宽温度窗口SCR催化剂在燃煤烟气中的应用

1.2煤质分析

机组燃烧煤种为神华煤，为保证试验结果有意义，要求试验期间煤质稳定。对试验期间机组入炉煤质进行分析，结果如表2所示。

表2入炉煤煤质分析

2结果与讨论

2.1氨氮比对催化剂活性的影响

选择性催化还原技术中常以NH3、液氨和尿素等作为还原剂，在催化剂作用下与烟气中NOx反应，生成N₂和H₂O，实现燃煤烟气中氮氧化物的脱除。以NH₃为还原剂，NH₃与NO_x反应，n(NH₃)∶n(NO_x)为1∶1，喷氨量越接近该比例，混合越充分，NOx被脱除的效率也越高。氨氮含量对Zn-W/TiO₂催化剂活性的影响如图2所示。试验系统条件为100%负荷烟气量，催化剂层烟气温度为320℃，入口烟气中NOx浓度为72.60～302.40mg/m³。

图2氨氮含量对Zn-W/TiO2催化剂活性的影响

由图2可知:脱硝效率随n(NH₃)/n(NO_x)的增加而增加，n(NH₃)/n(NO_x)为0.66时，实测脱硝效率为67.4%，n(NH₃)/n(NOx)为0.92时，实测脱硝效率为90.7%，与理论脱硝效率基本一致，表明喷氨量在该区间内时喷入的氨气几乎全部和NOx发生反应。

当n(NH₃)/n(NO_x)增加至0.95时，实测脱硝效率随之上升至92.5%，略低于理论脱硝效率，因为当n(NH₃)/n(NO_x)比增加到一定程度时，NH₃与NOx的反应受反应速率的限制，部分氨气来不及参与SCR反应，导致实际脱硝效率低于理论值，出现部分NH₃逃逸的现象，并且逃逸量会随着n(NH₃)/n(NO_x)的增加逐渐上升。

逃逸的NH₃与烟气中少量的SO₃和水蒸气反应，生成硫酸铵和硫酸氢铵，堵塞催化剂孔道、腐蚀SCR下游设备，严重危害锅炉的安全运行。本文研究的宽温度窗口SCR催化剂催化作用明显、具有较高的效率，在保证氮氧化物排放指标的条件下，为了避免过量的氨逃逸，应尽量控制n(NH₃)/n(NO_x)不超过0.92。

2.2不同温度下催化剂活性测试

为了研究Zn-W/TiO2宽温度窗口SCR催化剂在不同温度窗口下的脱硝性能，本文根据SCR系统入口NOx浓度调节喷氨量，通过控制NH3/NOx比例控制脱硝效率，检测不同温度窗口、不同脱硝效率下SCR系统NOx出口浓度。实际运行中，在保证氮氧化物出口浓度达到环保标准要求的前提下，喷氨量越少SCR的运行成本越低，对下游设备的腐蚀危害越小。

目前，大多数SCR系统布置在省煤器出口，机组满负荷运行时催化剂层温度为300～425℃;但是，燃煤机组运行负荷波动较大，经常达不到满负荷运行，导致省煤器出口烟温较低。由此，结合试验期间机组的实际运行状态和本文研究需求，选取了在常规温度窗口320，300℃和低温窗口275℃下，对SCR系统进出口NOx浓度随脱硝效率的变化进行测试(图3)，试验过程中系统烟气量保持100%负荷。

图3不同温度窗口下SCR出口NOx浓度随脱硝效率的变化

从图3可以看出:受锅炉入炉煤质、锅炉燃烧状况和机组负荷波动的影响，SCR入口氮氧化物浓度存在一定的波动，测试期间最高为157.61mg/m3，最低为107.81mg/m3，而大多数NOx入口浓度在115.00～130.00mg/m3。

在催化剂层温度为320℃时，脱硝效率从67.0%升高至87.8%和93.5%，SCＲ出口氮氧化物浓度从40.56mg/m3降低至15.26mg/m3和8.62mg/m3;催化剂层温度为275℃时，脱硝效率从68.0%升高至88.1%，SCR出口氮氧化物浓度从37.95mg/m3降低至13.92mg/m3，说明该催化剂在较低的温度下脱硝活性不受影响，完全可以满足环保排放要求，适合用于负荷波动较大的燃煤机组的脱硝，降低改造成本。

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