耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂
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- 供 应 地：河南省洛阳市
- 发布公司：洛阳万山高新技术应用工程有限公司
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- 发布日期：2015/2/6 9:48:39
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详细说明
一、技术背景
国家环保部颁布的《火电厂大气污染物排放标准》要求：所有新建火电机组NOx排放量达到100mg/m3；重点地区所有火电投运机组NOx排放量达到100mg/m3，非重点地区投产的机组达到200mg/m3。火电厂烟气脱硝迫在眉睫。选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR) 烟气脱硝方法具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点，应用广泛。我国已建、在建或拟建的烟气脱硝机组中，采用SCR 脱硝的机组占96%。催化剂是SCR脱硝系统的核心，其成本一般占脱硝装置总成本的30%～50%，直接决定着SCR脱硝系统的性能和投资运行成本。我国火电厂燃煤具有灰分含量高、成分复杂多变等特点，而且SCR 脱硝系统采用无旁路结构，如果发生SCR催化剂严重堵塞的情况，必须停炉处理。因此，选择合适的催化剂类型对SCR 设备长期安全和稳定运行至关重要。本技术从运行中SCR催化剂抗活性下降能力的强弱，来分析在我国燃煤高灰、高砷等情况下如何选用合适的催化剂类型。
二、催化剂型式
市场主流的催化剂型式可分为蜂窝式、平板式和波纹板式，目前，蜂窝式市场占有率为60%～70%，平板式市场占有率为20%～30%，波纹板式市场占有率为5%。波纹板式催化剂市场占有率较低，其抗灰能力差，在我国使用波纹式催化剂的脱硝工程项目很少。本技术对耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂和传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂进行比较。目前，脱硝工程要求达到的工艺性能，如烟气脱硝效率、NH3逃逸量、SO2 /SO3转化率和压降等方面耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂和传统蜂窝陶瓷脱硝催化剂都可以满足要求。通过对比耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂脱硝催化剂和传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂在国内外电厂的运行情况，得出两者的综合性能，见表1。
表1 耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂与传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂比较
项目 耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂 传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂
抗堵塞性能 ☆☆☆☆ ☆☆
抗粉尘冲刷性能 ☆☆☆☆ ☆☆☆
压力损失 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆
脱硝效率 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
比表面积 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
吹灰器频率 ☆☆☆☆ ☆☆
抗热冲击 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆
SO2转化率 ☆☆☆☆ ☆☆☆
三、催化剂的理化性能分析
在满足在省煤器出口烟气流量、温度、压力、成份条件，达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求和灰分条件多变的环境下，其防堵灰和防磨损性能是保证SCR设备长期安全和稳定运行的关键。传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂在运行中由于发生堵塞、覆盖、磨损和中毒等原因会造成传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂活性的逐渐下降，导致传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂出口的NOx浓度和氨逃逸上升，当出口值不能满足性能保证值时，就需要添加或更换传统SCR蜂窝陶瓷脱硝换催化剂。SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂耐活性下降能力的强弱对于延长SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂使用寿命、降低脱硝SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂运行成本具有重要意义。
四、孔道堵塞
传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂的孔道堵塞主要是由大颗粒飞灰或者沉积飞灰吸附引起的，造成局部烟气流速过快、停留时间短，导致传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂压降上升、磨损加剧和活性下降。耐高灰、耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂开孔较大，即使在高灰分条件下也具有较好的抗堵灰性、抗积灰性能，还可以降低耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂压力损失，减少引风机负载。耐高灰、耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂具有更大的节距和流通面积，由于采用纯蜂窝陶瓷载体作为支撑结构，并且具有一定的强度，气流通过耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂横截面较大的孔径，可以有效避免飞灰在耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂表面的沉积。在烟气中粉尘浓度不太高的情况下，采用耐高灰、耐磨损脱硝催化剂的系统可以不使用吹灰器，见图1。传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂如果要对抗高灰分条件，必须加大节距，选择大孔径的规格，由于其减小了比表面积，为了保证脱硝效率就不得不增大体积从而增加SCR 反应器的体积。
耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂 传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂
图1 SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂的断面形态
五、表面覆盖
传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂表面覆盖是由于CaSO4等水泥性的物质在传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂表面形成坚硬的致密物质，阻碍反应气体进入传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂内部发生反应，使得实际作用的传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂外表面减少，造成活性下降。图2为CaO导致传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂微孔堵塞的机理过程。含有CaO的飞灰颗粒在通过传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂的孔道时，沉积在传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂表面并进入到传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂微孔中，CaO和烟气中的SO3反应生成CaSO4，而生成的CaSO4会发生体积膨胀，一般要比原来的飞灰颗粒体积增大14%。体积膨胀后的CaSO4会堵塞传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂的微孔，导致NOx、NH3和传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂颗粒的接触面积变小，造成传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂失活。
图2 CaO堵
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