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燃煤机组钒钛系脱硝催化剂再生技术分析及应用

北极星环保网来源:《价值工程》作者:李铮2017/4/10 9:19:03我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR 脱硝催化剂 脱硝技术

北极星环保网讯:通过对大量实验数据的分析、比较和归类,掌握选择性催化还原技术(SCR)催化剂表面化学性质对其脱硝催化活性的影响规律,研制出钒钛系SCR催化剂清洗再生组合药剂,并研究出最佳SCR催化剂清洗再生工艺。

《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011发布之初,电力行业普遍觉得标准排放限值过于严格,但随着环境空气污染的日益加重,全社会及电力行业已经越来越能理解标准的重要性与必要性。根据“十二五”烟气脱硝治理要求,燃煤火电机组氮氧化物排放限值为100毫克/标立方米,而按照超低排放标准,氮氧化物排放浓度要达到50毫克/标立方米。

SCR选择性催化还原法是目前世界上应用最多、最为成熟、有效的一种烟气脱硝技术,在火电厂脱硝装置中采用SCR方法的,德国占95豫,日本占93豫,美国起步较晚,但明确锁定为SCR方法。催化剂是选择性催化还原脱硝技术(SCR)的核心,是获得高脱硝效率的关键。

目前通用的烟气脱硝催化体系是V2O5-WO3/TiO2系列催化剂,其价格昂贵,使用过程中催化剂活性会不断下降并失活,通常失活的SCR催化剂未再生利用而直接废弃,存在资源浪费和重金属二次污染等问题。

2012年,中国国内新投运火电厂烟气脱硝机组容量约9000万千瓦。其中,采用选择性催化还原脱硝技术(SCR)的脱硝机组容量占当年投运脱硝机组总容量的98%。截至2012年底,全国已投运火电厂烟气脱硝机组总容量超过2.3亿千瓦,占全国现役火电机组容量的28.1%。

规划和在建的烟气脱硝机组超过5亿千瓦。据此推算,2015年底前国内催化剂市场火电机组需求量约45.6万立方,按照“2+1”安装模式,预计2018年后将形成稳定的7.6万立方辕年失活的催化剂。但由于国外技术的封锁和催化剂生产企业的早期技术引进意识不强,几乎没有一家引进催化剂再生技术,同时由于电厂煤种品质差异和负荷稳定性等因素,我国催化剂失活与国外还存在较大差异。

本文基于国内最早投入SCR连续脱硝运行的神华集团江苏太仓630MW超临界机组,对钒钛系SCR烟气脱硝催化剂清洗再生技术的研究及实践,对国内催化剂再生技术提供了理论及实践数据支持。

1项目概况

神华集团江苏太仓630MW机组由上海锅炉厂生产的超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流锅炉,单炉膛、一次中间再热四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣全钢悬吊仪型结构、露天布置燃煤锅炉。#8机组烟气脱硝SCR系统安装有两层催化剂,原安装催化剂是日本日立造船(Hitz)公司生产对的三角蜂窝S3型产品,型号为NOXNON700(S-3)。

机组脱硝形式为选择性催化还原法(SCR),催化剂为日立造船三角蜂窝S3型产品,催化剂型号为NOXNON700S-3,设计使用寿命不低于24000小时,反应器布置在省煤器与空预器之间,每炉配两个平行布置的反应器,每个反应器尺寸为:10100伊16100伊18000(长伊宽伊高),反应器分三层布置,采用固定床平行通道型式,现安装上两层,并预留下层位置,催化剂模块尺寸为长1958伊983伊1030(长伊宽伊高),每层布置75个模块(5伊15),催化剂层间空间高度为1.6m;每个反应器第一层催化剂单侧位置布置4只声波吹灰器,第二、三层催化剂单侧位置布置5只声波吹灰器,每炉共28只DC-75型声波吹灰器。

2存在的问题

因机组脱硝催化剂运行已达37000小时,催化剂活性失效,脱硝效率下降,达不到环保要求标准。故需对失效的催化剂进行更换或再生,但更换新的催化剂价格昂贵,而且催化剂中含有大量重金属,对失活催化剂的处置方法,目前国家还没有相关明确要求,处置不当会造成污染转移;而脱硝催化剂再生技术既可节约费用又可避免环境污染,可最大限度地提高资源理利用效率。

3钒钛系SCR催化剂失活机理研究

3.1钒钛系SCR催化剂失活测试

图1比较了两种催化剂FC和UC的催化活性。由图可看出,在240耀400益范围内,随着温度的升高,尽管两种催化剂对NO转化率也随之升高,但催化剂UC的活性明显低于新鲜催化剂FC的活性。例如:在空速为45000h-1的条件下,300益、330益时,失活催化剂UC的NO转化率为23.71%、40%;与新鲜催化剂相比,NO转化率分别下降了64%和53%。

脱硝技术

延伸阅读:

燃煤电厂SCR脱硝催化剂失活再生浅析

失活脱硝催化剂再生技术之300MW机组SCR脱硝催化剂再生工程

【燃煤电厂】不可再生钒系SCR脱硝催化剂资源化利用研究进展

来自星星的脱硝催化剂再生术

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