1、催化劑分析大全催化劑是SCR技術(shù)的核心。SCR裝置的運行成本在很大程度上取決于催化劑的壽命，其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑的失活分為物理失活和化學失活。典型的SCR催化劑化學失活主要是堿金屬（如Na、K、Ca等）和重金屬（如As、Pt、Pb等）引起的催化劑中毒。堿金屬吸附在催化劑的毛細孔表面，金屬氧化物（如MgO、KaO等）中和催化劑表面的SO3生成硫化物而造成催化劑中毒。砷中毒是廢氣中的三氧化二砷與催化劑結(jié)合引起的。催化劑物理失活主要是指高溫燒結(jié)、磨損和固體顆粒沉積堵塞而引起催化劑活性破壞。 SCR催化劑類型及其使用溫度范圍: 催化劑氧化鈦基催化劑氧化鐵基催化劑沸石催化劑活性

2、碳催化劑溫度范圍270400380430300430100150SCR催化劑的選取是根據(jù)鍋爐設計與燃用煤種、SCR反應塔的布置、SCR入口的煙氣溫度、煙氣流速與NOx濃度分布以及設計脫硝效率、允許的氨逃逸量、允許的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率與催化劑使用壽命保證值等因素確定的。 氧化鈦基催化劑的基體成分為活性TiO2,同時添加增強活性的V2O5金屬氧化物,在需要進一步增加活性時通常還要添加WO3。此外,還需添加一些其他組分以提高抗斷裂和抗磨損性能。根據(jù)煙氣中SO2的含量,氧化鈦基催化劑中V2O5組分的含量通常為1%5%,在燃用高硫煤時,為了控制SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率, V2O5的含量通常不超過2%。T

3、iO2具有較高的活性和抗SO2的氧化性。V2O5是重要的活性成分, 催化劑的V2O5含量較高時其活性也高, 因此脫硝效率較高, 但V2O5含量較高時SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率也較高。添加WO3則有助于抑制SO2的轉(zhuǎn)化,可將SO2的轉(zhuǎn)化率控制在1%以下。燃煤電廠鍋爐SCR催化劑的主流結(jié)構(gòu)形式有平板式和蜂窩式2種。平板式催化劑通常采用金屬網(wǎng)架或鋼板作為基體支撐材料,制作成波紋板或平板結(jié)構(gòu),以氧化鈦(TiO2)為基體,加入氧化釩(V2O5)與氧化鎢(WO3)活性組分,均勻分布在整個催化劑表面,將幾層波紋板或波紋板與平板相互交錯布置在一起。蜂窩式催化劑則是將氧化鈦粉(TiO2)與其他活性組分以及陶瓷原料以

4、均相方式結(jié)合在整個催化劑結(jié)構(gòu)中,按照一定配比混合、搓揉均勻后形成模壓原料,采用模壓工藝擠壓成型為蜂窩狀單元,最后組裝成標準規(guī)格的催化劑模塊。平板式與蜂窩式催化劑通常是制作成獨立的催化劑單元,由若干個催化劑單元組裝成標準化模塊結(jié)構(gòu),便于運輸、安裝與處理。平板式催化劑的板間距與蜂窩式催化劑的孔徑主要根據(jù)飛灰特性確定。與蜂窩式催化劑相比,平板式催化劑不易發(fā)生積灰與腐蝕,常用于高飛灰煙氣段布置，但平板式催化劑由多層材料構(gòu)成,涂在其外層的活性材料在受到機械或熱應力作用時容易脫落；此外,其活性表層也容易受到磨損。SCR系統(tǒng)所出現(xiàn)的磨損和堵塞可以通過反應器的優(yōu)化設計（設置煙氣整流器）加以緩解。為了擾動煙氣中

5、的粉塵，保證催化劑表面的潔凈，通常在反應器上面安裝聲波吹灰器。SCR反應塔中的催化劑在運行一段時間后其反應活性會降低,導致氨逃逸量增大。SCR催化劑活性降低主要是由于重金屬元素如氧化砷引起的催化劑中毒、飛灰與硫酸銨鹽在催化劑表面的沉積引起的催化劑堵塞、飛灰沖刷引起的催化劑磨蝕等3方面的原因。 為了使催化劑得到充分合理利用,一般根據(jù)設計脫硝效率在SCR反應塔中布置24層催化劑。工程設計中通常在反應塔底部或頂部預留12層備用層空間,即2+1或3+1方案。采用SCR反應塔預留備用層方案可延長催化劑更換周期,一般節(jié)省高達25%的需要更換的催化劑體積用量,但缺點是煙道阻力損失有所增大。SCR反應塔一般初

6、次安裝23層催化劑,當催化劑運行23a后,其反應活性將降低到新催化劑的80%左右,氨逃逸也相應增大,這時需要在備用層空間添加一層新的催化劑； 在運行67a后開始更換初次安裝的第1層；運行約10a后才開始更換初次安裝的第2層催化劑。 更換下來廢棄催化劑一般可進行再生處理、回收再利用或作為垃圾堆存填埋。一般對催化劑進行再生處理后得到的催化劑的脫硝效果和使用壽命接近于新催化劑, 再生處理費用約為新催化劑的40%50%。不同的催化劑具有不同的適用溫度范圍。當反應溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時，在催化劑上會發(fā)生副反應，NH3與SO3和H2O反應生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，減少與NOx的反

7、應，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。另外，如果反應溫度高于催化劑的適用溫度，催化劑通道和微孔發(fā)生變形，導致有效通道和面積減少，從而使催化劑失活；溫度越高催化劑失活越快。還原劑還原劑NH3的用量一般根據(jù)期望達到的脫硝效率，通過設定NH3和NOx的摩爾比來控制。催化劑的活性不同，達到相同轉(zhuǎn)化率所需要的NH3/NOx摩爾比不同。各種催化劑都有一定的NH3/NOx摩爾比范圍，當摩爾比較小時，NH3和NOx的反應不完全，NOx的轉(zhuǎn)化率低；當摩爾比超過一定范圍時，NOx的轉(zhuǎn)化率不再增加，造成還原劑NH3的浪費，泄漏量增大，造成二次污染。NH3與煙氣的混合程度也十分重要，如

8、混合不均，即使輸入量大，NH3和NOx也不能充分反應，不僅不能到達有效脫硝的目的，還會增加NOx的泄漏量。當速度分布均勻，流動方向調(diào)整得當時，NOx轉(zhuǎn)化率、液氨泄漏量及催化劑的壽命才能得到保證。采用合理的噴嘴格柵，并為NH3和廢氣提供足夠長的混合通道，是使NH3和廢氣均勻混合的有效措施。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)以氨作為還原介質(zhì),供氨系統(tǒng)包括氨的儲存、蒸發(fā)、輸送與噴氨系統(tǒng)。氨的供應有3種方式: 液氨(純氨NH3,也稱無水氨或濃縮氨),氨水(氨的水溶液, 通常為25%32%的氫氧化銨溶液)與尿素( 40%50%的尿素顆粒溶液) 。目前,電廠鍋爐SCR裝置普遍使用的是液氨。液氨屬化學危險物質(zhì),對液氨的運輸

9、與卸載等處理有非常嚴格的規(guī)程與規(guī)定。采用氨水雖可以避開適用于液氨的嚴格規(guī)定（氨水可在常壓下運輸和儲存）,但經(jīng)濟性差,需要額外的設備和能量消耗,并需采用特殊的噴嘴將氨水噴入煙氣。噴氨系統(tǒng)采用液氨作為還原劑時, 在噴入煙氣管道前需采用熱水或蒸汽對液氨進行蒸發(fā)。氨被蒸發(fā)為氨氣后, 通常從送風機出口抽取一小部分冷空氣(約占鍋爐燃燒總風量的0.5%1.0%) 作為稀釋風,對其進行稀釋混合,形成濃度均勻的氨與空氣的混合物(通常將氨體積含量控制在5%以內(nèi)) , 通過布置在煙道中的網(wǎng)格狀氨噴嘴均勻噴入SCR反應塔前的煙氣管道。 大型燃煤電廠鍋爐煙氣管道尺寸非常龐大,如前所述,SCR噴氨系統(tǒng)設計是運行中的關(guān)鍵技

10、術(shù)之一,是如何保證SCR反應塔入口的煙氣流速和NOx濃度的分布與噴入氨的濃度分布相一致,以得到較高的脫硝效率并避免氨逃逸的關(guān)鍵。為了提高SCR裝置的運行性能,同時防止飛灰腐蝕與堵塞問題,要求煙氣均勻進入SCR反應塔。采取的技術(shù)措施是采用煙氣導流擋板與均流裝置盡可能使反應塔入口煙氣的溫度、速度與NOx濃度均勻分布。SCR反應塔的最佳形狀與煙氣導向擋板和均流裝置的最佳結(jié)構(gòu),通常是通過煙氣冷態(tài)流動模型試驗并結(jié)合三維兩相流動數(shù)值模擬計算結(jié)果來確定的。同時,根據(jù)煙氣速度分布與NOx的分布,需要采用覆蓋整個煙道截面的網(wǎng)格型多組噴嘴設計,把氨與空氣的混合物均勻地噴射到煙氣中,并采用多組閥門以盡量單獨控制各噴

11、嘴的噴氨量。為使氨與煙氣在SCR反應塔前有較長的混合區(qū)段以保證充分混合,應盡可能使氨從遠離反應塔入口處噴入。SCR脫硝效率是通過噴氨量來調(diào)整的,因此噴氨部位的選取同NH3/NOx比摩爾比一樣重要。加氨部位應在NOx濃度及煙氣流速分布均勻的地方。加氨量是根據(jù)SCR入口NOx濃度和允許的NOx排放濃度,通過反饋信號來修正噴氨量的。NH3/NOx摩爾比表示需要的噴氨量的多少。脫硝效率一般隨NH3/NOx摩爾比的增大而增大, 但當NH3/NOx摩爾比大于1.0時,氨逃逸量會急劇增大。同時,氨氧化等副反應的反應速率也將增大。所以,實際運行中通常將NH3/NOx摩爾比控制在0.501.00。 由于噴氨量及

12、NOx排放濃度均根據(jù)NOx在線監(jiān)測儀表的指示值來控制，因此NOx在線監(jiān)測儀表的準確性至關(guān)重要，直接關(guān)系到催化脫硝裝置的運行效益、NOx的排放濃度等指標的高低。為此，NOx在線監(jiān)測儀表需要設置專業(yè)人員進行維護、保養(yǎng)、校驗與檢修。氨逃逸SCR反應塔出口煙氣中未參與反應的氨(NH3)稱為氨逃逸。氨逃逸量一般隨NH3/NOx 摩爾比的增大與催化劑的活性降低而增大。因此,氨逃逸量的多少可反映出SCR系統(tǒng)運行性能的好壞及催化劑活性降低的程度。在很多情況下,可依據(jù)氨逃逸量確定是否需要添加或更換SCR反應塔中的催化劑。SCR系統(tǒng)日常運行中監(jiān)測氨逃逸量的經(jīng)濟實用方法是對飛灰氨含量進行測試分析。氨逃逸會導致:生成硫酸銨鹽造成催化劑與空氣預熱器沾污積灰與堵塞腐蝕,煙氣阻力損失增大；飛灰中的氨含量增大,影響飛灰質(zhì)量；FGD脫硫廢水及空氣預熱器清洗水的氨含量增大。 對于燃煤電廠鍋爐,當SCR布置在空氣預熱器前時,硫酸銨鹽會沉積在空氣預熱器的受熱面上而產(chǎn)生堵塞、沾污積灰與腐蝕問題。早期設計的SCR要求逃逸控制在5×10- 6以下,但目前的設計要求是將氨逃逸控制在3×10- 6 以內(nèi),目的是盡量減少硫酸銨鹽的形成,以減少氨逃逸對SCR下游設備的影響。硫酸銨鹽的生成取決于NH3/NOx摩