随着《GB 13223—2011 火电厂大气污染物排放 标准》的颁布实施，火力发电企业增设烟气脱硝装 置已是大势所趋，与此同时，发电企业对脱硝设施 相关技术服务的需求也日益迫切。选择性催化还 原脱硝技术（Selective Catalytic Reduction，SCR）是 目前应用最为广泛的烟气脱硝技术，非常适合我国 火电厂烟气脱硝的实际要求，是目前脱硝改造及新 建电厂配套脱硝工程的首选方案。

催化剂是整个SCR烟气脱硝的核心，占脱硝装 置总投资成本的40%，且平均2.5～3 a就要进行更 换。催化剂的性能不仅决定了脱硝设施的运行状 况，而且也影响脱硝系统的运行费用。因此，通过 合理可靠的测试手段，对催化剂性能进行测试、评 估，并根据测试结果给出脱硝系统运行的合理化建 议，对于SCR脱硝系统的稳定、可靠、经济运行具有 重要意义^{[1, 2]}。

通常采用的催化剂试样取样测试方法为在小 试活性测试或中试活性测试平台上，对催化剂活性 进行准确测量^{[3, 4, 5, 6, 7]}。催化剂样品取样活性测试虽然 准确、简便，但必须在机组停运时才能进行取样测 试，不便及时掌握催化剂的实时活性变化情况，为 此，研究人员开发了在线催化剂活性测试方法。 1 催化剂活性在线测试及活性计算方法

催化剂活性在线测试的实施方法是在保持机 组稳定运行的条件下（机组负荷、烟气量、SCR反应 器入口NO_x质量浓度、SCR反应器入口温度、氧量等 主要参数稳定），对SCR反应器出、入口NO_x质量浓 度、氧量、NH₃逃逸率、SO₂/SO₃转化率、烟气温度、喷 氨量等参数进行测试，在已知催化剂比表面积的情 况下，对催化剂活性进行计算分析。本文以某600 MW机组SCR烟气脱硝系统为例，对脱硝系统的相 关运行参数进行测试分析，为SCR烟气脱硝催化剂 活性在线测试提供借鉴。

催化剂活性在线测试试验在某600 MW机组脱 硝装置上进行，采用SCR法，用液氨制备脱硝还原 剂，每台炉布置两个SCR反应器，按照满负荷100% 烟气处理设计脱硝装置，SCR催化剂采用蜂窝式催 化剂，按“2＋1”模式布置3层催化剂。SCR脱硝系 统主要设计参数见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 脱硝装置主要设计参数

表 1 脱硝装置主要设计参数

SCR催化剂活性在线测试采用网格法，分别在 SCR反应器出、入口进行，测试项目包括烟气量、NO_x 质量浓度、氧量、NH₃/NO_x摩尔比等，以设计参数为 例，催化剂活性计算公式如下。

（1） SCR催化剂几何比表面积

催化剂几何比表面积是指单位体积催化剂的 几何比表面积，用符号FS表示，即：

（2） 空间速率

空间速率是一个表示烟气在催化剂容积内滞 留时间的尺度。其数值等于烟气流量（标准温度和 压力下，湿烟气）与催化剂体积的商，即：

通常，催化剂生产厂家会对自己生产的催化剂 标出空间速率的推荐值，设计单位可以根据该推荐 值作为设计依据。

（3） 面积速度

面积速度等于烟气流量（标准温度和压力下， 湿烟气）与催化剂几何表面积的商，即：

面积速度AV又可以表示为空间速率与催化剂 几何比表面积的商，即：

（4） 脱硝效率

脱硝效率η用下式计算：

（5） 催化剂活性

在SCR工艺中，经常将催化剂活性描述成AV的 函数，用K表示：

A、B 侧脱硝反应器进、出口烟气平均流速和标 况烟气量测试结果如表 2、表 3所示。

表 2(Table 2)

表 2 SCR反应器进、出口烟气平均流速

表 2 SCR反应器进、出口烟气平均流速

表 3(Table 3)

表 3 SCR反应器进、出口标况烟气量

表 3 SCR反应器进、出口标况烟气量

从表 2、表 3可以看出SCR反应器入口烟气量与 机组负荷有很大关系，且与设计值存在较大偏差， 这会对催化剂活性测试结果造成一定影响。 2.2 脱硝效率测试

A、B 两侧反应器脱硝效率测试结果如表 4 所 示。从表 4可以看出，由于机组负荷不同，机组燃烧 参数相应调整，造成SCR反应器入口NO_x变化，脱硝 效率相应变化，最终会影响催化剂活性测试结果。

表 4(Table 4)

表 4 SCR脱硝效率测试结果

表 4 SCR脱硝效率测试结果

不同负荷下，A、B两侧SCR反应器NH₃/NO_x摩 尔比测试结果如表 5所示。

表 5(Table 5)

表 5 NH3/NOx摩尔比测试结果

表 5 NH3/NOx摩尔比测试结果

根据试验测得的烟气量、脱硝效率、NH₃/NO_x摩 尔比可求得不同负荷下催化剂活性及其他参数，如 表 6所示。

表 6(Table 6)

表 6 不同负荷下催化剂活性

表 6 不同负荷下催化剂活性

从表 2—6可以看出，由于SCR反应器入口NO_x 质量浓度远低于设计值，脱硝系统的实际负荷（烟气量与入口NO_x质量浓度乘积）远小于设计负荷，因 此催化剂表现出了良好的催化活性；各种符合条件 下，测试的催化剂活性都与设计值存在较大偏差。 2.5 不同负荷下催化剂活性分析

（1） 机组负荷为600 MW时，SCR反应器入口 烟气量远高于设计烟气量，高烟气流速会对催化剂 迎风面造成严重的磨损，需对磨损程度进行持续跟 踪及观察。此工况下SCR反应器实际空速、面速度 相应高于设计值，因此计算出的催化剂活性高于设计催化剂活性。同时，当空速达到一定程度时，烟 气在催化剂中停留时间缩短，与催化剂活性位接触 的概率下降，脱硝效率反而会下降，催化剂活性相 应降低。此外，催化剂长期在高烟气流速环境下运 行，催化剂迎风面的冲刷会显著加剧，对催化剂的 使用寿命造成严重影响。因此维持合理的烟气量 及烟气流速是保证催化剂稳定、长期运行的前提。

（2） 机组负荷为450 MW时，SCR反应器入口 烟气量仍高于设计烟气量，SCR反应器实际空速、面 速度相应高于设计值，因此计算出的催化剂活性仍 高于设计催化剂活性。

（3） 机组负荷为300 MW时，SCR反应器入口 烟气量低于设计烟气量，SCR反应器实际空速、面速 度低于设计值，同时烟气在催化剂孔内流速小于设 计值，烟气在催化剂孔表面形成层流边界层，烟气 不易到达催化剂表面，脱硝效率降低，因此计算出 的催化剂活性低于设计催化剂活性。

通过上述分析可以看出，催化剂的设计活性是 基于烟气量、NO_x质量浓度、NH₃/NO_x摩尔比、反应器 空速等运行条件而得出的，当运行条件改变时，催 化剂的活性也相应发生偏离。因此，抛开运行条件 谈催化剂活性是不可取的，这也证实了催化剂活性 取样测试的重要性，而且测试中的烟气条件必须与 设计值相符。 2.6 计算实例

以A侧催化剂为例，按照反应器空速，用线性方 程对上述测试结果进行拟合，催化剂实际活性计算 结果如下：

从该计算结果可以看出，拟合后得出的催化剂 活性值与设计值基本一致，即在设计反应器空速条 件下，催化剂实际活性符合设计值，进一步证明了 反应器空速对催化剂活性的影响，也证实了在实际 烟气条件与设计值一致的情况下，催化剂活性在线 测试的可行性。 3 结论

（1） 催化剂活性测试结果是评价催化剂性能 的主要依据，通常在催化剂使用寿命期要进行多次 测试，以便准确及时掌握催化剂的实际性能，并对 催化剂的寿命进行科学有效的管理，最大程度发挥 催化剂的设计功效；

（2） 催化剂取样测试是催化剂活性的主要测 试手段，但由于该方法必须停机取后样才能进行测 试，有一定的局限性。催化剂活性在线测试可以在 催化剂正常运行过程中进行，简单易行，是试验室 催化剂活性取样测试的良好补充；

（3） SCR反应器入口烟气量、催化剂孔内烟气 流速、SCR反应器入口NO_x质量浓度对催化剂活性 有很大影响，保证催化剂活性在线测试时实际烟气 条件与设计值一致，是保证催化剂活性测试结果客 观、准确的前提条件。