【正文】 面應(yīng)無任何異物 ,催化劑無短缺、碎裂 。鍋爐具備了投煤條件 ,啟動一次風機投粉使煙氣溫度升高加熱反應(yīng)器到 310 ℃ 以上。煙氣溫度高于 120 ℃ 到催化劑運行溫度間 ,升溫速度可以增加到 60 ℃ /min。如果出現(xiàn)個別參數(shù)偏離設(shè)計值過大的情況 ,應(yīng)及時進行分析 ,評估其危害性質(zhì)和嚴重性 ,預(yù)先估計其后果并考慮補救措施 ,最終確認 SCR 裝置投入或退出運行。采用倒流板、混合器、氨噴射器對兩側(cè)煙道獨立布置 , 使煙氣在各斷面上流量基本相等 。為了使被飛灰堵塞的可能性減到最小 ,反應(yīng)器采用垂直放置 ,使煙氣由上而下流動。 3 延長催化劑使用壽命的措施 3. 1 SCR 催 化劑反應(yīng)器的改進設(shè)計 催化劑和反應(yīng)器是 SCR 系統(tǒng)的主要部分。當 V2O5 的質(zhì)量分數(shù)為 6. 6%時 , V2O5 在載體 TiO2 上形成新的結(jié)晶區(qū) (V2O5 結(jié)晶區(qū) ) ,從而降低了催化劑的活性。但若接觸時間過長 , NH3 氧化反應(yīng)開始發(fā)生 ,使脫硝率下降。氨的逃逸率增加 ,在降低脫硝率的同時 ,也增加了凈化煙氣中未轉(zhuǎn)化 NH3 的排放濃度 ,進而造成二次污染。該結(jié)果說明 :若 NH3 投入量偏低 ,脫硝率受到限制 。 脫硝反應(yīng)一般在 310～ 430 ℃ 范圍內(nèi)進行 ,此時催化劑活性最大 ,所以 ,將 SCR 反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間。 2. 1 反應(yīng)溫度的影響 反應(yīng)溫度對脫硝率有較大的影響 ,從廠家給出的反應(yīng)曲線 (如圖 1所示 )可以看出 ,在 300～400 ℃ 內(nèi) (對中溫觸媒 ) ,隨著反應(yīng)溫度的升高 ,脫硝率逐漸增加 ,升至 400 ℃ 時 ,達到最大值( 90% ) ,隨后脫硝率隨溫度的升高而下降。 工程上計算催化劑的使用壽命 ,一般從脫硝裝置投入商業(yè)運行開始到更換或加裝新的催化劑為止 ,把催化劑的運行小時數(shù)作為催化劑化學使用壽命 (NOx 脫除率不低于性能保證要求 ,氨的逃 逸率不高于 0. 000 3% ) 。 湖南華電長沙發(fā)電有限公司 2 臺脫硝機組脫硝性能試驗已經(jīng)完成 ,脫硝裝置投入正常 ,系統(tǒng)運行平穩(wěn) ,脫硝效率達到設(shè)計值 ( 53%以上 ) 。如何在保證 SCR 脫硝效率前提下延長催化劑的使用壽命 ,減少發(fā)電企業(yè)運行成本 ,在當前各發(fā)電企業(yè)經(jīng)營上舉步維艱的特別 時期 ,具有現(xiàn)實的社會和經(jīng)濟意義。此外 ,根據(jù)廠家說明書 ,催化劑置換或更新造成的折舊損失 ,每年高達 1 000 多萬元。隨著中國電力 工業(yè) 的飛速發(fā)展 ,來自火電系統(tǒng)的 NOx 污染不斷加劇 ,控制 氮 氧化物的排放已經(jīng)成為電力環(huán)保行業(yè)的重點。三是在垂直催化劑床層安裝氣流調(diào)節(jié)裝置等方法來解決。 6 飛灰侵蝕 催化劑的侵蝕 、磨損主要是由于飛灰撞擊在催化劑表面造成的。催化劑制造商多通過控制催化劑內(nèi)部孔徑分布和采用適當節(jié)距等方法來減少 CaSO4 對催化劑的影響。但是在液態(tài)排渣鍋爐中 ,由于靜電除塵器后的飛灰再循環(huán) ,催化劑砷中毒是一個嚴重的問題。因此 ,在催化劑設(shè)計中 ,應(yīng)考慮堿金屬對催化劑的影響 ,增加設(shè)計余量。 1 燒結(jié) 長時間暴露于 450 ℃ 以上的高溫環(huán)境中可引起催化劑燒結(jié) ,導致催化劑中 TiO2 晶形發(fā)生變化 ,顆粒增大、表面積減小 ,活性降低。燃煤和燃油、燃氣型催化劑的主要區(qū)別是蜂窩內(nèi)孔尺寸，一般燃煤小于 5mm，燃油、燃氣小于 4mm。 2 金屬載體催化劑和陶瓷載體催化劑 按載體材料不同催化劑分為金屬載體催化劑和陶瓷載體催化劑 。 SCR 脫硝催化劑其他分類 1 鉑系列、 鈦系列、 釩系列及混合型系列催化劑 按原材料不同催化劑分為鉑系列、鈦系列、釩系列及混合型系列。 結(jié)果顯示出了良好的低溫選擇催化還原特性。 Kang 等對 CuMn 復(fù)合氧化物催化劑作了研究報道，結(jié)果顯示該催化劑也具備較高的低溫活性。 SO2 的存在容易使催化劑發(fā)生鈍化作用而失活，但其過程可逆。國內(nèi)外研究的非負載型金屬氧化物催化劑主要集中在Mn 基、 Ce 基和 Co 基及其復(fù)合金屬氧化物方面。其結(jié)論是： SO2 在低溫下生成的硫酸銅和硫酸氨會使催化劑失活，而在較高溫度下的 SO2 則能提高 SCR 過程的活性。 (2)以 Al2O3 為載體的金屬氧化物催化劑。在 150~250℃ ， NOx的脫除率在 90% 以上。 Donovan A 等分別用銳鈦礦 TiO2 負載 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni 和 Cu 金屬氧化物催化劑，并對其進行了對比研究。當使用 ZrO2 作為載體時，通常采用碳氫化合物作為還原劑，且其擔載不同的金屬 氧化物的時候其最佳活性溫度區(qū)間通常高于300℃ 。 催化劑載體主要作用是提供大的比表面積的微孔結(jié)構(gòu)，在 SCR 反應(yīng)中所具有的活性極小。復(fù)合金屬氧化物的表面經(jīng)活化處理，還具有較高的熱穩(wěn)定性。在眾多的金屬氧化物催化劑中研究和應(yīng)用最多的是 V2O5/TiO2， V2O5－ WO3/TiO2 或 V2O5－ WO3/TiO2，這些催化劑被用于 300～ 400℃ 的傳統(tǒng) SCR 裝置中，具有較高的催化活性。 MFI、 MOR、 FER和 FAU 分子篩分別用 Co進行離子交換，當存在 SO2時所得催化劑的催化活性基本喪失。近兩年來用其它金屬元素交換的 分子篩催化劑也顯示出了優(yōu)良的低溫活性和高脫 NOx效率。 CuZSM5 和 FeZSM5 是常用的分子篩催化劑，但催化劑的低溫活性不高、 水抑制及硫中毒等問題阻礙了其 工業(yè) 應(yīng)用。 2 分子篩催化劑 分了篩催化劑因具有較高的催化活性和較寬的活性溫度范圍而在 SCR 脫硝技術(shù)中受到關(guān)注。研究表明，催化劑的活性與 氟 元素含量密切相關(guān)， F 為 28%時，催化劑活性和選擇性均達到最佳；而 F 為 65%時，催化劑活性和選擇性均達到最差，這主要是載體的包裹作用堵塞了 Pt 表面的活性位， 減少了 NO的吸附量。他們采用 Pt/A12O3 和 Cu/A12O3 制備了雙層催化劑，在 O2 存在情況下， Pt/A12O3 首先促使 NO 氧化成 NO2，而 Cu/A12O3 隨后促進催化 NO2 脫除，以上 2 種活性成分協(xié)調(diào)分工使得雙層催化劑顯著提高了 SCR 的活性。 在貴金屬催化劑中，對 Pt 的研究較為深入，化學反應(yīng)過程為 NO 在 Pt 的活性位上脫氧，然后碳氫化合物再將 PtO還原。低溫型催化劑以TiO V2O MnO 為主要成分，適用工作溫度為大于 180℃ ，已用于燃油、燃氣電廠，韓國進行了燃煤電廠的 工業(yè) 應(yīng)用試驗。蜂窩式是目前市場占有份額最高的催化劑形式 ,它是以 TiWV為主要活性材料 ,采用 TiO2 等物料充分混合 ,經(jīng)模具擠壓成型后煅燒而成。 SCR催化劑應(yīng)具有 :活性高、抗中毒能力強、機械強度和耐磨損性能好、具有合適的操作溫度區(qū)間等特點。 SCR 法煙氣脫硝原理 在催化劑作用下，向溫度約 280～ 420℃ 的煙氣中噴入氨，將 NO和 NO2還原成 N2 和H2O。 SCR 脫硝技術(shù)簡介 : 在眾多的脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法 (SCR)是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術(shù)。從燃煤消耗對 NOx排放貢獻值來看 ,火電廠 NOx排放控制是我國 NOx排放總量控制關(guān)鍵所在。目前，我國已經(jīng)開展了大規(guī)模的煙氣脫硫項目，但煙氣脫硝還未大規(guī)模的開展。特別是當 NO2 與 SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。 在高溫燃燒條件下， NOx主要以 NO 的形式存在，最初排放的 NOx中 NO 約占 95%。其中煙塵、二氧化硫、 氮 氧化物等有 害物質(zhì)是造成大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的主要根源近年來， 氮 氧化物 (NOx，包括 N2O、NO、 NO N2O N2O 和 N2O5等多種化合物）的治理已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點之一。在溫度較大或有云霧存在時， NO2 進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分 ——硝酸 (HNO3),在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件， NO2 轉(zhuǎn)變成硝酸的速度加快。隨著我國經(jīng)濟實力的增強，耗電量也將逐步加大。據(jù)國家環(huán)?？偩纸y(tǒng)計預(yù)測 , 2020 年和 2020 年我國火電廠煤炭消耗量分別占全國總量的 56%和 64%,火電廠 NOx產(chǎn)生量占全國總量的 50%。我國煙氣脫硝技術(shù)的研究開展得相對較晚 ,目前已建或擬建的脫硝工程幾乎均以購買歐美和日本技術(shù)使用權(quán)為主 ,部分環(huán)保企業(yè)通過自主開發(fā)或引進消化吸收的方式也掌握了一定的煙氣脫硝技 術(shù) ,但核心技術(shù) (特別是催化劑 )仍未實現(xiàn)國產(chǎn)化 ,而引進技術(shù)存在技術(shù)使用費高、難以掌握核心技術(shù)、可升級性差等突出難題 ,制約著我國 NOx治理的開展。到目前為止，日本大約有 170 套裝置，接近 100GW 容量的電 廠安裝了這種設(shè)備，美國政府也將 SCR 技術(shù)作為主要的電廠控制 NOx的主要技術(shù)，報道指出 SCR 方法已成為目前國內(nèi)外電廠脫硝比較成熟的主流技術(shù)。 SCR 脫硝催化劑種類 SCR 煙氣脫硝技術(shù)的關(guān)鍵是選擇優(yōu)良的催化劑 。 蜂窩式催化劑屬于均質(zhì)催化劑，以 TiO V2O WO3 為主要成分，催化劑本體全部是催化劑材料，因此其表面遭到灰分等的破壞磨損后，仍然能維持原有的催化性能，催化劑可以再生。高溫型催化劑以 TiO V2O5為主要成分，適用工作溫度為 280～ 400℃ ，適用于燃煤電廠、燃重油電廠和燃氣電廠。該類催化劑通常是采用 Pt、 Rh、 Pd 等貴金屬，以氧化鋁等整體式陶瓷作為載體的催化劑，是 SCR 反應(yīng)中最早使用的催化劑，在 20 世紀 70 年代就已經(jīng)作為排放控制類的催化劑而得到發(fā)展，但因易發(fā)生氧抑制和硫中毒等缺點，因此，在上個世紀八九十年代以后逐漸被金屬氧化物類催化劑所取代，現(xiàn)階段僅應(yīng)用于天然氣燃燒后尾氣中以及低溫條件下 NO 的脫除。實 驗結(jié)果表明，在 3種催化劑中， Pt/A12O3 催化劑的活性最高，并且水的存在會降低催化劑的活性及 NO 的氧化率。 An 等采用 氟 化活性碳 (FC)負載 Pt 制備了 Pt/FC 催化劑。目前，對該類催化劑的研究重點 放在進一步提高催化劑的選擇性、抗硫性能和低溫活性幾個方面。 Hyun 等分別用 Ru、 Rh、 Pd、 Ir 和 Pt 進行離子交換的 MF1 分子篩中， PtMFI催化活性較高。Pt 離子交換后的 ZSM5 分子篩在測試其活性之前經(jīng) H2 和 He 處理，結(jié)果表明，催化活性顯著高于經(jīng) O2 處理后的樣品，同時具有較高的選擇性。 與貴金屬催化劑相比， 高溫下分子篩催化劑具有較好的活性和選擇性，但 H2O 和 SO2存在時容易失活。金屬氧化物有V2O5， Fe2O5， CuO， CrOx， MnOx， MgO 和 NiO 等。 其中常用的方法是將氧化物活性組分通過浸漬負載到氧化物載體上。但是，這些催化劑 需要的起活溫度較高，在低溫范圍大都活性較低，故很難達到實際應(yīng)用要求。當采用 SiO2 和 Al2O3 或其混合物作為催化劑載體的時候，脫硝活性通常不如使用 TiO2 時高，這主要歸因于其比表面的差異以及對氨的氧化作用不同，特別是硅基顆粒對氨的氧化作用比較強。銳鈦型 TiO2 具有很強的抗硫中毒能力，所以TiO2 被廣泛地用作載體負載其它氧化物作為低溫 SCR 的催化劑。 Wu 等用共沉淀法制備了 MnOx/TiO2催化劑并考察了其低溫選擇還原性能。當 NH3 濃度較低時， NOx的轉(zhuǎn)化率隨 NH3 濃度的增加而增加，當 NH3過量后則脫除效率維持定值。 有學者對 CuO/Al2O3 催化劑的活性和影響因素作了報道。 (3)非負載型金屬氧化物催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，水蒸氣對 NO 的轉(zhuǎn)化率僅產(chǎn)生微弱的影響。他們認為，催化劑的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是其