火电厂SCR烟气脱硝催化剂特性及其应用

北极星环保网讯:SCR工艺是火电厂的主流烟气脱硝技术,催化剂是SCR脱硝工艺的核心。通过对不同型式催化剂特性及其应用的对比分析,得出了蜂窝式催化剂综合性能较优的结论,并对不同烟气条件下的催化剂选择提出了建议。

1、SCR脱硝概况

目前,国内新建电站锅炉均采用了低NOx燃烧技术,该技术可将烟气中NOx排放浓度降低30%～60%,最低可达到300～400mg/m3(本烟气量均为标准状态值)。但若要达到更低的排放浓度,则必须安装烟气脱硝装置。

SCR法脱硝的原理是在催化剂作用下,还原剂(由液氨或尿素等生成的氨气)有选择性地与NOx反应生成无害的N2和H2O,从而达到除去NOx的目的。SCR法脱硝的反应原理如图1所示。

催化剂是SCR脱硝系统中关键且投资权重最重的项目,约占整个脱硝项目总投资的50%,其组成、结构、寿命等相关参数直接影响SCR烟气脱硝系统的脱硝效率及其运行状况。

2、SCR催化剂的分类及特性

2.1催化剂物理分类

按照加工成型与物理外观划分,脱硝催化剂主要分为蜂窝式、板式及波纹式(三角式)3种。其中蜂窝式与板式是主流产品,波纹式(三角式)催化剂的市场占有率较低。

2.2催化剂的特点

(1)蜂窝式是目前市场占有份额最高的催化剂形式,它是以Ti-W-V为主要活性材料,采用TiO2等物料充分混合,经模具挤压成型后煅烧而成。其特点是单位体积的催化剂活性高,达到相同脱硝效率所用的催化剂体积较小,适合灰分低于30g/m3、灰粘性较小的烟气环境。

(2)板式催化剂的市场占有份额仅次于蜂窝式催化剂。板式催化剂以金属板网为骨架,Ti-Mo-V为主要活性材料,采取双侧挤压的方式将活性材料与金属板结合成型,其模块形状与空预器的受热面很相似,节距为6.0～7.0mm,比表面积较小。此种催化剂的特点是:具有较强的抗腐蚀和防堵塞特性,适合于含灰量高及灰粘性较强的烟气环境。缺点是单位体积的催化剂活性低、相对荷载高、体积大,使用的钢结构多。

(3)波纹式催化剂的市场占有份额较低,多用于燃气机组。它以玻璃纤维或陶瓷纤维作为骨架,结构非常坚硬。这种催化剂的孔径相对较小,单位体积的催化效率与蜂窝式催化剂相近,相对荷载小一些,反应器体积普遍较小,支撑结构的荷载低,因而与其他型式催化剂的互换性较差。一般适用于含灰量较低的烟气环境。

2.3催化剂性能比较

3种形式催化剂的性能对比详见表1。

3、SCR催化剂应用中的影响因素

在理想状况下,脱硝催化剂可以长期使用。但在SCR装置实际运行中,各种原因可能会导致催化剂活性降低,寿命减少,如烟气中碱金属、砷造成的催化剂中毒;催化剂被烧结;催化剂孔堵塞;催化剂磨损;水蒸汽凝结和硫酸盐、硫铵盐沉积等。

催化剂堵塞和磨损是影响其机械寿命和活性的主要因素。因此,只有催化剂构造上具有防堵和抗磨损性能,才能保证催化剂具有较长的使用寿命和SCR设备的安全、稳定运行。

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