工艺解析

          SCR脫硝催化劑應用注意事項

          發布日期 : 2022-11-19 瀏覽量 :

          我國火(huo)電廠用煤受我國煤炭資源和燃料(liao)供應政(zheng)策的製約,燃煤的品質(zhi)通(tong)常較差,燃煤的灰分、硫分等有害雜(za)質(zhi)含量普遍較高。因此在使用 SCR催化劑時燃料(liao)中的堿金屬、堿土金屬、砷,以(yi)及燃燒後(hou)產生的水(shui)蒸氣、飛灰、硫及硫銨等都對催化劑的使用造成影響,這(zhe)些(xie)成分通(tong)過擴(kuo)散(san)進入催化劑的活性點,占(zhan)據(ju)著催化劑活性點位,催化劑將逐漸被鈍化,催化劑的活性隨著運行時間的推移而(er)降低,NOx還(huai)原效率下降,氨耗量增加,氨逃逸量增加,SCR係統(tong)運行成本將因有害元(yuan)素的影響而(er)上升(sheng)。

          1 堿金屬的影響

          堿金屬與催化劑表麵接(jie)觸(chu),會(hui)使催化劑活性降低 。堿金屬在催化劑上沉(chen)積導致催化劑表麵酸(suan)性大大降低,相同摩(mo)爾濃度的 K 與 Na 相比,K 中和效果更強。K 優(you)先配位到或(huo)者上的 OH 根上,K20與反應生成,K 幹擾了氨活性中間物種(zhong) NH4+的形成,從而(er)導致催化劑的鈍化。避(bi)免催化劑表麵水(shui)蒸氣的凝(ning)結,可降低因堿金屬在催化劑表麵積聚對催化劑活性的影響。

          2 堿土金屬的影響

          堿土金屬使催化劑中毒主要是飛灰中遊(you)離的CaO與催化劑表麵吸附的反應生成而(er)產生的,引(yin)起(qi)催化劑表麵結垢,會(hui)將催化劑表麵遮蔽,從而(er)阻止了反應物向(xiang)催化劑內擴(kuo)散(san)。通(tong)過適(shi)當增加吹(chui)灰頻率,可降低飛灰在催化劑上的沉(chen)積量,降低 CaO 在催化劑表麵的沉(chen)積量是減緩催化劑中毒的有效手段

          3 砷的影響

          砷(As)來源於煤,在煙氣中以(yi)揮(hui)發性的形式(shi)存在分散(san)到催化劑中並(bing)固化在活性、非活性區域,同時也會(hui)吸附在飛灰顆粒(li)上(以(yi)氧(yang)化物的形式(shi))。在砷中毒的過程中將使反應氣體在催化劑內的擴(kuo)散(san)受到限製,且(qie)通(tong)道(dao)遭(zao)到破壞(huai)。催化劑發生 As中毒,特(te)別是在液態排(pai)渣爐(lu)和飛灰再(zai)循環的過程中,會(hui)導致循環過程中砷的富集。以(yi)氧(yang)化物為(wei)形式(shi)的砷為(wei)例,它(ta)的中毒影響歸結於它(ta)的堿性。導致 OH 根被 As-OH(分布於表麵的砷酸(suan)鹽(yan))所取代。催化劑砷中毒後(hou),氨不(bu)易(yi)吸附到中毒的催化劑活性點上,從而(er)導致催化劑活性的降低。

          在使用過程中可使催化劑表麵對砷不(bu)具有活性,通(tong)過對催化劑表麵的酸(suan)性控製,達(da)到吸附保護(hu)的目的,使得催化劑表麵不(bu)吸附氧(yang)化砷;另一種(zhong)方(fang)法(fa)是改進活性位,通(tong)過高溫煆(duan)燒獲得穩定的催化劑表麵,主要采用釩和鉬的混(hun)合氧(yang)化物形式(shi),使As吸附的位置不(bu)影響SCR的活性位。

          4 水(shui)蒸氣的影響

          對於大多數運行中的煙氣 SCR脫硝裝置中,都應避(bi)免水(shui)蒸氣的凝(ning)結。凝(ning)結在催化劑上的水(shui)會(hui)將飛灰中的有毒物(堿金屬,鈣,鎂)轉(zhuan)移到催化劑上,從而(er)導致催化劑失活。另外會(hui)使飛灰硬(ying)化並(bing)阻塞催化劑,使吹(chui)灰裝置的性能下降。燃油(you)鍋(guo)爐(lu)中毒的危險較大,主要是由(you)於水(shui)溶性堿金屬含量較高。如果鍋(guo)爐(lu)燃用生物質(zhi)燃料(liao),中毒現象會(hui)變得嚴(yan)重,這(zhe)是因為(wei)這(zhe)些(xie)燃料(liao)中水(shui)溶性的K含量較高。

          5 飛灰的影響

          飛灰是造成催化劑堵(du)塞的一個主要原因,飛灰小顆粒(li)沉(chen)積在催化劑孔隙中,阻礙 NOx、 和到達(da)催化劑表麵,從而(er)引(yin)起(qi)催化劑失活。同時飛灰還(huai)容易(yi)造成催化劑的磨損。降低催化劑堵(du)塞和磨損的措施(shi)主要有:

          1)利用 CFD 計算(suan)機數值模擬和物理模型試驗,優(you)化流場設計,來調節 SCR反應器內的氣流分布,避(bi)免出現煙氣流動低速(su)區或(huo)死(si)角。

          2)在各(ge)層(ceng)催化劑上方(fang)安(an)裝吹(chui)灰器,對催化劑進行定期吹(chui)掃。

          3)選(xuan)用合適(shi)的催化劑內的煙氣速(su)度,在保證較小煙氣阻力(li)和低磨蝕的情況下,又能有效地利用煙氣的流動避(bi)免堵(du)灰。

          4)對催化劑采用頂端(duan)硬(ying)化技術,改善催化劑磨損。

          6 硫及硫銨鹽(yan)的影響

          硫及硫銨鹽(yan)是造成催化劑堵(du)塞的另一個主要原因。是 SCR催化劑主要活性成分,但也同時促進了氧(yang)化成。而(er)係統(tong)噴(pen)出的在 250℃以(yi)下很容易(yi)與形成硫銨鹽(yan),硫銨鹽(yan)不(bu)僅會(hui)堵(du)塞催化劑孔道(dao)及微(wei)孔,而(er)且(qie)會(hui)造成下遊(you)換熱設備的粘汙。

          7 燒結現象

          當溫度上升(sheng)至 450℃時,會(hui)發生催化劑的燒結現象,從而(er)導致催化劑失活。因而(er)我們在設計 SCR反應時合理的選(xuan)擇反應的溫度區間,通(tong)常反應的最佳溫度在 360℃。

          8 小結

          (1)目前工程中應用最多的 SCR催化劑主要成份為(wei)、 、等氧(yang)化物組成。

          (2)在 SCR的應用過程中,由(you)於堿性金屬影響、堿土金屬影響、砷中毒、硫及硫銨影響、燒結等因素都會(hui)造成催化劑鈍化,需(xu)要采取相應的措施(shi)加以(yi)預防(fang)。

          (3)催化劑研究方(fang)向(xiang)應符合國內工程需(xu)要,著重在設計並(bing)製備高活性的催化劑上,改進催化劑的組成,提高活性,降低成本,提高催化劑壽命。

          (4)催化劑在實際工程應用中,要通(tong)過合理的流場設計 ,防(fang)止飛灰的沉(chen)積,定期對催化劑進行吹(chui)掃;控製好溫度,防(fang)止催化劑燒結;催化劑停用時要對催化劑進行保護(hu)。


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