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            脫硝催化劑常識

            【技術匯】火電廠SCR脫硝催化劑工藝特性評價試驗

            2019年03月16日 熱度:849 ℃

            摘要

            脫硝催化劑在高溫高濕度高灰塵的工況下運行容易失活,需要定期對催化劑進行檢測和脫硝性能評價。對脫硝催化劑工藝特性性能在實驗室中進行檢測和評價,主要指標包括脫硝催化劑的氨逃逸、活性和?SO

            2

            /SO

            3

            轉化率等。

            通過對華電某機組脫硝催化劑實際檢測,獲得數據與標準進行比對,催化劑氨逃逸測定值為0.4μL/L;活性通過計算得到的值為36m/h;二級出口SO

            2

            /SO

            3

            轉化率平均為0.45%?,三級出口SO

            2

            /SO

            3

            轉化率平均為0.66%,均滿足標準要求,說明加裝備用層后,在滿足脫硝效率不低于87.5%的情況下,催化劑可以正常運行并滿足要求。應用此方法,可更高效更有針對性的管理、運行、維護火電機組脫硝催化劑。

            關鍵詞:脫硝催化劑;?工藝特性;?評價;?氨逃逸;?轉化率;?活性

            目前公認效率最高、最為成熟的脫硝技術是選擇性催化還原(SCR)技?術。SCR脫硝機?理?是?利?用?還原?劑(NH

            3

            、尿素等)?在催化劑作用下,選擇性的與?NOx反應生成?N

            2

            和?H

            2

            O。

            釩鈦類催化劑在電廠脫硝中應用較多,該類催化劑主要有: V

            2

            O

            5

            /TiO

            2

            、V

            2

            O

            5

            -WO

            3

            / TiO

            2

            、V

            2

            O

            5

            -MoO

            3

            /TiO2和?V

            2

            O

            5

            -WO

            3

            -MoO3/TiO

            2

            等。

            V

            2

            O

            5

            是催化劑中最主要活性成分和必備組分,為主催化劑。WO

            3

            和?MoO

            3

            為催化劑中加入的少量物質,是助催化劑,本身沒有活性或活性很小,但卻能顯著地改善催化劑的活性、選擇性和熱穩定性。

            由于V

            2

            O

            5

            -WO

            3

            /TiO

            2

            比V

            2

            O

            5

            /TiO

            2

            更具活性和康養護,抗水中毒性,已經逐漸取代?V

            2

            O

            5

            / TiO

            2

            。催化劑成分、形式及孔徑等在一定程度上決定了催化劑的脫硝效率。催化劑基本形式及主要參數見表?1。

            表 1 催化劑基本形式及主要參數

            國內大部分燃煤電廠脫硝?SCR系統都設計成多層催化劑,一般為“2+1”模式,預留?1?層。加裝預留層催化劑后,不僅要求脫硝效率提高,還需要確保SO

            2

            /SO

            3

            轉化率?小于1%?,氨逃逸率低于3×10

            -6

            ,保證脫硝系統的整體性能指標達到要求。

            SCR催化劑由于運行工況的影響等,會有失活的現象。故需對脫硝催化劑單元體的脫硝效率、氨逃逸、活性和SO

            2

            /SO

            3

            轉化率等指標進行評價,從而判斷催化劑性能。而實驗室中,通過配比相關氣體濃度,模擬現場煙氣條件,使用較小的煙氣量就可以經濟有效的進行催化劑檢測與評價。

            1 試驗過程與原理

            1.1 試驗流程

            試驗模擬火電廠鍋爐煙氣出口的煙氣條件,包含煙氣溫度、SO

            2

            、NO、O

            2

            、CO

            2

            、水蒸汽的濃度等參數。催化轉化爐采用電加熱方式,加熱溫度可在300~450℃?范圍內調節,數量4臺,可自由實現串聯、并聯的組合方式?;旌蠚怏w是由標準氣體和液氮混合,配置比例根據各項目煙氣條件決定。實驗室通過保持煙氣面速度與鍋爐實際煙氣面速度相同的方法,計算實驗室煙氣總量,而煙氣濃度保持與現場情況相同?;鞖夤藁旌虾蟮臍怏w在通入電加熱氣體預熱器,然后通入爐內反應。反應后排出的氣體排入廢氣處理裝置。從反應后的二級出口或三級出口按照需求進行氣體取樣,使用液相離子色譜檢測取樣物質的濃度。

            1.2 試驗前預處理

            測試的前處理工作主要包含催化劑樣品的制備與裝填、試驗裝置試漏和新鮮催化劑樣品的老化三部分。

            2 催化劑工藝特征參數評價方法與標準

            2.1 催化劑工藝特征參數計算評價方法

            催化劑單元體的脫硝效率應計算公式:

            催化劑單元體的活性應計算公式:

            2.2 催化劑工藝特征參數評價標準

            對于脫硝效率的評價,采用的方式為,提高一定程度的技術協議中的脫硝效率,測量出口氨逃逸的大小,通過判定氨逃逸是否符合技術協議中的要求來判斷脫硝效率是否達到標準。通過相應計算,對催化劑活性和催化劑SO

            2

            /SO

            3

            轉化率都有相應的評判標準,對于初裝層、加裝備用層等均有各自的強檢評判標準。

            3 針對火電廠加裝備用層脫硝催化劑性能檢測與評價

            3.1 火電廠運行煙氣參數及催化劑參數

            華電某機組鍋爐是亞臨界壓力,自然循環單爐膛,一次中間再熱、平衡通風汽包鍋爐,擺動式燃燒器四角布置切圓燃燒方式。該電廠?8?號機組脫硝催化劑加裝改造工程,氨氣制備系統采用液氨法。脫硝率不低于87.5%?,采用SCR法脫硝工藝,每臺爐按?2?臺反應器設計。設計條件下,SCR系統入口NOx濃度400mg/m

            3

            (?標干?態,6%O

            2

            )?,SCR出口NOx濃度50mg/m

            3

            。表2為電廠脫硝系統實際入口煙氣參數和折算實驗室煙氣參數值。

            表 2 煙氣條件

            通過參數可以計算得到實驗室煙氣總量,裝載催化劑的總表面積及面速度,如表3所示。

            表 3 實驗室煙氣總量

            3.2 氨逃逸、活性和轉化率的結果

            氨逃逸結果的測量,取定體積量待測氣體,使用稀硫酸吸收。然后通過定量計算獲得氨逃逸的濃度。計算煙氣面速度的值為?6.35m/h,氨氮摩爾比為0.895,脫硝效率的值為?89.3%?,那么通過計算得到催化劑單體的活性值為36m/h。氨逃逸的量在0.4μL/L。

            脫硝效率、氨逃逸和活性測定完成后,切斷?NH3供應,其他煙氣條件保持不變,穩定并保持1h。按照同樣的要求對?SO

            3

            的量進行取樣。通過計算,二級出口SO

            2

            /SO

            3

            轉化率平均為0.45%?,三級出口SO

            2

            /SO

            3

            轉化率平均為0.66%?。

            4 結語

            (1)催化劑氨逃逸測定值為0.4μL/L,滿足不大于3.0μL/L?的強檢要求。

            (2)催化劑活性通過計算得到的值為36m/h,滿足初裝三層不小于15~35m/h的要求。

            (3)催化劑二級出口SO

            2

            /SO

            3

            轉化率平均為0.45%?,三級出口SO

            2

            /SO

            3

            轉化率平均為0.66%?,滿足總體三級出口轉化率不超過1%?,新加裝備用層不超過0.5%的要求。

            來源:本文發表于《電力科技與環?!?/p>

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