SCR脫硝催化劑在固定的熱度下,選擇性催化還原,加入 NH3 、NH3·H2O或尿素為還原劑將尾氣中氮氧化物還原為氮?dú)夂退?廢氣中O2不參與反應(yīng)。

在SCR中使用的脫硝催化劑大多以TiO2為載體,以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活性成分,制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應(yīng)用于煙氣脫硝中的SCR脫硝催化劑可分為高溫催化劑(345℃～590℃)、中溫催化劑(260℃～380℃)和低溫催化劑(80℃～300℃), 不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同。元琛科技可根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)、生產(chǎn)高、中、低溫脫硝催化劑,并已在電力行業(yè)、非電行業(yè)廣泛應(yīng)用。

脫硝催化劑

針對(duì)脫硝催化劑的選型與設(shè)計(jì),前面主要講了前三種,今天主要講后三種。

4、在高溫工況下,催化劑燒結(jié)失活的速率加快,催化劑用量也會(huì)增加;煙氣溫度在350℃以下時(shí),催化劑的設(shè)計(jì)用量幾乎不因溫度發(fā)生變化,催化劑用量主要取決于SCR系統(tǒng)入口NOX濃度、煙氣流量、要求的脫硝效率等參數(shù)。當(dāng)煙氣溫度超過350℃時(shí),隨著溫度的增加,催化劑設(shè)計(jì)用量隨溫度的變化呈線性遞增,特別是溫度超過400℃時(shí),體積比350℃時(shí)增加了近15%。這是因?yàn)楦邷厥菍?dǎo)致催化劑燒結(jié)的最大因素,而燒結(jié)必然會(huì)致使催化劑的比表面積減少,從而使脫硝活性下降。而且,高溫會(huì)引起活性組分-貴金屬氧化物形成多聚態(tài)晶體,多聚晶體的比表面積較小,從而與煙氣的接觸面積就小,催化活性相對(duì)較低。。因此,對(duì)于高溫運(yùn)行的項(xiàng)目,必須進(jìn)行配方優(yōu)化。催化劑主要成分中,V2O5的活性是最高的,但是其抗高溫?zé)Y(jié)的能力是最低的。WO3或MoO3活性相對(duì)較低,但是具有優(yōu)異的抗中毒和抗燒結(jié)能力,所以優(yōu)化配方時(shí)要減少V2O5的含量,增加WO3或MoO3的含量,能在一定程度上有效提高催化劑對(duì)高溫的耐受性。但是,配方的改變,降低了催化劑的活性,要滿足相同的性能要求,就要采用較多的體積。另一方面,在高溫中催化劑失活加快,還必須留有較充足的催化劑儲(chǔ)備體積。這兩個(gè)因素共同作用,最后導(dǎo)致高溫項(xiàng)目的催化劑用量一般都較多。

5、在高硫份工況下,應(yīng)特別注意硫胺的生成,防止催化劑的中毒和下游設(shè)備的堵塞;燃用高硫份煤種時(shí),會(huì)導(dǎo)致煙氣中SO2含量增加,即使仍能保持1%的SO2氧化率,但是氧化生成的SO3總量仍會(huì)較高。SO3會(huì)和還原劑氨NH3 反 應(yīng) 生 成 (NH4)HSO4(ABS) 和 (NH4)2SO4(AS)。硫酸氫銨是一種極其粘稠的物質(zhì),粘附在設(shè)備表面極難清除。如果粘附在催化劑表面,又會(huì)繼續(xù)粘附飛灰顆粒,導(dǎo)致SCR催化劑積灰堵塞。硫酸銨是一種干態(tài)的粉狀物質(zhì),當(dāng)生成量較多時(shí),會(huì)增加煙氣中的飛灰濃度,加劇催化劑的磨損,并使催化劑積灰堵塞的風(fēng)險(xiǎn)增大。為了消除或減少(NH4)HSO4對(duì)設(shè)備的粘附和腐蝕,只能在(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度ADP以上噴入NH3,以使生成的(NH4)HSO4呈氣態(tài),隨煙氣流出SCR系統(tǒng)。根據(jù)拉烏爾定律,煙氣中(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度和氣相中SO3、NH3的平衡分壓有關(guān),煙氣中SO3濃度越高,平衡分壓越大,則(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度越高。而SCR系統(tǒng)的最低噴氨溫度一般要高于(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度,最終導(dǎo)致了SCR系統(tǒng)運(yùn)行溫度提高。如果實(shí)際煙氣溫度不高或稍高于要求的最低噴氨溫度,則會(huì)導(dǎo)致操作彈性降低。 此種工況進(jìn)行催化劑設(shè)計(jì)時(shí),一般不會(huì)造成催化劑用量增加,但由于最低噴氨溫度較高,致使SCR反應(yīng)器的布置難度增加,或者需要加裝省煤器旁路,以提高SCR進(jìn)口溫度。在進(jìn)行催化劑選型時(shí),應(yīng)選取具有低SO2氧化率配方設(shè)計(jì)的催化劑。

6、摻燒生物質(zhì)燃料的工況下,應(yīng)著重考慮生物質(zhì)燃料中的元素對(duì)催化劑的失活,增加儲(chǔ)備體積。為了應(yīng)對(duì)燃料供應(yīng)日趨緊張的局面,國(guó)家也開始利用政策導(dǎo)向積極推進(jìn)在燃煤中摻燒一定比例的市政污泥等生物質(zhì)燃料,來代替一部分燃煤,并已近在廣州等少數(shù)大城市進(jìn)行了試點(diǎn)。垃圾焚燒發(fā)電和摻燒市政污泥是解決環(huán)境污染和能源危機(jī)的較好方案,但是由此也給SCR催化劑的設(shè)計(jì)、運(yùn)行提出了更高的要求。因?yàn)?垃圾和污泥中的P、Na、K、CaO等使催化劑中毒的元素含量是普通媒質(zhì)中的數(shù)十倍,代用燃料的強(qiáng)毒性使得即使燃用時(shí)間很短,也會(huì)給催化劑帶來較大危害。目前我國(guó)仍存在城市生活垃圾和工業(yè)垃圾不嚴(yán)格分類,城市污泥和工業(yè)污泥不嚴(yán)格分類的情況,這樣就造成使用這一類代用燃料時(shí),煙氣及飛灰成分復(fù)雜不明確,包含了許多未知的催化劑毒物,極大限制了對(duì)催化劑的化學(xué)壽命評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)性分析。 依據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行此類工況的催化劑設(shè)計(jì)選型時(shí),對(duì)催化劑的失活要著重考慮,留有較多的設(shè)計(jì)裕量和儲(chǔ)備體積。電站排放的氮氧化物由約95%的NO和約5%的NO2組成。