异常运行温度下脱硝催化剂的性能及寿命研究

发布时间：2020-05-21 13:39

【摘要】：全球人类生存环境的恶化使得我国不得不将重点放在对燃煤电厂大气污染物的排放控制上,国家新提出的超低排放标准也给燃煤电厂形成了巨大的挑战。在当今工业应用中,选择性催化还原脱硝技术是应用最广泛的烟气脱硝技术,该技术的主要反应是在脱硝催化剂的催化作用下使还原剂NH_3与氮氧化物发生反应,生成对环境无害的N_2和H_2O。因其技术具有较好的选择性,稳定性,经济性,并且能达到较高的脱硝效率,仍将在我国燃煤电厂脱硝系统中沿用很长一段时间。如今我国SCR脱硝设备中大多数采选用的脱硝催化剂的活性最佳温区在300~420℃。但是,在一些实践运行中发现,在运行中,往往会发生超温运行或低负荷起机等情况,所以本文将对非常温下脱硝催化剂的性能开展研究,主要针对现在火电机组在机组启动、低负荷运行时烟气温度低,部分机组排烟温度高,超温运行等工程实践情况。本文实验的样品均来自国内某火电厂,该电厂装机容量为660MW。本文主要实验都是在脱硝催化剂性能检测装置上完成的,反应器入出口NOx及NH_3浓度是采用多组分烟气分析测试系统进行检测的;采用异丙醇吸收法吸收SO_2和SO_3,并用钍试剂滴定法确定其含量;用NOVA 2000e比表面积分析仪对催化剂的比表面积、孔容孔径进行检测;选用X射线荧光光谱分析仪来确定催化剂内元素的种类和含量。结果表明:(1)新鲜催化剂较已运行催化剂来说,V_2O_5含量较高,这是由于随着运行时间的延长,活性组分会逐渐流失造成的;(2)而由于已运行催化剂长期在含有有毒物质和飞灰的烟气中运行,堵塞了一部分内部孔道,导致其比表面积略低于新鲜催化剂;(3)脱硝催化剂在低温段和常温段脱硝效率随运行温度呈正态趋势增加,而在高温段脱硝效率随温度升高而降低,该趋势是由于温度升高致使NH_3氧化成NO等副反应的发生而产形成的;(4)SO_2/SO_3的转化率随温度的升高逐渐升高,这是因为随着燃烧温度的升高,炉内游离氧的量也逐渐增多,从而SO_2越容易转化成SO_3,而已运行催化剂在各个温度段表现出的SO_2/SO_3的转化率较新鲜催化剂低,这是由于催化剂中的活性组分的损失造成的,故催化剂应按时更换;(5)反应器出口NH_3的体积分数随着反应温度的升高总体呈现降低趋势,这是由于反应温度低时有多余的未参与反应的氨遗留在反应器出口,从而造成了较大的氨逃逸。所以运行温度不宜过低,应在保证脱硝效率的前提下,降低氨逃逸。(6)随着空速的升高,不同温度下的脱硝效率都呈现出下降的趋势,温度高于400℃后空速对脱硝效率的影响并不显著;(7)氧气含量从0%增加到2%时,脱硝效率随着氧量的增加大幅度升高,之后继续增加对氧气含量对脱硝效率的影响并不明显,所以氧气控制在2-3%左右就可以达到很好的脱硝效果;(8)n(NH_3)/n(NOx)在0~1时,随着烟气中NH_3体积分数的升高,脱硝效率也越高,当n(NH_3)/n(NOx)大于1时,脱硝效率几乎不再改变。通过本次实验研究了催化剂非常温运行的性能,这对于锅炉的运行方式,节能降耗具有指导性意义。
【图文】：

高灰段布置（高粉尘SCR）

低灰段布置(低粉尘SCR)
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

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