SCR烟气脱硝催化剂的性能将直接关系到整个SCR系统脱硝效果,其采购、更换与维护成本构成了SCR系统总费用的主要部分。目前,国内的脱硝催化剂一般采取方案竞标的形式采购,因此,如何在众多竞标方案中,科学合理的选择催化剂的型式和催化剂的用量及型号,就成为了SCR脱硝系统的设计关键。
脱硝催化剂
早前电站锅炉系统排放的氮氧化物是促使酸雨形成的主要大气污染物之一。随着大气污染物排放标准的日趋严格,加之双碳目标提出并实行,我国对火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物排放提出了新的要求。
这里主要分析不同工况条件对催化剂设计的影响及选型对策。
1高钙工况
1.1CaO毒害催化剂
当飞灰中CaO含量较高或烟气中SO3的浓度较高时,会产生大量的CaSO4覆盖在催化剂颗粒表面,彼此粘连,进而在催化剂颗粒之间形成架桥,引起催化剂表面的屏蔽。电站锅炉排放出的烟气温度一般都超过300℃,已经发生架桥粘连的催化剂颗粒在此高温环境中运行不长的时间,就会发生大面积烧结,导致催化剂比表面积急剧减小,脱硝活性下降。
催化剂烧结是较严重的催化剂失活现象,因烧结而失效的催化剂目前也没有有效的再生手段恢复其初始活性。而且,严重烧结的催化剂会出现开裂和脆化现象,对催化剂的机械强度几乎是致命的。此类工程事故在国内已不鲜见。
1.2 CaO对催化剂设计的影响
当煤质或飞灰中的CaO含量小于5%时,其对催化剂的设计影响不大。当CaO含量超过5%以后,其对催化剂的设计影响开始变得显著,在同样的工况条件下,催化剂用量受CaO含量影响很大。随着CaO含量的增加,催化剂用量呈线性递增,特别是当CaO含量在30%左右时,催化剂用量比低钙工况下的用量增加25%左右。
在这种工况下进行催化剂设计时,不能过高估计催化剂的活性与老化速度,同时为了保证24000小时的化学寿命,又必须留有充足的设计裕量,最终导致催化剂设计体积数较大。
因此,在高钙工况下进行催化剂选型时,必须综合考虑工况条件,不能盲目追求用量最少的设计方案。如果无视高钙对催化剂运行的影响,无原则的降低设计裕量,高估催化剂活性,虽然可以降低催化剂设计用量,但是由此也会带来较高的运行风险。同时,还应选取含有WO3的催化剂,因为WO3能够有效抑制催化剂颗粒的烧结,延缓烧结速度。
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