一种SCR催化剂再生负载与热处理控制方法与流程

本发明属于工业过程自动化与环保装备，具体涉及一种scr催化剂再生负载与热处理控制方法。

背景技术：

1、选择性催化还原脱硝催化剂在火电厂烟气脱硝系统中大量使用，催化剂在运行一定周期后因中毒、堵塞或活性组分流失而失活，需要通过再生处理恢复其脱硝活性。在催化剂再生工艺中，活性组分的负载和后续的干燥、焙烧是决定再生催化剂性能的核心工序，其负载精度和热处理工艺直接影响再生产品的活性、选择性、机械强度和使用寿命。

2、然而，现有的催化剂再生生产线在上述核心工序中普遍存在以下不足：

3、在设备集成度方面，大部分再生线采用独立设备分段作业的模式，浸渍槽、干燥窑和焙烧炉之间通过行车或叉车转运，导致催化剂在负载后的潮湿状态下长时间暴露于空气中，容易吸附灰尘、发生潮解或活性组分迁移，同时生产节拍不连贯，效率低下。

4、在工艺控制方面，浸渍过程多采用固定时间和固定浓度的开环控制方式。浸渍液在使用过程中浓度持续下降且无法实时监测和补偿，导致同一批次内各催化剂模块的负载量差异较大。干燥和焙烧过程依赖预设的简单温控曲线，缺乏对炉内温度场均匀性和气氛组成的细致调控，容易导致催化剂开裂或活性组分烧结。

5、在资源利用方面，一次性使用的浸渍液在完成负载后通常作为危险废物处理，因含有钒、钨等贵重金属，不仅处置成本高，也造成了化学资源的浪费。

6、在质量追溯方面，由于缺乏全过程数据采集与记录，当产品出现质量波动时难以精确定位问题工序和原因，更无法通过数据驱动实现工艺参数的持续优化。

7、因此，亟需一种能够实现催化剂再生负载与热处理全过程闭环控制、活性组分复载精度高、产品一致性好且资源利用率高的控制方法。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种scr催化剂再生负载与热处理控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种scr催化剂再生负载与热处理控制方法，包括：

3、对待再生催化剂采集多参数检测数据，基于所述多参数检测数据生成所述待再生催化剂的数字身份数据；

4、基于所述数字身份数据从工艺知识库中匹配目标工艺配方包，并且根据所述目标工艺配方包中的浸渍液配方参数生成浸渍液调配指令；

5、基于所述浸渍液调配指令进行浸渍处理，在浸渍过程中实时采集所述待再生催化剂的重量-时间数据，根据所述重量-时间数据动态判定浸渍终点；并且，在所述浸渍过程中对浸渍液的浓度在线监测，根据实测浓度值与目标浓度值之间的偏差闭环调节所述浸渍液浓度；以及

6、在所述浸渍终点判定后，按照所述目标工艺配方包中的热处理曲线参数对所述待再生催化剂依次执行分段程序控温的干燥处理和焙烧处理；以及

7、对所述浸渍过程中产生的废液在线净化，将净化后的清液调配至所述目标浓度值后循环回用至浸渍工序。

8、进一步地，所述多参数检测数据包括活性组分含量数据、含水量数据和孔道通畅率数据，所述多参数检测数据的采集包括：

9、通过x射线荧光光谱扫描所述待再生催化剂的端面，获取包含钒、钨、硫、钙、钾元素的含量分布数据作为所述活性组分含量数据；

10、通过近红外水分检测获取所述待再生催化剂的整体含水量数据；

11、对所述待再生催化剂的孔道内部图像采集并经图像分析识别堵塞面积比例，以获得所述孔道通畅率数据；

12、将所述含量分布数据、所述含水量数据和所述孔道通畅率数据汇总生成所述数字身份数据。

13、进一步地，所述基于所述数字身份数据从工艺知识库中匹配目标工艺配方包包括：

14、根据所述数字身份数据中的活性组分损失率和失活类型信息，与所述工艺知识库中预存的多个工艺配方包比对，选取匹配度满足预设条件的工艺配方包作为所述目标工艺配方包；

15、所述目标工艺配方包中的所述浸渍液配方参数包括各浸渍液的目标金属离子浓度、浸渍液温度和助剂添加比例；所述热处理曲线参数包括各温区的目标温度、保温时长、升温速率和气氛组成。

16、进一步地，所述根据所述重量-时间数据动态判定浸渍终点包括：

17、以预设采样周期连续采集所述待再生催化剂在浸渍液中的重量值，形成所述重量-时间数据；

18、基于吸附动力学模型，根据所述重量-时间数据计算瞬时增重速率；

19、当所述瞬时增重速率降至初始增重速率的预设比例阈值以下且维持预设持续时长后，判定所述浸渍达到终点；

20、其中，所述预设比例阈值为所述初始增重速率的5%至15%范围内的设定值，所述预设持续时长为2分钟至5分钟范围内的设定值。

21、进一步地，所述对浸渍液的浓度在线监测包括：

22、采用光谱法检测所述浸渍液中目标金属离子浓度，并且采用电导率法检测所述浸渍液的总离子强度，将两种检测结果融合得到所述实测浓度值；

23、当所述实测浓度值低于所述目标浓度值时，向所述浸渍液中补加预设浓度的母液；当所述实测浓度值高于所述目标浓度值时，补加稀释液；

24、所述闭环调节使所述浸渍液浓度维持在所述目标浓度值的以内。

25、进一步地，当所述目标工艺配方包包含多组分梯度负载方案时，所述浸渍过程的执行方式为：

26、将所述待再生催化剂依次置入多个浸渍液中分别负载不同活性组分，在相邻两次浸渍之间对所述待再生催化剂执行受控气氛下的沥干处理；

27、对所述多次浸渍中的每一次浸渍，分别独立执行所述重量-时间数据的采集、所述浸渍终点的判定以及所述浸渍液浓度的闭环调节。

28、进一步地，所述分段程序控温的干燥处理和焙烧处理包括：

29、干燥阶段，按照所述热处理曲线参数中的干燥温度区间分多个温区逐级升温干燥，各温区的气流湿度逐步降低；

30、过渡阶段，以所述热处理曲线参数中的设定升温速率从干燥终止温度升温至焙烧起始温度；

31、焙烧阶段，按照所述热处理曲线参数中的焙烧温度区间和保温时长恒温焙烧，所述焙烧阶段的氧含量按照所述热处理曲线参数中的气氛组成控制在设定范围内；

32、在所述干燥处理和所述焙烧处理的全过程中，实时采集炉内温度数据和气氛数据并反馈调节各温区的加热功率。

33、进一步地，所述热处理曲线参数根据所述数字身份数据自适应调整，调整方式为：

34、当所述数字身份数据中的碱金属含量高于预设碱金属阈值时，增加所述焙烧阶段的保温时长并调整所述气氛组成；

35、当所述数字身份数据中记录的负载量大于预设负载阈值时，降低所述干燥阶段的升温速率。

36、进一步地，所述废液在线净化包括：

37、对所述废液依次执行过滤处理以去除颗粒物、离子交换处理以去除杂质离子和膜浓缩处理以分离清液与浓缩残液；

38、对所述清液中的有效成分浓度在线检测，将所述清液与新鲜母液按照计算比例混合至所述目标浓度值后输送回对应浸渍工序；

39、所述膜浓缩处理产生的浓缩残液占废液总量的比例不超过预设残液比例。

40、进一步地，所述方法还包括质量预测与前馈控制，所述质量预测与前馈控制包括：

41、在所述待再生催化剂进入浸渍工序之前，基于所述数字身份数据利用数字孪生模型预测经负载后的元素分布和理论性能指标；

42、当所述理论性能指标低于预设性能阈值时，对所述目标工艺配方包中的浸渍液配方参数或热处理曲线参数执行前馈修正；

43、在所述待再生催化剂完成热处理后对抽检数据与所述理论性能指标比对，基于比对偏差自动校正所述数字孪生模型中的参数。

44、本发明的有益效果如下：

45、本发明通过对待再生催化剂采集多参数检测数据并生成数字身份数据，为后续工艺决策提供了量化依据，实现了因材施策的个性化再生处理，避免了传统工艺中一刀切式的粗放操作。

46、本发明通过基于重量-时间曲线动态判定浸渍终点，取代了传统固定时间的开环浸渍方式，使不同孔隙状态和不同吸附特性的催化剂均能达到最优负载量，活性组分复载精度由传统的提升至以内。

47、本发明通过在线监测浸渍液浓度并实施闭环补偿调节，确保了浸渍液浓度在整个生产过程中保持稳定，消除了批次内和批次间的浓度漂移问题，显著提升了产品性能一致性。

48、本发明通过废液在线净化与循环回用，有效成分回收率达到95%以上，最终仅产生少量浓缩残液，大幅降低了化学品消耗和废液处置成本，实现了接近零排放的绿色生产。

49、本发明通过数字孪生模型的质量预测与前馈控制，在催化剂进入浸渍工序之前预判其负载后性能并提前优化工艺参数，实现了质量问题的事前预防而非事后补救，进一步提升了整体成品率。