在役SCR催化劑失活機(jī)理及運(yùn)行管理優(yōu)化研究.pdf

1、隨著火電廠NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，特別是超潔凈排放的推廣和脫硝旁路的取消，SCR煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐乃至整個(gè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性影響更加直接更加明顯。在此背景下，研發(fā)SCR催化劑管理和脫硝裝置運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)，不僅能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也是火電廠安全環(huán)保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的內(nèi)在需求。本文應(yīng)我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)發(fā)展需求，對(duì)火電廠用三元V2O5-WO3/TiO2 SCR催化劑的失活機(jī)理和運(yùn)行管理優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究開發(fā)。
　　為此，本文在充分調(diào)研

2、分析SCR煙氣脫硝技術(shù)及V2O/TiO2基催化劑國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，立足我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)SCR煙氣脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用需求，通過現(xiàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室催化劑活性檢測(cè)與失活分析、催化劑失活機(jī)理與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究、SCR反應(yīng)器運(yùn)行特性模擬、催化劑更新方案模擬與評(píng)價(jià)，全面分析了我國(guó)燃煤電廠SCR催化劑的失活機(jī)制和脫硝裝置的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。進(jìn)而構(gòu)建了適合我國(guó)火電廠的SCR催化劑運(yùn)行管理方法體系，并針對(duì)局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)用戶使用需求，分

3、別開發(fā)了具備催化劑更新周期預(yù)測(cè)與更新方案成本效益評(píng)估、催化劑選型、脫硝裝置運(yùn)行特性三維模擬分析等新功能的C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)的SCR催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理綜合分析系統(tǒng)。
　　研究發(fā)現(xiàn)，催化劑類型對(duì)其失活機(jī)制有很大影響。對(duì)于波紋板型SCR催化劑，其NH3-DeNOx活性下降的主要原因是飛灰顆粒沖刷沾污造成的活性組分流失、比表面積下降和堿金屬中毒，而蜂窩型SCR催化劑NH3-DeNOx活性下降的主要原因是堿金屬富集中毒。進(jìn)一步通過

4、研究燃煤電廠煙氣成分對(duì)催化劑表面氨吸附位和氧化還原位反應(yīng)特性和動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律發(fā)現(xiàn)，V2O5-WOs/TiO2SCR催化劑在燃煤電站鍋爐上服役過程中，煙氣中的堿金屬雜質(zhì)會(huì)優(yōu)先中毒其表面與V相連的V5+-OH和/或V5+=O活性位，而不是與W和Ti相連的氨吸附位。動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，氨吸附為一個(gè)非活化反應(yīng)過程，且不受催化劑失活的影響。而活性組分V2O5的流失會(huì)造成 NH3直接氧化和SCR反應(yīng)活化能的上升，堿金屬中毒會(huì)造成NH3解吸附活化能的下

5、降，而輕度的燒結(jié)會(huì)造成NH3直接氧化和SCR反應(yīng)活化能下降。
　　然后，本文利用已開發(fā)的催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理綜合分析系統(tǒng)和以上動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果，對(duì)催化劑活性下降、氨濃度和流速分布不均對(duì)SCR反應(yīng)器NH3-DeNOx性能的影響規(guī)律進(jìn)行了模擬分析。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于SCR催化劑在燃煤電廠最普遍的失活情況（飛灰磨蝕+沾污堵塞+活性組分流失+堿（土）金屬中毒），其活性下降后NH3-DeNOx溫度窗口向高溫區(qū)移動(dòng)，最高脫硝效率點(diǎn)溫度升高，應(yīng)適

6、當(dāng)提高運(yùn)行溫度，以避免NOx脫除率急劇下降。如要通過爐內(nèi)燃燒調(diào)整減少NOx生成量實(shí)現(xiàn)降低排放時(shí)，還需考慮到SCR脫硝裝置效率隨入口NOx濃度同步下降的問題。入口氨濃度場(chǎng)和流場(chǎng)不均會(huì)放大催化劑活性下降對(duì)SCR反應(yīng)器NH3-DeNOx性能的影響，進(jìn)一步減小SCR反應(yīng)器的運(yùn)行溫度區(qū)間和最大安全噴氨量，并使最大氨逃逸和平均氨逃逸差值急劇上升，進(jìn)一步增加氨逃逸準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的難度。
　　本文通過以上基礎(chǔ)研究和SCR催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理綜合分析