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工艺解析

烟气脱硝快来看看你的SCR催化剂选对了吗?(设计、选型、计算)

发布日期 : 2022-02-22 浏览量 :

1、概述

烟气脱硝是目前世界上普遍采用的减少NOX排放的主要方法,也是我国大气污染治理的重要领域。其中SCR技术因其技术成熟、脱硝效率高、几乎无二次污染的特点,占据了工业烟气脱硝领域的主导地位,在火力发电领域的市场占有率高达95%以上。在SCR技术中,催化剂的投资占整个系统投资很大的比例,且催化剂寿命一般在2-3年左右,更换频率较高,因此,选择合适的催化剂是SCR技术成功的关键所在。

2、SCR催化剂的分类

SCR催化剂按照组成可以大致分为三种类型:贵金属型、金属氧化物型和离子交换的沸石分子筛型;按照催化剂的反应温度可以分为高温型、中温型和低温型,一般高温大于400℃,中温300-400℃,低温小于300℃;按照外观形式可以分为蜂窝式、板式、波纹板式和脱硝滤袋。

2.1常规催化剂

目前工业上常用的催化剂包括蜂窝式、板式、波纹板式。

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板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材,将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上,经过压制、锻烧后,将催化剂板组装成催化剂模块。

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蜂窝式催化剂一般为均质催化剂。将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备,制成截面为150mm*150mm,长度不等的催化剂元件,然后组装成为截面约为2m*1m的标准模块。

波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2为基材,将WO3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面,以达到提高催化剂活性、降低SO2氧化率的目的。

目前蜂窝式催化剂占据了市场70%份额。

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2.2脱硝滤袋

DeNOx脱硝滤袋是戈尔专利滤袋脱硝催化系技术,采用高效脱硝及脱二噁英催化剂活性组分与PTFE材料骨架复合,将用于脱除颗粒物的表面过滤技术与用于去除NOx和NH3减排的低温SCR催化技术结合在一起,除实现粉尘近“零”排放外,滤袋所含催化剂与烟气中NOx发生还原反应,生成无污染的N-2,H2O,NOx去除效率可以达到95%以上。

采用高精度戈尔滤膜切实保障了细小颗粒物无法通过滤膜,对催化剂完美保护,避免催化剂磨蚀及中毒,因此使用寿命更长,可达5年以上;同时,PTFE材料作为催化剂的骨架,不需要再使用钒钛作为骨架材料,滤袋可以复合上更多的催化剂有效成分,低温下具备更高的活性及脱硝脱二恶英效率。

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3、SCR催化剂的组成

催化剂一般由TiO2、V2O5、WO3、MOO3等氧化物组成。催化剂材料在功能上划分,可分为活性成分、载体和辅助材料三部分。目前工程中应用最多的SCR催化剂是氧化钛基催化剂,载体用TiO2、Al2O3、Fe2O3、及SiO2等,其中TiO2具有较高的活性和抗SO2性能,是最合适的脱硝催化剂载体;V2O5是最主要的活性成分,具有较高的脱硝效率,但同时也促进SO2向SO3转化;而另一种活性材料WO3的添加,有助于抑制SO2的转化,其他的活性材料还有MO、Cr等,他们可以起到助催化剂及稳定剂的作用。

下表为两种常用的催化剂组分表(%)。

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5、催化剂的设计、选型、计算

5.1 SCR催化剂的选择原则

催化剂的选择应烟气的具体工况、飞灰特性、反应器形状、脱硝效率、NH3逃逸率、SO2转化率、系统压降、使用寿命及业主要求等条件来综合考虑。

5.2飞灰特性的影响

5.3氨逃逸的影响

由于脱硝反应过程中会产生一定量的氨逃逸,实际生产运行中,脱硝烟气中部分SO2在催化剂的作用下转化为SO3,SO3和氨发生反应生成(NH4)2SO4和NH4HSO4。NH4HSO4是一种易冷凝沉积在空器换热元件表面的高粘性液态物质,极易粘附烟气中的飞灰颗粒,堵塞换热元件通道,增加空预器阻力并影响换热效果。

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5.4烟气温度的影响

5.5蜂窝式催化剂尺寸选型

5.5.1、催化剂尺寸数据

(1)比表面积计算时,不计算催化剂外侧四周及两端面的面积。外侧四周在模块箱中被硅酸铝纤维板覆盖,不与烟气接触,几乎不参与催化作用,仅抗耐磨。

(2)结合烟气在催化剂孔的停留时间、烟尘沉降、SCR投资成本等因素,催化剂孔内烟气流速一般控制在6-7m/s范围内。由此可以计算单层催化剂模块数量的最大值和最小值。

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5.5.2、催化剂孔数确定

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5.6催化剂体积计算


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