，防治手指割伤和催化剂粉尘吸入。

2　检测过程中的危险因素

脱硝催化剂工艺特性指标的检测应采用专门的测试装置，装置流程见图1。为了保证催化剂活性检测数据的准确性和可靠性，检测过程中必须严格按照有关产品试验方法中规定的组分、流量、温度等烟气条件进行操作。当条件出现波动时，须及时频繁地予以调节，使之稳定。同时较其他化工产品的检测而言，脱硝催化剂工艺性能的检测时间长、温度高，且工艺复杂，测试过程存在着诸多安全隐患。

2.1高温运行的危险

脱硝催化剂检测温度通常为280～450℃。测试过程中意外飞温（温度过高）会导致催化剂烧结，造成晶体颗粒增大，微孔数量减少，比表面积下降，使得活性位大量减少，催化剂活性下降，影响实验准确性［7-9］。检测中由于操作温度较高，同时也会带来一些安全隐患。

（1）高温的表面易引起与之接触的可燃物着火；

图1　脱硝催化剂工艺特性指标测试装置流程图

（2）高温下的可燃性气体混合物，一旦空气进入系统与之混合并达到爆炸极限时，极易在设备和管道内发生爆炸；

（3）温度已达到或超过其燃点的可燃气体一旦泄漏即能引起燃烧爆炸；

（4）高温能使金属材料发生蠕变，降低设备的机械强度［10］。

2.2腐蚀和堵塞的危险

由于SCR催化反应中，主要是还原剂NH3将烟气中的NO反应生产N2和H2O。在温度较低时，NH3、生产的SO3以及副产NO2等气体等遇水均会生成强腐蚀性的氨水、硫酸和硝酸，会对反应器系统和烟气净化及排放系统产生腐蚀损坏。故检测人员在测试前需用N2进行足够时间的吹扫，等到达测试温度后再通入测试气体。此外，烟气净化和排放系统需保持一定的温度防止水蒸气过早冷凝，且排烟管道需选用防腐材质。

工业脱硝系统中，催化剂能使烟气中SO2氧化生成SO3，SO3与SCR脱硝过程（简称SCR过程）中未反应的氨（逃逸的氨）反应生成硫酸氢铵。硫酸氢铵是具有粘性的物质，在烟气中会黏附飞灰，堵塞催化剂和脱硝系统［11］。在实验室检测中，同样要避免硫酸氢铵生产对反应器系统、催化剂以及采样管线产生的危害。

3　结语

（1）脱硝催化剂性能检测准备中存在爆炸、中毒的危险因素；制样过程中存在手指外伤、粉尘吸入等危险。

（2）脱硝催化剂性能检测操作中涉及高温运行、设备腐蚀、堵塞等不可忽视安全隐患。

（3）催化剂性能检测过程必须符合安全操作规程，采取必要的预防和应急措施，防患于未然。

［1］环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.火电厂大气污染物排放标准［S］.2015.

［2］西安热工研究院.火电厂SCR 烟气脱硝技术［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［3］朱林，吴碧君，段玖祥，等.SCR 烟气脱硝催化剂生产与应用现状［J］.中国电力，2009，42（8）： 61-64.

［4］黄进，林翎，李俊华，等.烟气脱硝催化剂性能测试方法国家标准研究［J］.China Standardization，2013，4：70-74.

［5］陶莉，何德良，周年光，等.在运烟气脱硝催化剂的表征及性能评价［J］.工业催化，2013，21（1） ： 64-69.

［6］国家能源局.DL/T 1286—2013 火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范［S］.2013.

［7］ Balikdjian J P，Davidson A，Launay S，et al.Sintering and phase transformation of V-loaded anatase materials containing bulk and surface V species ［J］. Journal of Physical Chemistry B，2000，104：8931- 8939.

［8］Chary K V R，Kishan G，Bhaskar T，et al. Structure and reactivity of vanadium oxide catalysts supported on anatase TiO2［J］. Journal of Physical Chemistry B，1998，102 （ 35） ： 6792 － 6798.

［9］李倩，王虎，王晓伟，等.脱硝催化剂用钛白粉的性质与表征［J］.山东化工，2014，44（ 24）： 28- 31.

［10］彭佳.化肥催化剂在活性检测过程中存在的危险因素研究［J］.农业与技术，2016，36（9）： 54-56.

［11］张志强，宋国升，陈崇明，等.某电厂600 MW 机组SCR 脱硝过程氨逃逸原因分析［J］.电力建设，2012，33（6）：67-70.

Analysis on the Fatalness Factors in the Performance Evaluation of De-nitration Catalyst

Xie Xing-xing，Wang Zheng，Xu Cheng，Li Xiao-hai
（Datang Nanjing Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Nanjing 211111，China）

The laboratorial safety of de-nitration catalyst detection can be easily ignored.In this paper，the fatalness factors during feed gas，preparation process and operating condition were analyzed，and the hidden safety troubles including exploding，poisoning，injury and equipment damage could receive enough attention from enterprise and testers.The activity detection of chemical de-nitration catalyst should be accorded with the security specifcations，and the risk prevention and emergency measure should be timely made，in order to prevent the accident.

de-nitration catalyst； performance； evaluation； fatalness factors； prevention.

谢兴星，男，硕士，研究方向为脱硝催化剂研发、检测。