燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术探讨

烟气脱硝是目前世界上最为常见的减少NO_x排放的方法,而燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)的应用更为广泛。本文就从催化剂设计、喷氨量控制、实际应用案例三个方面入手,针对燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术展开实际的探讨。

火电厂SCR烟气脱硝技术及其催化剂研究进展

燃煤电厂氮氧化物排放控制是“十二五”期间我国大气环境质量改善的重点和难点。选择性催化还原脱硝是适合我国国情的火电厂烟气脱硝技术。在学习总结国内外相关文献资料的基础上，论述了SCR烟气脱硝设计重点、喷氨混合技术特点和脱硝催化剂的研究现状，分析了国内脱硝催化剂的发展方向。

SCR烟气脱硝工程设计原则和关键设计技术

针对目前国内SCR烟气脱硝工程设计经验积累较少,造成脱硝系统的催化剂寿命短、设备磨损快、氨逃逸率以及SO2/SO3转换率高的现状,在借鉴国内外先进经验以及总结近年来持续研发和丰富实际经验的基础上,介绍了锅炉机组配置SCR烟气脱硝装置的基本设计原则和关键设计技术,对相关设计的关键技术所起的作用以及应用情况进行了具体说明。就目前SCR烟气脱销系统设计、运行中发现的一些问题进行了针对性分析,提出了设计时预先注意事项,以期提高SCR技术的应用水平,通过工程设计使脱硝系统达到更高的效率,更好的经济性和可靠性。

SCR脱硝的硫酸铵生成机理及其定量计算模型

在燃煤机组选择性催化还原(selectivecatalytic reduction, SCR)脱硝过程中,烟气中的SO3与逃逸的NH3会反应生成硫酸氢铵(ammoniumbisulfate,ABS)和硫酸铵(ammonium sulfate,AS),影响机组的安全运行。以实验数据为基础,研究AS生成机理及AS生成率定量计算模型。结果表明,Gompertz模型可以用于描述AS的生成机理(R2>0.99),它表征了AS生成率和温度的倒数之间的数量关系。根据实验数据拟合得出了Gompertz模型中3个参数的计算公式。将Gompertz模型及其参数计算公式组合,得到了AS生成率的定量计算模型,可根据温度及SO3、NH3浓度精确计算得出AS生成率(R^2=0.9723、RMSE=0.80)。该模型解释了各因素对AS生成的影响规律,可对实际生产中AS的沉积位置和生成趋势进行预测,结合ABS生成率定量计算模型,相比以往对于硫酸铵盐的定性分析方法,可以为预防空预器堵塞提供更加通用的、可计量的技术分析手段。

火电厂SCR烟气脱硝反应器前设置灰斗及增加烟道截面的探讨

阐述了飞灰对火电厂脱硝催化剂的磨损和堵塞机理。通过分析国内燃煤电厂飞灰的特性,说明飞灰对催化剂的磨损作用是较强的。探讨了通过在选择性催化还原烟气脱硝反应器前设置灰斗和增加烟道截面的方式,来提高大颗粒飞灰的去除效率,有效减少飞灰对催化剂的磨损和阻塞,延长催化剂寿命的可行性。

低尘SCR系统单孔催化剂模拟研究

在Eley-Rideal化学反应动力学机理基础上,建立了SCR催化剂孔道表面一维模型,重点分析了低尘布置方式下不同参数(催化剂尺寸、反应温度、反应物浓度等)对催化剂脱硝效率的影响。结果表明:随着催化剂沿程长度增加,反应物浓度降低,化学反应速率下降。在孔内流速为4.5m/s、反应湿度为610K时,脱硝效率最大约为75%,温度过高或过低均会降低催化剂脱硝性能。在入口NO浓度为500mg/m^3时,要满足脱硝效率达78%以上,需要氨氮摩尔比大于1.1。适当地降低烟气流速有利于提高脱硝效率,但会增加SO_2氧化,因此在追求较高脱硝效率同时应考虑对SO_2氧化的影响。

环境友好的选择性催化还原氮氧化物催化剂

富氧条件下的氮氧化物(NOx)选择性催化还原(SCR)是目前环境催化领域的研究热点,其核心问题是研发环境友好、高效稳定的SCR催化剂.目前,以NH3为还原剂的NH3-SCR已经大规模应用于固定源烟气脱硝和柴油车尾气净化,以碳氢化合物(HC)为还原剂的HC-SCR也有望实际应用.针对NH3-SCR,本文以作者研究的铁钛复合氧化物催化剂、铈基氧化物催化剂以及国际上新兴的小孔分子筛催化剂为例,从催化剂结构、SCR反应机理、催化剂低温活性改进以及抗中毒性能等诸多方面对该领域的研究进展做了较为全面的论述.针对HC-SCR催化剂,本文在综述长链HC及柴油选择性还原NOx研究现状的基础上,结合作者在HC-SCR反应机理方面的研究成果,展望了实现柴油-SCR的发展方向.