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防止脱硝催化剂金属中毒、催化剂表面污堵的技术措施

北极星环保网来源:环保技术互联2017/7/4 9:59:18我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝催化剂 SCR SCR反应器

北极星环保网讯:脱硝催化剂堵塞主要有两个原因造成,飞灰的沉积与氨盐的沉积。解决该问题需要良好的SCR系统设计,同时根据经验与工况条件的分析选择合适的催化剂。

飞灰中的大颗粒灰(俗称爆米花灰,),一般由于燃料特性和锅炉燃烧情况造成,颗粒直径大,需要在进入SCR反应器前收集掉。预防该问题就需要合理设计SCR入口烟道结构,以改善烟气流速。

在反应器入口垂直烟道下部设有“天鹅颈”结构,当烟气进入“天鹅颈”后会发生急速膨胀并有短暂的停滞,降低烟气对固体颗粒的携带能力,因此烟气中的大颗粒在天鹅颈及烟道上升段内会依靠自身重力降落到天鹅颈下的灰斗,然后用仓泵排出。减少经过催化剂的烟尘量,可以有效的降低催化剂堵灰、磨损的可能性。

此外,催化剂模块顶部金属栅网和反应器上方的碎灰装置能阻挡烟气中的大直径飞灰,防止其进入催化剂通道,造成催化剂堵塞。

解决小颗粒灰的沉积问题,从SCR系统设计而言,首先反应器装置采取垂直流设置;同时根据实际运行经验设计合适的烟气流速;并安装防积灰装置捕捉或破碎大粒径灰分,如催化剂上的防积灰网,整流装置等;最重要的是通过SCR正确的烟道内部结构设计和规划(诸如导流板,整流层的合理设计),计算机动态模拟实验和冷态模拟实验,来获得催化剂表面烟气流量与飞灰的均衡分布。

与专业的流场模拟公司合作,精心设计流场,使得速度场、温度场、氨浓度分布场都非常均匀,能够保证高脱硝效率。在流场模拟的同时,在物模实验台上作了积灰模拟实验,分析积灰特性并做了相应的优化,可以有效防止积灰,并使进入催化剂上表面的气流垂直于烟道截面,从而降低灰尘对催化剂的磨损。

从催化剂的角度,要综合考虑实际的工况与灰量,根据多年实际运行累积数据与实验室验证结果选择合适的孔距与开孔尺寸,将飞灰沉积的问题最小化。再有,无论对于何种型式的何种规格的催化剂而言,只要燃煤中的灰分在10%以上,灰颗粒在催化剂表面的的聚集就不可避免。

因此,在每层催化剂上都布置了多台蒸汽吹灰器及声波吹灰器,根据煤质的变化以及实际运行的效果等因素,根据运行情况选择合理的吹灰频率,也是防止该问题的重要措施。

氨盐沉积的问题可以通过合理的设计和运行SCR系统来解决。氨盐形成的原理是,NH3与SO3在一定的低温下形成粘性杂质覆盖催化剂表面导致其失效。因此首先要设计合适的催化剂体积,避免NH3的逃逸,同时设计合理的催化剂配方,降低SO2到SO3转化率,同时合理的系统的设计,特别是混合装置的设计,使催化剂表面烟气浓度达到均布。

运行上,注意停止喷氨的温度,使SCR运行温度在氨盐形成之上,同时选择合适的氨氮摩尔比,就能避免氨盐沉积的问题。

总之,对于燃煤的SCR系统,通过对反应器的优化设计和选择合理的催化剂配方,可减少反应器中的固定间距处烟气不通和堵灰情况。同时在每层催化剂上方设有足够数量的性能优良的吹灰器,可完全避免催化剂堵灰。

每年的年度大修停机时,建议对催化剂层进行净化,以避免飞灰的硬化阻塞部分催化剂层。不建议用高压空气对催化剂进行净化,因为这样会损伤到催化剂。

脱硝催化剂

催化剂中毒措施

烟气中的成分,特别是粉尘中的碱金属(K、Na)、碱土金属(CaO和MgO等)和P2O5和烟气中的As2O3蒸汽等都会使得催化剂活性下降。

(1)碱金属中毒

粉尘中的K和Na等碱金属会与活性位V2O5发生类似于酸碱中和反应,使得催化剂活性位丧失,活性下降。

在正常运行情况下,催化剂保持干燥状态,因为固固反应速度缓慢,碱金属中毒不明显。这种类型的催化剂失活的速度主要取决于催化剂表面的碱金属的表面浓度,而碱金属的表面浓度主要取决于飞灰在催化剂表面的沉积速度、停留时间和沉积量。通过有效及时的清除催化剂表面的积灰,可以减缓催化剂的碱金属中毒。

当催化剂表面有液体水生成时,需要重点考虑催化剂的碱金属中毒。因为碱金属会在水中溶解,加速向催化剂内部扩散,并与活性位发生反应,导致催化剂活性位快速丧失。在有液体水生成的情况下,催化剂的碱金属失活效应要大得多。在锅炉的冷启动和冷却过程中特别需要防止凝结水的生成,在露点附近需要快速升温。

脱硝催化剂

延伸阅读:

燃煤机组SCR脱硝催化剂性能评价与寿命管理系统

基于失活商业脱硝催化剂制备的再生SCR催化剂性能研究

SCR脱硝催化剂磨损及堆灰治理

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