SCR 脱硝催化剂的重要指标摘要： 催化剂作为 SCR 脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工 程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要催化剂作为 SCR 脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火 电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客 户要求来定的。 催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综 合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工 艺性能指标等。 1 活性温度 催化剂的活性温度范围是最重要的指标。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决 定催化剂的反应 活性。如 V2O5-WO3/TiO2 催化剂,反应温度大多设在 280~420℃之间。如果 温度过低,反应速度慢,甚至生 成不利于 NOx 降解的副反应;如温度过高,则会出现催化剂活 性微晶高温烧结的现象。 2 几何特性参数 2.1 节距/间距 这是催化剂的一个重要指标,通常以 P 表示。其大小直接影响到催化反应的压降和反应 停留时间,同时还 会影响催化剂孔道是否会发生堵塞。 对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔 径)为 d,催化剂内壁壁厚为 t, 则: P=d+t 对平板和波纹式催化剂,如板与板之间宽为 d,板的厚度为 t,则: P=d+t 由于 SCR 装置一 仿真恐龙制作
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般安装在空预器之前,飞灰浓度可大于 15g/m3(干,标态),如果催化剂间 隙过小,就会造成 飞灰堵塞,从而阻止烟气与催化剂接触,效率下降,磨损加重。 一般情况下, 蜂窝式催化剂堵灰要比平板式 严重些,需要适当地加大孔径。 燃煤电站 SCR 脱硝工程中的蜂 窝式催化剂节距一般在 6.3~9.2mm 之间,同等 条件下,板式催化剂间距可以比蜂窝式稍小 些。液冷服务器
2.2 比表面积 比表面积是指单位质量催化剂所暴露的总表面积,或用单位体积催化剂所拥有的表面积 来表示。由于脱 硝反应是一个多相催化反应,且发生在固体催化剂的表面,所以催化剂表面 积的大小直接影响到催化活性 的高低,将催化剂制成高度分散的多孔颗粒为反应提供了巨 大的表面积。 蜂窝式催化剂的比表面积比平 板式的要大得多,前者一般在 427~860m2/m3,后 者约为其一半。 2.3 孔隙率和比孔体积 孔隙率是催化剂中孔隙体积与整个颗粒体积之比。 孔隙率是催化剂结构最直接的一个量 化指标,决定了 孔径和比表面积的大小。一般催化剂的活性随孔隙率的增大而提高,但机械 强度会随之下降。比孔体积 则指单位质量催化剂的孔隙体积。 2.4 平均孔径和孔径分布 通常所说的孔径是由实验室测得的比孔体积与比表面相比得到的平均孔径。 催化剂中的 孔径分布很重要 ,反应物在微孔中扩散时,如果各处孔径分布不同,会表现出差异很大的活 性,只有大部分孔径接近平均孔 径时,效果最佳。 3 机械强度参数 主要体现了催化剂抵抗气流产生的冲击力、摩擦力、耐受芦荟减肥茶
上层催化剂的负荷作用、温度 变化作用、及相 变应力作用的能力。机械强度参数共有 3 个指标,即轴向机械强度、横向机 械强度和磨耗率。前 2 个分别 是指单位面积催化剂在轴向和横向可承受的重量。磨耗率则 是用一定的试验仪器和方法测定得到的单位 质量催化剂在特定条件小的损耗值,用于比较 不同催化剂的抗磨损能力。 化学成分含量 4 化学成分含量 即指活性组分及载体,如 V2O5-WO3/TiO2 催化剂中各成分的质量百分数。这其中关键为 起催化作用的量, 助催化与载体的配比量也同样重要。根据不同用户的情况,含量会有所不 同。一般情况下,V2O5 占 1% ~5%,WO3 占 5%~10%,TiO2 占其余绝大部分比例。 5 工艺性能指标 包括体现催化剂活性的脱硝效率、SO2/SO3 转化率、NH3 逃逸率以及压降等综合性能指
标。 这些指标一般 在催化剂成品完成后需要在实验室实际烟气工况下进行检测,以确认各指 标符合要求。 5.1 脱硝效率 指进入反应器前、后烟气中 NOx 的质量浓度差除以反应器进口前的 NOx 浓度(浓度均换 算到同一氧量下), 直接反映了催化剂对 NOx 的脱除效率。 一般情况下,脱硝工程会设计初期 脱硝率和远期脱硝率,通过初置 和预留若干催化剂层,今后逐层添加来满足未来可能日益严 格的排放要求。 5.2SO2/SO3 转化率 指烟气中 SO2 转化成 SO3 的比例。SO2/SO3 转化率越高,催化剂活性越好,所需要催化剂 量越少,但转化率过
高会导致空预器堵灰及后续设备腐蚀,而且会造成催化剂中毒。因此, 一般要求 SO2/SO3 转化率小于 1%。 在钒钛催化剂中加入钨、钼等成分,可有效地抑制 SO2 转化成 SO3。 5.3NH3 逃逸率 催化剂反应器出口烟气中 NH3 的体积分数,它反映了未参加反应的 NH3。如果该值高,一 是会增加生产成本 ,造成 NH3 的二次污染;二是 NH3 与烟气中的 SO3 反应生成 NH4HSO4 和 (NH4)2SO4 等物质,会腐蚀下游设备,并 增大系统阻力。 5.4 压降 烟气经过催化剂层后的压力损失。 整个脱硝系统的压降是由催化剂压降以及反应器及烟 道等压降组成, 这个压降应该越小越好,否则会直接影响锅炉主机和引风机的安全运行。在 催化剂设计中合理选择催化 剂孔径和结构形式,是降低催化剂本身压降的重要手段。 5.5 其他 除了以上物理、化学和工艺性能指标外,各特定 SCR 脱硝项目工程所采用的催化剂还有 体积、尺寸等合同 指标,在催化剂评标、验收中也作为很重要的参数需要予以审核。
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