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关于SCR脱硝的秘密

作者:migembacom时间:2022-04-201053 次浏览

信息摘要:

SCR脱硝基本原理氮氧化物(NOx)选择性催化还原过程是在催化剂的作用下,通过加氨(NH3)可以把NOx转化成空气中天然含有的氮气(N2)和水,由于NH3可以“选择性的”和NOx 反应而不是被氧气(O2)氧化,因此反应被称为具有“选择性”。主要方程式如下;影响SCR法脱硝性能主要因素1、催化剂的活性催化剂的活性是指催化剂的催化

SCR脱硝基本原理

氮氧化物(NOx)选择性催化还原过程是在催化剂的作用下,通过加氨(NH3)可以把NOx转化成空气中天然含有的氮气(N2)和水,由于NH3可以选择性的NOx 反应而不是被氧气(O2)氧化,因此反应被称为具有选择性。主要方程式如下;

影响SCR法脱硝性能主要因素

1、催化剂的活性

催化剂的活性是指催化剂的催化能力,就是指某一特定催化剂影响反应速率的程度。目前市场上主流催化剂有三种,分别为蜂窝式、平板式与波纹板式。催化剂是SCR技术的核心,SCR法广泛应用的催化剂主要成分为V2O5/TiO2

催化剂活性丧失主要原因是由于在SCR装置在实际运行过程中,由于烟气中某些成分引起催化剂中毒、烟气温度过高造成催化剂烧结、由于飞灰的撞击造成催化剂的磨蚀等。

2、催化剂中毒

催化剂的中毒主要为碱金属(、)中毒。由于钠等可溶性碱金属盐的碱性比NH3大,贱金属盐与催化剂活性成分反应,造成催化剂中毒,引起催化剂活性降低。对于碱金属中毒,由于碱金属在水溶下的活性很强,将会完全渗透进入催化剂材料中,所以避免水蒸汽在催化剂表面凝结,可有效避免此类情况发生。烟气中含水率与催化剂活性的关系如图1所示。

3、飞灰引起催化剂中毒

催化剂的堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔,阻碍NOXNH3O2到达催化剂活性表面,引起催化剂钝化。可以通过调节气流分布,选择合理的催化剂间距和单元空间,并使进入SCR反应器烟气的温度维持在铵盐沉积温度之上,以防止催化剂堵塞。为了确保催化剂通道通畅,本公司采用脉冲吹灰。

4、催化剂的侵蚀、磨蚀

催化剂的侵蚀、磨损主要是由于飞灰撞击在催化剂表面造成的。磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。大多数的催化剂磨蚀发生在直接暴露在尘粒冲击的催化剂边缘,降低磨蚀的措施:一是采用耐腐蚀催化剂材料,对催化剂顶端进行处理从而提高催化剂边缘硬度;二是利用计算流体动力学流动模型优化气流分布;三是在垂直催化剂床层安装气流调节装置等方法来解决。

5)烟气温度

烟气温度既决定了催化还原反应的速度,也决定了催化剂的活性。催化剂的活性与烟气温度的关系如图 2 所示。当烟气温度在 340℃380℃之间时,V2O5活性最高即催化剂活性最高。当烟气温度较低,不仅催化剂活性降低,而且喷入的还原剂 NH3S03反应生成硫酸铵,附着在催化剂表面;当烟气温度较高,喷入的还原剂 NH302反应生成 NOx抵消了脱硝效果。当催化剂长时间暴露于 450℃以上的高温环境中可引起催化剂活性位置的烧结,导致催化剂颗粒增大,表面积减小,而使催化剂活性降低。

烟气温度主要随锅炉负荷变化而变化,因此应尽量保持炉膛负荷稳定。在催化剂制作工艺上适量加入钨进行退火处理,会令催化剂的热稳定性最大化,可以最大限度的减少催化剂的烧结。

6SO2/SO3转化率

催化剂中的 V2O5不仅是重要的活性成分,具有较高的脱硝效率,但同时也能促进 SO2S03转化,SO2/S03转化率与温度的关系如图3所示。当烟气温度降低到 232℃以下且有水蒸气存在时,SO3会与喷入的 NH3反应生成硫酸铵,沉积在催化剂表面,造成催化剂堵塞。如果烟气温度降至 110℃以下,S03与水反应全部生成 H2SO4,烟气中的 H2SO4 蒸汽浓度是影响烟气酸露点的决定因素之一,即使其含量很少,烟气酸露点也会急剧上升。当温度降低到酸露点以下时,就会有硫酸液滴析出,造成空气预热器的冷端受热面结露,腐蚀、堵灰。本工程 SCR 装置中 S0./ SO,转化率一般限制在1 %以下。

7NH3的逃逸

SCR 系统中,催化剂是分层布置的,而 NH 的泄漏是由于分布不均造成的。当 SCR反应器多余的未参加反应的 NH SO3的体积浓度比超过 21 时,在水蒸气的作用下生成 NH4HSO4NH4HSO4是一种粘附性很强并具有较强腐蚀性的物质,具有极强的吸附性,引起堵塞。同时 NH3过剩导致了飞灰化学性质发生了改变,飞灰质量变差,再利用性降低,运行成本提高。本工程 SCR 装置中,NHI的逃逸控制在 5ppm 以下。

为了使 SCR 脱硝效率达到最高,同时使氨逃逸量控制在最低水平,其技术关键是如何精确控制与调节 SCR 反应器入口烟气速度分布和烟气中 NHx3/NOx摩尔比的分布。由于SCR 反应器烟道的复杂性,在保证催化剂入口截面气体速度均匀性方面通常采取在烟道转向处加装导流板与扰流柱的方法。