脱硝催化剂的选型与设计

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1、脱硝催化剂的选型与设计1）、在高钙工况下，CaO会导致催化剂失活速率加快，因此需要较大的设计裕量。当煤质或飞灰中的CaO含量小于5%时，其对催化剂的设计影响不大，催化剂的设计用量主要取决于SCR系统入口NOX浓度、烟气流量、要求的脱硝效率等参数。当CaO含量超过5%以后，其对催化剂的设计影响开始变得显著，在同样的工况条件下，催化剂用量受CaO含量影响很大。随着CaO含量的增加，催化剂用量呈线性递增，特别是当CaO含量在30%左右时，催化剂用量比低钙工况下的用量增加25%左右。2）、在高飞灰工况下，应选用孔径大、截距大、烟气通过性好的催化剂型号，减少积灰堵塞

2、的风险。当烟气中飞灰浓度在50~60g/Nm3，甚至更高时，此时平板式催化剂由于其烟气通道截面较蜂窝式大，高飞灰工况下烟气和飞灰的通过性好等优点，选用平板式催化剂不易积灰堵塞，运行安全性较高。当飞灰浓度小于50g/Nm3时，由于板式催化剂几何比表面积比蜂窝式小，同样的工程条件下，板式催化剂用量要比蜂窝式多约20~40%。通常，当蜂窝式催化剂的孔数每增加一级，如从18×18孔向上增加为19×19孔时，对于同一工程项目，催化剂的设计用量可以减少在5%以上，由此可以节约催化剂采购成本5%以上。但是，孔径变小后，烟气通过性差，在高飞灰条件下，极易发生飞灰的架桥堵灰

3、，催化剂一旦发生飞灰架桥，就会发生“累积”效应，即当催化剂部分孔道发生堵塞时，相对的使其他未堵塞的孔道通过的飞灰量急剧增大，再运行不长的时间，整个催化剂都会发生严重堵塞。1）、在飞灰硬度较大的工况，选用标准壁厚催化剂可以提高运行安全性；催化剂壁厚的选择与飞灰的浓度及飞灰的硬度有关。研究表明，当飞灰中SiO2与Al2O3的含量比在2:1左右时，此时飞灰硬度较大，飞灰对催化剂的冲击磨损较严重。研究表明，催化剂内壁的磨失减薄是造成催化剂磨损强度下降的主要原因，内壁磨失量占催化剂总磨失量的60%左右，而常规的端部硬化措施，只能保证催化剂端部不被磨损，但是催化剂内壁

4、的磨损仍然不容忽视。另外，在高飞灰的运行条件下，催化剂采用端部硬化，但催化剂内部通道还存在由于磨损而造成的断裂风险，当硬化部位以后的内壁发生断裂后，就会发生催化剂顶端的塌陷并进而造成严重堵塞。4）、在高温工况下，催化剂烧结失活的速率加快，催化剂用量也会增加；烟气温度在350℃以下时，催化剂的设计用量几乎不因温度发生变化，催化剂用量主要取决于SCR系统入口NOX浓度、烟气流量、要求的脱硝效率等参数。当烟气温度超过350℃时，随着温度的增加，催化剂设计用量随温度的变化呈线性递增，特别是温度超过400℃时，体积比350℃时增加了近15%。这是因为高温是导致催化剂

5、烧结的最大因素，而烧结必然会致使催化剂的比表面积减少，从而使脱硝活性下降。而且，高温会引起活性组分-贵金属氧化物形成多聚态晶体，多聚晶体的比表面积较小，从而与烟气的接触面积就小，催化活性相对较低。。因此，对于高温运行的项目，必须进行配方优化。催化剂主要成分中，V2O5的活性是最高的，但是其抗高温烧结的能力是最低的。WO3或MoO3活性相对较低，但是具有优异的抗中毒和抗烧结能力，所以优化配方时要减少V2O5的含量，增加WO3或MoO3的含量，能在一定程度上有效提高催化剂对高温的耐受性。但是，配方的改变，降低了催化剂的活性，要满足相同的性能要求，就要采用较多的

6、体积。另一方面，在高温中催化剂失活加快，还必须留有较充足的催化剂储备体积。这两个因素共同作用，最后导致高温项目的催化剂用量一般都较多。5）、在高硫份工况下，应特别注意硫胺的生成，防止催化剂的中毒和下游设备的堵塞；燃用高硫份煤种时，会导致烟气中SO2含量增加，即使仍能保持1%的SO2氧化率，但是氧化生成的SO3总量仍会较高。SO3会和还原剂氨NH3反应生成(NH4)HSO4(ABS)和(NH4)2SO4(AS)。硫酸氢铵是一种极其粘稠的物质，粘附在设备表面极难清除。如果粘附在催化剂表面，又会继续粘附飞灰颗粒，导致SCR催化剂积灰堵塞。硫酸铵是一种干态的粉状物

7、质，当生成量较多时，会增加烟气中的飞灰浓度，加剧催化剂的磨损，并使催化剂积灰堵塞的风险增大。为了消除或减少(NH4)HSO4对设备的粘附和腐蚀，只能在(NH4)HSO4的露点温度ADP以上喷入NH3，以使生成的(NH4)HSO4呈气态，随烟气流出SCR系统。根据拉乌尔定律，烟气中(NH4)HSO4的露点温度和气相中SO3、NH3的平衡分压有关，烟气中SO3浓度越高，平衡分压越大，则(NH4)HSO4的露点温度越高。而SCR系统的最低喷氨温度一般要高于(NH4)HSO4的露点温度，最终导致了SCR系统运行温度提高。如果实际烟气温度不高或稍高于要求的最低喷氨温

8、度，则会导致操作弹性降低。此种工况进行催化剂设计时，一般不会造成催