脫硝催化劑的選型與設(shè)計(jì)

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1、脫硝催化劑的選型與設(shè)計(jì)1）、在高鈣工況下，CaO會(huì)導(dǎo)致催化劑失活速率加快，因此需要較大的設(shè)計(jì)裕量。當(dāng)煤質(zhì)或飛灰中的CaO含量小于5%時(shí)，其對催化劑的設(shè)計(jì)影響不大，催化劑的設(shè)計(jì)用量主要取決于SCR系統(tǒng)入口NOX濃度、煙氣流量、要求的脫硝效率等參數(shù)。當(dāng)CaO含量超過5%以后，其對催化劑的設(shè)計(jì)影響開始變得顯著，在同樣的工況條件下，催化劑用量受CaO含量影響很大。隨著CaO含量的增加，催化劑用量呈線性遞增，特別是當(dāng)CaO含量在30%左右時(shí)，催化劑用量比低鈣工況下的用量增加25%左右。2）、在高飛灰工況下，應(yīng)選用孔徑大、截距大、煙氣通過性好的催化

2、劑型號(hào)，減少積灰堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)煙氣中飛灰濃度在50~60g/Nm3，甚至更高時(shí)，此時(shí)平板式催化劑由于其煙氣通道截面較蜂窩式大，高飛灰工況下煙氣和飛灰的通過性好等優(yōu)點(diǎn)，選用平板式催化劑不易積灰堵塞，運(yùn)行安全性較高。當(dāng)飛灰濃度小于50g/Nm3時(shí)，由于板式催化劑幾何比表面積比蜂窩式小，同樣的工程條件下，板式催化劑用量要比蜂窩式多約20~40%。通常，當(dāng)蜂窩式催化劑的孔數(shù)每增加一級，如從18×18孔向上增加為19×19孔時(shí)，對于同一工程項(xiàng)目，催化劑的設(shè)計(jì)用量可以減少在5%以上，由此可以節(jié)約催化劑采購成本5%以上。但是，孔徑變小后，煙氣通過性差

3、，在高飛灰條件下，極易發(fā)生飛灰的架橋堵灰，催化劑一旦發(fā)生飛灰架橋，就會(huì)發(fā)生“累積”效應(yīng)，即當(dāng)催化劑部分孔道發(fā)生堵塞時(shí)，相對的使其他未堵塞的孔道通過的飛灰量急劇增大，再運(yùn)行不長的時(shí)間，整個(gè)催化劑都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重堵塞。1）、在飛灰硬度較大的工況，選用標(biāo)準(zhǔn)壁厚催化劑可以提高運(yùn)行安全性；催化劑壁厚的選擇與飛灰的濃度及飛灰的硬度有關(guān)。研究表明，當(dāng)飛灰中SiO2與Al2O3的含量比在2:1左右時(shí)，此時(shí)飛灰硬度較大，飛灰對催化劑的沖擊磨損較嚴(yán)重。研究表明，催化劑內(nèi)壁的磨失減薄是造成催化劑磨損強(qiáng)度下降的主要原因，內(nèi)壁磨失量占催化劑總磨失量的60%左右，而常

4、規(guī)的端部硬化措施，只能保證催化劑端部不被磨損，但是催化劑內(nèi)壁的磨損仍然不容忽視。另外，在高飛灰的運(yùn)行條件下，催化劑采用端部硬化，但催化劑內(nèi)部通道還存在由于磨損而造成的斷裂風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)硬化部位以后的內(nèi)壁發(fā)生斷裂后，就會(huì)發(fā)生催化劑頂端的塌陷并進(jìn)而造成嚴(yán)重堵塞。4）、在高溫工況下，催化劑燒結(jié)失活的速率加快，催化劑用量也會(huì)增加；煙氣溫度在350℃以下時(shí)，催化劑的設(shè)計(jì)用量幾乎不因溫度發(fā)生變化，催化劑用量主要取決于SCR系統(tǒng)入口NOX濃度、煙氣流量、要求的脫硝效率等參數(shù)。當(dāng)煙氣溫度超過350℃時(shí)，隨著溫度的增加，催化劑設(shè)計(jì)用量隨溫度的變化呈線性遞增，特

5、別是溫度超過400℃時(shí)，體積比350℃時(shí)增加了近15%。這是因?yàn)楦邷厥菍?dǎo)致催化劑燒結(jié)的最大因素，而燒結(jié)必然會(huì)致使催化劑的比表面積減少，從而使脫硝活性下降。而且，高溫會(huì)引起活性組分-貴金屬氧化物形成多聚態(tài)晶體，多聚晶體的比表面積較小，從而與煙氣的接觸面積就小，催化活性相對較低。。因此，對于高溫運(yùn)行的項(xiàng)目，必須進(jìn)行配方優(yōu)化。催化劑主要成分中，V2O5的活性是最高的，但是其抗高溫?zé)Y(jié)的能力是最低的。WO3或MoO3活性相對較低，但是具有優(yōu)異的抗中毒和抗燒結(jié)能力，所以優(yōu)化配方時(shí)要減少V2O5的含量，增加WO3或MoO3的含量，能在一定程度上有效

6、提高催化劑對高溫的耐受性。但是，配方的改變，降低了催化劑的活性，要滿足相同的性能要求，就要采用較多的體積。另一方面，在高溫中催化劑失活加快，還必須留有較充足的催化劑儲(chǔ)備體積。這兩個(gè)因素共同作用，最后導(dǎo)致高溫項(xiàng)目的催化劑用量一般都較多。5）、在高硫份工況下，應(yīng)特別注意硫胺的生成，防止催化劑的中毒和下游設(shè)備的堵塞；燃用高硫份煤種時(shí)，會(huì)導(dǎo)致煙氣中SO2含量增加，即使仍能保持1%的SO2氧化率，但是氧化生成的SO3總量仍會(huì)較高。SO3會(huì)和還原劑氨NH3反應(yīng)生成(NH4)HSO4(ABS)和(NH4)2SO4(AS)。硫酸氫銨是一種極其粘稠的物質(zhì)

7、，粘附在設(shè)備表面極難清除。如果粘附在催化劑表面，又會(huì)繼續(xù)粘附飛灰顆粒，導(dǎo)致SCR催化劑積灰堵塞。硫酸銨是一種干態(tài)的粉狀物質(zhì)，當(dāng)生成量較多時(shí)，會(huì)增加煙氣中的飛灰濃度，加劇催化劑的磨損，并使催化劑積灰堵塞的風(fēng)險(xiǎn)增大。為了消除或減少(NH4)HSO4對設(shè)備的粘附和腐蝕，只能在(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度ADP以上噴入NH3，以使生成的(NH4)HSO4呈氣態(tài)，隨煙氣流出SCR系統(tǒng)。根據(jù)拉烏爾定律，煙氣中(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度和氣相中SO3、NH3的平衡分壓有關(guān)，煙氣中SO3濃度越高，平衡分壓越大，則(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度越高。而S

8、CR系統(tǒng)的最低噴氨溫度一般要高于(NH4)HSO4的露點(diǎn)溫度，最終導(dǎo)致了SCR系統(tǒng)運(yùn)行溫度提高。如果實(shí)際煙氣溫度不高或稍高于要求的最低噴氨溫度，則會(huì)導(dǎo)致操作彈性降低。此種工況進(jìn)行催化劑設(shè)計(jì)時(shí)，一般不會(huì)造成催