脱硝技术


脱硝技术

生物质锅炉SCR脱硝催化剂

日期:2020-05-02 18:12

  (1)二氧化硫、氮氧化物浓度低、震撼大;燃烧纯生物质时SO2、NOx浓度正在120~250mg/m3震撼,如燃料中掺杂模板、木料、树皮,烟气中SO2、NOx浓度正在 250~600 mg/m3震撼。

  (4)生物质炉排炉SNCR脱硝效用为10%~25%,生物质轮回流化床SNCR脱硝效用为40%~60%,脱硝效用均担心宁,而且都不行安宁到达超低排放哀求的50mg/Nm3以下。

  因为SNCR脱硝效用低,需连接SCR脱硝时间,本领到达更高的脱硝效用。但生物质燃料自身含有K、Na、Ca等碱性物质,燃烧后变成飞灰进入SCR编制,吸附正在SCR催化剂外貌或淤塞催化剂孔道,而且与催化剂外貌活性因素爆发响应,变成催化剂中毒失活。

  其次,因为生物质汽锅尾部烟气温度低、含湿量大。若正在汽锅尾部装配催化剂,水会吸附正在催化剂外貌活性位,裁汰氨的吸附位点,从而下降脱硝响应速率以及脱硝活性;正在低温条款下,较大的含湿量会使得飞灰更容易粘附正在催化剂外貌,从而导致碱中毒征象尤其急迅。

  目前,生物质汽锅为避免碱金属对催化剂的影响,常采用除尘脱硫后脱硝;除尘脱硫后的烟气,通过GGH、热风炉或蒸汽加热器等式样将烟气温度升高,再采用旧例SCR催化剂实行脱硝,这种举措,投资及运转本钱都相当高。若正在生物质汽锅烟气除尘前采用SCR脱硝时间,可有用下降生物质脱硝的本钱及能源消费,但必需处置催化剂中毒失活、淤塞和磨蚀的题目。

  针对这一近况,华电光大开垦了高效抗碱金属的脱硝催化剂,可将燃煤汽锅的SCR烟气脱硝时间直接利用于生物质汽锅。抗碱金属脱硝催化剂可正在生物质炉排炉的300~420℃的烟气中直接实行脱硝;但轮回流化床汽锅烟气中粉尘含量较高,需求实行纯洁的预除尘,将烟尘浓度限定正在20g/Nm3以内,同样可应用SCR脱硝时间;避免正在低温段实行脱硝,防御烟气中水对催化剂的影响。

  碱金属是对催化剂毒性最大的一类元素,毒性强度与其碱性巨细呈正比。碱金属惹起催化剂中毒包罗物理中毒和化学中毒。物理中毒:碱金属平时不是以液态事势存正在,它的盐颗粒只是浸积正在催化剂外貌或淤塞催化剂的局部孔洞,窒息NO和NH3向催化剂内部扩散,从而使催化剂中毒失活。若有水蒸汽正在催化剂上冻结,碱金属将惹起化学中毒,中毒机理如图2-1所示。

  SCR催化剂的活性物质为V2O5,它既有B酸位( V-OH),又有L酸位(V=O)。催化剂活性与B酸位的数目呈正比。碱金属离子的存正在会裁汰催化剂B 酸位的数目,天生无活性的 KVO3;还会下降B酸位的安宁性,使钒和钨/钼的催化还原技能降低。B 酸位数目的裁汰和安宁性的下降将直接导致NH3及外貌氧吸附量的降低,从而使催化剂的活性下降。

  钠、钾等可溶性碱金属盐的碱性比NH3的大,碱金属与催化剂活性位爆发响应,变成催化剂中毒。正在湿润的处境下,碱金属对催化剂的影响更告急。

  催化剂正在含高钙飞灰的烟气中恒久运转会慢慢失活,失活的几种或者情由是:CaO变成微孔的淤塞、CaO的碱性使得催化剂酸性降低和天生的CaSO4使得活性降低。

  飞灰中CaO含量高,粘性大;且飞灰粒径小,大局部正在10μm以下。飞灰与催化剂接触时极易吸附正在催化剂外貌淤塞催化剂微孔,变成催化剂活性降低。可是CaO正在飞灰中相对其他因素与催化剂组分的亲和性不是出格高出,并不是出格容易扩散进入催化剂中的组分。另外,相对化学影响,物理影响大凡是可逆的。通过周期性的吹灰可能将浸积正在催化剂外貌的飞灰实时去除,故CaO对催化剂微孔的淤塞不是活性降低的合键情由。

  因为CaO自己是含有碱性的物质,而目前应用的V2O5基催化剂中的活性位是酸性的,浸积正在催化剂外貌的 CaO会中和催化剂外貌的酸位,阻断催化响应的爆发。因为CaO 与催化剂外貌的酸位之间的响应属于固固响应,响应速率较慢;而且飞灰中往往含有碱性更强的K2O 和 Na2O,大凡以为CaO 是变成催化剂碱中毒的次要情由。可是针对飞灰浓度高、飞灰中含钙量高的特质, CaO的碱性对催化剂的影反响惹起珍视。

  因为浸积正在催化剂外貌的CaO与烟气中的SO3响应天生的 CaSO4,而变成催化剂微孔的淤塞是催化剂功能降低的合键情由。CaO中毒机理包罗四个举措。

  举措 4 – 跟着SO3向CaO颗粒中扩散到,它与CaO响应,天生CaSO4。

  正在CaO中毒进程中,CaO最初正在催化剂外貌浸积,浸积速率相对较慢。浸积正在催化剂外貌的CaO与烟气中SO3的响应属于气固响应,因为正在催化剂外貌有活性物质催化氧化SO2天生SO3,SO3浓度相对较高,响应速率为神速响应。神速响应天生的CaSO4的体积会膨胀14%独揽,会隐瞒响应活性位,淤塞催化剂外貌,影响响应物正在催化剂微孔布局内的扩散。正在 CaO 中毒机理中,个中CaO的浸积速率相对较慢,是限定合节,下降CaO正在催化剂外貌的浸积量是减缓催化剂中毒的有用技术。

  针对生物质汽锅烟气特质,华电光大正在旧例催化剂的根柢上做了功能鼎新:开垦了具有高效抗碱金属的脱硝催化剂,正在高碱金属含量飞灰烟气中具有优异的活性以及长的应用寿命。

  通过对催化剂实行外面剖释、功能评判和外征,剖释催化剂中各元素赋存形式与催化剂功能之间的合联,深远解析催化剂中毒道理,并从减缓催化剂化学中毒和物理中毒方面切入,胜利开垦了抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂。

  碱金属、碱土金属对催化剂中毒,合键是与活性中央(V)的酸位爆发响应,吞没酸位导致氨无法吸附正在酸位上,变成催化剂活性下降。正在此根柢上,ⅥB,ⅠB,Ⅷ副族过分金属元素,以及稀土金属可降低催化剂的酸位。通过筛选复配,以及加工式样的优化,比例调剂等一系列使命,胜利拣选了相宜的助催化剂,降低了脱硝催化剂整个酸位,减少了氨的吸附位点和碱金属抗性。从而降低了碱金属的容量。

  碱金属、碱土金属与催化剂的活性中央酸位影响,为了避免催化剂失活或者下降催化剂失活速度,要下降碱金属、碱土金属与活性中央酸位的接触,也便是回护催化剂活性中央。减少碱金属、碱土金属与活性中央接触的能垒和采用活性更高更易与碱金属爆发响应的助剂。咱们从这两方面入手最初拣选了可能正在二氧化钛上分袂性好同时具有必定空间位阻的助剂,使得碱金属、碱土金属不易与催化剂爆发响应。

  因烟气飞灰中碱土金属含量很高,调剂了活性物质和助催化剂的比例及加工式样,通过助剂的复配以及加工工艺的鼎新,降低了整个催化剂的活性。通过浸渍预中毒活性测试以及外观形色张望,催化剂抗碱金属功能优秀。

  平板式催化剂比外貌积比蜂窝式小,用量相对较众,可是不易堵灰。平板式催化剂相关于蜂窝催化剂具有节距大,孔道角落少,不易变成低流速区等特质,能有用避免飞灰的堆集、淤塞催化剂孔道。同时,平板式脱硝催化剂以金属钢网为基材,具有柔性布局,烟气流过平板式催化剂时,催化剂单板正在烟气中不竭振动,使飞灰难以附着于催化剂外貌。板式与蜂窝式的其他比拟睹下外。

  板式催化剂的临盆进程为,将催化剂原料(载体、活性因素与助催化剂)匀称地碾压正在不锈钢板上,切割并压制成带有褶皱的单板;数片单板装入小箱体组成催化剂单位;单位煅烧后拼装成模块,便于装配和运输。

  (1)华电光大临盆的催化剂采用辊面特别管理工艺减少辊压力,降低泥料正在不锈钢网板上的粘附功能,降低催化剂的致密度。通过调剂涂覆工艺,限定催化剂外貌腻滑度,裁汰摩擦系数,使飞灰不易附着正在催化剂外貌。

  (2)华电光大所用不锈钢网板为自产,始末一再实行,有用下降了不锈钢网板的原始厚度,可正在不裁汰涂敷的物料厚度的同时有用限定产物厚度。由于催化剂壁厚相对减薄,催化剂的柔韧度提拔,烟气正在通过催化剂孔道时,会深化催化剂自震颤技能,从而避免了飞灰正在催化剂外貌的浸积和淤塞催化剂的题目。

  (3)按照计划条款合理遴选催化剂。生物质汽锅的烟尘浓度限定正在20g/Nm3以内,灰分含量比拟于燃煤电站汽锅固然较小,可是灰分粒径小,并且碱土金属含量高,导致灰分有粘性,催化剂孔道容易积灰,于是正在催化剂选型时采用的是间距>6mm,开孔率到达了88%的板式催化剂,并正在催化剂模块的顶部加装滤灰网板,避免烟气的大颗粒(爆米花)飞灰进入催化剂通道内变成催化剂的淤塞。

  (4)因为催化剂淤塞和磨损常常同时爆发,华电光大按照客户灰分状况调剂优化临盆工艺,采用辊面特别管理工艺减少辊压力,从而降低泥料正在不锈钢网板上的粘附功能,降低催化剂的致密度,加强其耐磨功能。我公司的板式脱硝催化剂始末西安热工院的检测,剥落率仅为0.26%,磨损率为0.016%/kg,耐磨损功能极强。

  正在脱硝编制运转时,需求按照计划条款,思考防御催化剂堵灰的法子,以确保催化剂通道的流畅,确保脱硝编制的功能。正在脱硝装配(包罗催化剂) 的计划中,常睹的防堵灰法子合键有以下几点:

  催化剂的堵灰危急不但与飞灰浓度相合,也与飞灰因素、粒径以及烟气条款等有亲热合联。为避免飞灰淤塞,应充认识析灰分个性,合理实行工艺计划。比如关于高浓度飞灰,遴选除尘后脱硝;关于大颗粒灰,正在催化剂前树立拦截装配;关于碱金属/碱土金属飞灰,选用蒸汽吹灰等。

  板式催化剂几何弯角对比少,而蜂窝式催化剂有较众的角部低流速区,板式催化剂比蜂窝式催化剂防堵灰的技能强,更适合正在高灰工况下应用。别的,催化剂自身也是一个很好的整流装配,除了遴选相宜的催化剂类型外,催化剂截距、单层高度、催化剂内烟气速率等参数的计划也很主要。

  借使脱硝编制流场不匀称,限制区域流速太低、灰分过大,往往会而变成限制积灰。通过 CFD模仿,合理计划烟道和响应器,并正在响应器入口加设导流、均流装配,确保催化剂入口烟气速率匀称,避免闪现烟气活动低速区或者死角,也是防御催化剂堵灰的主要法子。通过优化流场计划,烟气正在进入第一层催化剂时应餍足下列条款:

  通过装配蒸汽吹灰器或声波吹灰器,也可能同时装备两种吹灰器,对催化剂外貌实行按期吹扫,可有用处置催化剂积灰题目。

  按照烟气特质、灰分个性遴选相宜的吹灰式样,合理安排吹灰器。运转进程中按照自己的运转工况、催化剂损坏状况等连接优化调剂吹灰器吹灰频率和强度,连结催化剂压差限定正在必定畛域内,确保催化剂不积灰。

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