SCR蜂窝式脱硝催化剂抗磨损性能研究

另外,磨损后的催化剂内壁变得更加光滑,且厚度减小,造成这种现象的原因可能是/马格努斯效应0(见图1、2)。

图1马格努斯效应示意

图2烟尘颗粒对催化剂壁面磨损示意

从图1、2可以看出,烟尘颗粒被烟气裹挟向前运动的同时,自身也发生旋转,由于滞流边界层的存在,靠近催化剂壁面的风速较小,而通孔中部的风速较大,这样就使得颗粒的旋转角度矢量和自身的飞行速度矢量不重合,根据伯努力原理,速度差异会导致压强差异,这样在和颗粒飞行方向相垂直的方向上产生了一个横向力,在这个横向力的作用下,颗粒偏离原来的飞行轨迹发生偏转,直接撞击在催化剂壁面上,从而导致磨损。

2.2磨损剂浓度对催化剂磨损强度的影响

磨损剂浓度与催化剂磨损强度的关系见图3a。从图3a可以看出,随着磨损剂用量的增加,在同样的试验时间内,磨损失重率逐渐增加,磨损强度先增加后减小。磨损强度的定义为每消耗1kg硅砂时催化剂的磨损失重率,当硅砂的重量(飞灰浓度)超过一定范围之后(在本试验中为32g/m3),磨损强度反而有所下降。

2.3空速对催化剂磨损强度的影响

空速与催化剂磨损强度的关系见图3b。从图3b可以看出,空速对催化剂磨损强度有较大影响。在同样的试验时间和飞灰浓度下,随着空速的增加,磨损强度和磨损失重率快速增加,抗磨损性能降低。由催化剂磨损机理可知,靠近管道壁面和催化剂内壁面的风速较小,因而裹挟其中的磨损剂动能较小,从而对靠近管道壁面部分的催化剂磨损相对小。

而处于管道和通孔中部的风速高,其中的磨损剂动能较高,从而对催化剂中部的磨损加剧,使得磨损后的催化剂断面呈弧形。因此,对于相同的飞灰浓度,风速越高,磨损剂动能越大,磨损强度和磨损失重率快速增加。在SCR脱硝工程中,如果催化剂实际运行条件偏离设计要求,如烟气量增加将会导致催化剂的磨损加剧,抗磨损性能下降,必然影响催化剂的寿命,增加SCR系统运行成本。

2.4磨损时间对催化剂磨损强度的影响

磨损时间与催化剂磨损强度的关系见图3c。

图3催化剂浓度、空速、磨损时间与磨损强度的关系

从图3c可以看出,催化剂净失重率随着磨损时间的增加而升高,两者呈现近乎线性关系,但催化剂磨损强度的曲线在系统运行3h后趋于平稳,即当试验趋于稳定后,磨损强度基本上与磨损时间无关。

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