催化劑選型設計

發布日(ri)期：2023-08-01 　瀏覽次數：940

2.1.1 催化劑(ji)選型設計

SCR 催(cui)化(hua)劑選(xuan)型設(she)(she)計是 SCR 脫硝系統設(she)(she)計的(de)關(guan)鍵環節，主(zhu)要由煙氣(qi)參數、灰分組(zu)成、設(she)(she)計要求等決定。催(cui)化(hua)劑選(xuan)型設(she)(she)計主(zhu)要包括配方(fang)、結構(gou)、停留(liu)時間或空

間(jian)速(su)度、系統壓降、SO2 氧化率(lv)、氨氮摩爾比、目標脫硝效率(lv)等內容。

（1）配方

SCR 催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)配(pei)方是(shi)(shi)指活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、助催(cui)(cui)(cui)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、載體等成(cheng)分配(pei)比。商業 SCR 催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)主要為(wei) V2O5，活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)反(fan)應起決定性(xing)作用(yong)，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)中V2O5 含量的(de)不同使催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)具有(you)不同的(de)最佳活(huo)(huo)性(xing)溫度區間。WO3 或 Mo O3 是(shi)(shi)常用(yong)的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)助催(cui)(cui)(cui)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，助催(cui)(cui)(cui)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)能加(jia)強催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)穩定性(xing)，提高活(huo)(huo)性(xing)、選擇(ze)性(xing)和機械強度。Ti O2

作為載體可(ke)以支撐、分散、穩定(ding)(ding)催化活性物質。根據具體工程項目中煙氣的(de)(de)溫度、NOx 含(han)(han)量、硫的(de)(de)含(han)(han)量、灰(hui)分的(de)(de)大小(xiao)(xiao)及 Ca、As 等(deng)(deng)元素含(han)(han)量等(deng)(deng)參數的(de)(de)大小(xiao)(xiao)，來確定(ding)(ding)催化劑中各(ge)成分含(han)(han)量的(de)(de)配(pei)比。

（2）結(jie)構

商用蜂窩式催化劑單體截面尺寸一般為 150 mm*150 mm，長度為 500 ~1300 mm。蜂窩孔道可以作為催化劑的基本組成單元，結構參數包括壁厚(δ)、節距(s)、比表面積等。壁厚和節距共同決定了催化劑孔數。根據煙氣中飛灰濃度應選取適當孔數催化劑，飛灰濃度越低，孔數越多，催化劑阻力也越大。

（3）停留時(shi)間或空速

通(tong)常(chang)用空間(jian)速度（Space velocity）來衡量催化劑的脫硝(xiao)反應過(guo)程的充分程度。其定義(yi)如(ru)式(shi)（2 - 1）：

空速(su)越(yue)小反(fan)應(ying)時(shi)(shi)間越(yue)長。工程上常用的(de)單位為h?1。反(fan)應(ying)器的(de)空間速(su)度(du)由試(shi)驗決(jue)定(ding)。空間速(su)度(du)降低時(shi)(shi) NOx 的(de)脫除率(lv)(lv)上升，即對(dui)于(yu)給定(ding)的(de)煙氣(qi)流(liu)率(lv)(lv)，催(cui)化劑(ji)量(liang)要增加。

（4）系統壓(ya)降

 SCR 煙氣脫硝(xiao)系統的(de)增加會帶(dai)來上下游(you)設備壓力的(de)變化，進而影響其他設備的(de)運(yun)(yun)行情(qing)況。所以無論是在設計前還是運(yun)(yun)行后都要考慮 SCR 系統壓力的(de)影響。

（5）SO2

氧化(hua)率對于實際煙氣中(zhong)含有的 SO2 在脫硝過(guo)程中(zhong)被(bei)氧化(hua)，SCR 反應器入口氨(an)氮比在 1 以下(xia)，氨(an)氣理(li)論上會(hui)(hui)在脫硝反應中(zhong)反應完全(quan)，但由于催化(hua)劑老化(hua)、中(zhong)毒或活(huo)性(xing)溫度(du)窗口變化(hua)，噴(pen)氨(an)不均等造(zao)成(cheng)氨(an)逃逸。還原劑氨(an)會(hui)(hui)與 SO3 生成(cheng)硫酸氫(qing)銨(an)或硫酸銨(an)。硫酸氫(qing)銨(an)黏附(fu)在下(xia)游設備會(hui)(hui)造(zao)成(cheng)設備腐蝕。所(suo)以要(yao)盡量控制 SO2 轉化(hua)率。

（6）氨氮摩爾比

NSR 氨氮摩(mo)爾比定義為：

根(gen)據 SCR 反(fan)應化學方程式，對于氨參加(jia)的還原(yuan)反(fan)應，理論上(shang)化學當量比為 1。反(fan)應物和脫除的 NOx 量之間有 1:1 線性關系的假設，化學反(fan)應速率和煙氣(qi)中(zhong)其(qi)他與 NH3 反(fan)應物質的競爭。實際燃煤(mei)鍋爐(lu) SCR 煙氣(qi)脫硝系統中(zhong)氨氮比選取 1~1.1 之間。

（7）脫硝效率

對于特(te)定的(de)(de) SCR 脫硝過程，當所選(xuan)用的(de)(de)催(cui)化(hua)劑確定時，脫硝效率是氨氮摩爾比、反(fan)應時間、反(fan)應溫(wen)度(du)等的(de)(de)函數。

實際(ji)上，影響(xiang)催化(hua)(hua)劑(ji)選(xuan)型(xing)的因素遠不止以(yi)上幾種，SCR 催化(hua)(hua)劑(ji)設(she)計(ji)(ji)是(shi)一(yi)種挑戰(zhan)，只(zhi)有在完(wan)整(zheng)考慮了布置(zhi)方(fang)式(shi)、脫硝(xiao)效(xiao)率、煙氣(qi)組分、SO2 氧化(hua)(hua)控制、催化(hua)(hua)劑(ji)活(huo)性(xing)、脫硝(xiao)系統運行情(qing)況、以(yi)及對(dui)其他設(she)備的影響(xiang)等之后(hou)，反復(fu)計(ji)(ji)算調整(zheng)，才能(neng)得到適合(he)的催化(hua)(hua)劑(ji)用量。設(she)計(ji)(ji)流程如圖