中高溫SCR脫硝催化劑
本公司自2006年開始自主研發SCR脫硝催化劑,得到國家科技部基金項目支持,與浙江大學合作,通過大量試驗研究并借助OM、SEM、EDS、BET、Rama、FT-IR、TG-DCS、H2-TPR、XPS等表征分析,獲得突破性科研成果與高性能催化劑配方,產品應用價值高。 除了得到成熟的中高溫V-Ti基(300~420℃)催化劑外,還相繼研發成功高-低溫Mix-Me-Ti-Re基(200~420℃),中低溫Me-Ti-Hv-Re基(150~300℃)、低溫Me-Nd-Sm-Co-Mo-W-Ti基(120~260℃),高溫CO-Ni/Cr基(400~600℃),無V基無毒基,低V低毒基等催化劑配方與工藝技術。
一、SCR反應機理
在選擇催化還原(SCR)脫硝催化劑的作用下,通過加氨(NH3)可以把氮氧化物(NOx)轉化為氮氣(N2)和水(H2O)。NH3首先被催化劑活化成氨基,再與煙氣中的NO偶合,形成極易降解為N2和H2O的亞硝基中間產物。隨著還原態的催化劑被煙氣中的氧氣所氧化,催化劑得到復原,實現了催化循環。
主要的化學反應方程式如下:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
4NH3+6NO→5N2+6H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
主要副反應:
2SO2+O2→2SO3
SO3+NH3+H2O→NH4HSO4
反應機理
化學反應過程
二、催化劑產品
燒成的催化劑
正組裝的催化劑模塊
組裝完成的催化劑模塊
三、蜂窩式脫硝催化劑規格
孔數(個)
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截面尺寸(mm2)
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壁厚(mm)
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節距(mm)
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適用范圍
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15×15
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150×150
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1.1~1.35
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9.8
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燃煤、高塵、抗堵灰
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16×16
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150×150
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0.9~1.2
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9.2
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燃煤、高塵、抗堵灰
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18×18
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150×150
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0.8~1.1
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8.2
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燃煤、高塵、抗堵灰
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20×20
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150×150
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0.76~1.0
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7.4
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燃煤、中高塵、磨損較大
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21×21
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150×150
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0.72~0.95
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7.05
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燃煤、中低塵、沖蝕較輕
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22×22
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150×150
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0.7~0.9
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6.7
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燃煤、中低塵、沖蝕較輕
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25×25
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150×150
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0.68~0.85
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5.9
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燃煤、燃油、低塵、沖蝕微
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30×30
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150×150
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0.62~0.76
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4.9
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燃氣、燃油、微塵、無沖蝕
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35×35
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150×150
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0.52~0.6
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4.2
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燃氣、燃油、無塵、無沖蝕
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45×45
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150×150
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0.4~0.5
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3.28
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燃氣、潔凈
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1、蜂窩式SCR催化劑截面尺寸:150mm×150mm。
2、蜂窩孔數:15×15~45×45,常用孔數范圍16×16~21×21。
3、內孔大小:衡量催化劑堵塞特征的重要指標,原則上節距越大,防堵灰特性越好,壓降越小。
4、壁厚:催化劑壁越薄,單位體積的催化劑比表面積越大,催化劑體積越小;但在高塵條件下,在設計時須充分考慮飛份對催化劑的沖刷磨損問題。
5、節距:由內孔尺寸和壁厚決定。
6、催化劑選擇時需考慮的主要因素:
(1) 形式的確定:煙氣溫度、流速、空間、含塵量、灰的磨損特性等;
(2) 節距的確定:布置方式、煙氣含塵量、灰塵的粒徑分布等;
(3) 體積的確定:煙氣量、NOx濃度、CaO及其他介質含量、鍋爐型式。
四、典型的蜂窩式脫硝催化劑性能
NOx脫除率
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NH3逃逸濃度
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SO2/SO3轉化率
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系統可用率
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軸向強度
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側向強度
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化學壽命
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機械壽命
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最高達90%以上
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<3ppm
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≤1%
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≥98%
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≥2.5MPa
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≥0.8MPa
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24000hr
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10y
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五、瀚昱催化劑性能優點
1)采用優化配方,NOx脫除率保持較高水平,化學壽命長。
2)配方中含稀土等特殊組分,可降低SO2/SO3轉換率,降低銨鹽形成,防止催化劑蜂窩孔堵塞。
3)催化劑單體入口端進行硬化處理,提高耐磨性,延長機械壽命。
4)模具材料及工藝優化設計,合理選擇節距,提高強度和抗堵塞能力,壓力降減小。
5)采用稀土和貴金屬Co、Mo等提高抗中毒能力。
六、應用場合
SCR脫硝催化劑在燃煤電廠、燃油電廠、燃氣電廠、生物質發電廠、垃圾焚燒電廠、鋼鐵廠、焦化廠、化工廠、水泥廠、玻璃制造廠等工業領域得到廣泛應用。依據SCR脫硝反應器相對的安裝位置,SCR脫硝催化劑可采用高塵、低塵和尾端布置方式。
常見SCR脫硝工藝流程(高塵布置方式)
1)高塵布置
SCR反應器布置在鍋爐省煤器和空氣預熱器之間。
優點:
①反應溫度較高(煙氣溫度300~420℃,為金屬氧化物催化劑的最佳反應溫度),可獲得較高的NOx脫除效果,可選擇的催化劑種類較多;
②投資和運行成本較低;
③運行經驗非常豐富,是目前火電廠廣泛應用的煙氣脫硝工藝。
但是,由于粉塵濃度較高,所以粉塵對催化劑的沖蝕較嚴重,影響催化劑壽命;由于流程長,容易發生氨泄漏;過程中可能生成硫酸銨(或者硫酸氫銨)鹽物質,容易腐蝕后續設備。
2)低塵布置
SCR反應器布置在高溫電除塵和空氣預熱器之后。
優點:
①煙氣經塵器后,粉塵濃度下降,可防止對催化劑的污染、磨損與堵塞,可以延長催化劑的使用壽命;
②與鍋爐本體獨立,不影響鍋爐的正常運行;
③氨的泄漏量小于高塵布置方式的泄漏量。
但是,與高粉塵布置一樣,過程中可能生成硫酸銨(或者硫酸氫銨)鹽物質,容易腐蝕后續設備;可供選擇的催化劑的種類較少。
3)尾端布置
SCR反應器布置在電除塵器和脫硫裝置(FGD)之后。
優點:
① 煙氣經過除塵脫硫后,不易使催化劑中毒,并且可以采用更大的流速和空速,從而使催化劑的消耗量大大地減少;
② 氨的逃逸量是最少的,并且不會腐蝕構筑物(煙囪需采用防腐煙囪);
③ 不會產生SO3,可防止二次污染。
但是,需要設置煙氣再熱系統,增加了投資和運行成本;符合反應條件的催化劑較少。(瀚昱公司可生產此類催化劑。)
七、催化劑車間生產
大型擠出成型機
催化劑干燥設備
催化劑焙燒設備
生產線DCS控制系統
八、催化劑安裝現場
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