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文章出处:www.qshwn.sbs 作者:隔音降噪工程师 浏览数: 发表时间:2022-07-14【

      SCR脱硝工艺中催化剂是柴油发电机组尾气处理系统中最关键的部件,这是由于其构成部分、组成、寿命以及相关数据都直接影响着SCR装置的脱硝效率、运转现象和经济性,而其建设和运行成本也占到了烟气脱硝工程成本的40%以上。也正因如此,美、日、德等发达国家不断投入大量人力、物力和资金来研究开发有效率、低成本的烟气脱硝催化剂,而且非常重视在催化剂专利技术、技术转让和生产许可流程中的见解产权保护工作。

垃圾发电厂4台1000KW柴油发电机组SCR脱硝工程案例.png

垃圾发电厂4台1000KW柴油发电机组SCR脱硝工程案例

一般来说,用于SCR脱硝装置的催化剂根据其化学结构可分为贵金属、金属氧化物、分子筛等类型。其中贵金属催化剂是Z早用于SCR反应的催化剂,其催化反应的活性温度范围较小,一般在300℃以下,且价格昂贵;金属氧化物催化剂是目前国际上较为流行且使用较为广泛的催化剂,这类催化剂是以TiO2为载体,以V2O5、三氧化钨为活性成分,由于V2O5可将SO2氧化成SO3,因此一般V2O5含量偏低(在0.3%-1.5%),又因TiO2是载体,钒的氧化物在锐钛矿构成的TiO2表面有很大的分散度,于是为保证催化效果还要加入较大量(4.5%-7%)的WO3或MoO3作为助催化剂以提升催化剂活性和热稳定性,并避免烟气砷中毒。

而分子筛基SCR催化剂则具有温度窗口宽,高温稳定性好,净化效率高,无毒等特性,其性能明显优于V2O5/WO3/TiO2催化剂,即使经670℃高温64小时老化后仍可保持优异的净化性能,是清除油机、燃气机NOx的主流催化剂。催化剂按型式又可划分为板式、蜂窝式和波纹板式三种。这三种催化剂在SCR脱硝上都拥有业绩,其中板式和蜂窝式较多,波纹板式较少。

在实际脱硝流程中,催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特征、效率以及客户要求来定。催化剂的性能(包括活性、选用性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在活性温度、几何特征数据、机械强度参数、化学成分含量以及工艺性能指标等相关数据上。此外,还要考虑在整个脱硝装置运行步骤中,诸如催化剂模块设计、SO2/SO3转化率以及催化剂寿命等各方面条件。

例如在实际工程中催化剂模块的长、宽尺寸基本保持固定不变,高度则要根据SCR机构脱硝效率所需,由设计人员或催化剂供应商确定。

而在SCR反应步骤中,由于催化剂的存在,促使烟气中部分SO2被氧化成SO3,在气体混合物中转变成SO3的SO2物质的量与起始状态物质的量之比,称为转化率,SO2/SO3转化率也是SCR装置中的重要指标之一。

SO2/SO3转化率越高,说明催化剂的活性越好,所需要的催化剂量越少。但高尘部署的脱硝反应器SO2/SO3转化率越高,则越易产生烟道、空气预热器甚至电除尘器被硫酸腐蚀的危险,因此SCR系统中应严格控制SO2/SO3转化率。目前,国内要求的SCR系统催化剂对SO2向SO3的转化率不大于1%,所有的SCR系统催化剂使烟气中的SO2向SO3的转化率与催化剂的体积均成相应比例,减小催化剂的用量可减小SO3的形成。

因此,催化剂的设计就是要选型一定反应面积的催化剂,以满足在装置烟气出口的烟气流量、温度、压力、成份等条件下达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求;而在灰分条件多变的环境下,其防堵和防磨损性能则是保证SCR装备长期安全和稳定运行的关键。

在防堵灰这一层面,对于一定的反应器截面,在相同的催化剂节距下,板式催化剂的通流面积大,通常在85%以上,且其壁面夹角数量Z少,Z不容易堵灰;蜂窝式催化剂次之,其流通面积一般在80%左右,而且其每个催化剂壁面夹角都是90°直角,在恶劣的烟气条件下,容易出现灰分搭桥而导致催化剂的堵塞,但在相同的设计因素下,适当选用大节距的蜂窝式催化剂,其防堵效果可接近板式催化剂;波纹板式催化剂的流通面积与蜂窝式催化剂相近,但因其壁面夹角很小且数量又相对较多,为三种构造中Z容易积灰的版型,不过其抗中毒性能和抗二氧化硫氧化性能Z强。

催化剂运行一段时间后,因为催化剂的中毒及烧结,其活性会逐渐下降,当不能满足设计效率时,氨的逃逸会增加,此时必须进行清洗或更换。

值得注意的是,多数脱硝催化剂本身含有一定的毒性,而在使用程序中,烟气中大量的铬、铍、砷、汞等重金属又对这些催化剂造成了二次污染,成为富含各类重金属成分的有害物料。据中国环境科学研究院对我国部分燃煤电厂出现的废烟气脱硝催化剂的危险特点分述结果表明,废烟气脱硝催化剂的详细危险特性为浸出毒性,其中铍、铜、砷的浸出浓度普遍高于新脱硝催化剂的浸出浓度,甚至部分企业废烟气脱硝催化剂中铍、砷、汞的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的有关要。

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