催化剂分析大全.docx
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1、催化剂分析大全催化剂是SCR技术的核心。SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命,其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂的失活分为物理失活和化学失活。典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属(如Na、K、Ca等)和重金属(如As、Pt、Pb等)引起的催化剂中毒。碱金属吸附在催化剂的毛细孔表面,金属氧化物(如MgO、KaO等)中和催化剂表面的SO3生成硫化物而造成催化剂中毒。砷中毒是废气中的三氧化二砷及催化剂结合引起的。催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏。 SCR催化剂类型及其使用温度范围: 催化剂氧化钛基催化剂氧化铁基催化剂沸石催化剂活性
2、碳催化剂温度范围270400380430300430100150SCR催化剂的选取是根据锅炉设计及燃用煤种、SCR反应塔的布置、SCR入口的烟气温度、烟气流速及NOx浓度分布以及设计脱硝效率、允许的氨逃逸量、允许的SO2/SO3转化率及催化剂使用寿命保证值等因素确定的。 氧化钛基催化剂的基体成分为活性TiO2,同时添加增强活性的V2O5金属氧化物,在需要进一步增加活性时通常还要添加WO3。此外,还需添加一些其他组分以提高抗断裂和抗磨损性能。根据烟气中SO2的含量,氧化钛基催化剂中V2O5组分的含量通常为1%5%,在燃用高硫煤时,为了控制SO2向SO3的转化率, V2O5的含量通常不超过2%。T
3、iO2具有较高的活性和抗SO2的氧化性。V2O5是重要的活性成分, 催化剂的V2O5含量较高时其活性也高, 因此脱硝效率较高, 但V2O5含量较高时SO2向SO3的转化率也较高。添加WO3则有助于抑制SO2的转化,可将SO2的转化率控制在1%以下。燃煤电厂锅炉SCR催化剂的主流结构形式有平板式和蜂窝式2种。平板式催化剂通常采用金属网架或钢板作为基体支撑材料,制作成波纹板或平板结构,以氧化钛(TiO2)为基体,加入氧化钒(V2O5)及氧化钨(WO3)活性组分,均匀分布在整个催化剂表面,将几层波纹板或波纹板及平板相互交错布置在一起。蜂窝式催化剂则是将氧化钛粉(TiO2)及其他活性组分以及陶瓷原料以
4、均相方式结合在整个催化剂结构中,按照一定配比混合、搓揉均匀后形成模压原料,采用模压工艺挤压成型为蜂窝状单元,最后组装成标准规格的催化剂模块。平板式及蜂窝式催化剂通常是制作成独立的催化剂单元,由若干个催化剂单元组装成标准化模块结构,便于运输、安装及处理。平板式催化剂的板间距及蜂窝式催化剂的孔径主要根据飞灰特性确定。及蜂窝式催化剂相比,平板式催化剂不易发生积灰及腐蚀,常用于高飞灰烟气段布置,但平板式催化剂由多层材料构成,涂在其外层的活性材料在受到机械或热应力作用时容易脱落;此外,其活性表层也容易受到磨损。SCR系统所出现的磨损和堵塞可以通过反应器的优化设计(设置烟气整流器)加以缓解。为了扰动烟气中
5、的粉尘,保证催化剂表面的洁净,通常在反应器上面安装声波吹灰器。SCR反应塔中的催化剂在运行一段时间后其反应活性会降低,导致氨逃逸量增大。SCR催化剂活性降低主要是由于重金属元素如氧化砷引起的催化剂中毒、飞灰及硫酸铵盐在催化剂表面的沉积引起的催化剂堵塞、飞灰冲刷引起的催化剂磨蚀等3方面的原因。 为了使催化剂得到充分合理利用,一般根据设计脱硝效率在SCR反应塔中布置24层催化剂。工程设计中通常在反应塔底部或顶部预留12层备用层空间,即2+1或3+1方案。采用SCR反应塔预留备用层方案可延长催化剂更换周期,一般节省高达25%的需要更换的催化剂体积用量,但缺点是烟道阻力损失有所增大。SCR反应塔一般初
6、次安装23层催化剂,当催化剂运行23a后,其反应活性将降低到新催化剂的80%左右,氨逃逸也相应增大,这时需要在备用层空间添加一层新的催化剂; 在运行67a后开始更换初次安装的第1层;运行约10a后才开始更换初次安装的第2层催化剂。 更换下来废弃催化剂一般可进行再生处理、回收再利用或作为垃圾堆存填埋。一般对催化剂进行再生处理后得到的催化剂的脱硝效果和使用寿命接近于新催化剂, 再生处理费用约为新催化剂的40%50%。不同的催化剂具有不同的适用温度范围。当反应温度低于催化剂的适用温度范围下限时,在催化剂上会发生副反应,NH3及SO3和H2O反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4,减少及NOx的反
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