影響SCR脫硝效率因素的分析與探討.pdf

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1、影響SCR脫硝效率因素的分析與探討王遠(yuǎn)金光旭孫繼達(dá)(遼陽(yáng)石化分公司油化廠，遼寧遼陽(yáng)1l1003)摘要：在高溫高塵條件下選擇性SCR脫硝技術(shù)，其脫硝效率的高低直接決定NO。的排放能否達(dá)到環(huán)保要求。影響SCR脫硝效率的因素有很多，本文主要g,kSCR脫硝技術(shù)工藝原理來(lái)探討分析影響SCR脫硝效率的因素。為優(yōu)化脫硝系統(tǒng)運(yùn)行、提高NO。的脫除率提供必要的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：SCR脫硝技術(shù)；脫硝效隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益突顯，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。隨著新建燃煤電廠和新建催

2、化裂化裝置的增加，它們所排放的NOx、S02總量正逐年增加，對(duì)環(huán)境的影響范圍逐步擴(kuò)大?！妒蜔捴乒I(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求2017年7月1Et起，催化裂化裝置煙氣排放中NOx。<200mg／m3，限制地區(qū)NOx、<100mg／n13。排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，企業(yè)面臨巨大的脫硝壓力。1選擇性還原法(SCR)脫硝工藝原理選擇性還原法是指將NH，等還原劑噴入煙氣中，利用催化劑將煙氣中的NO。轉(zhuǎn)化為Nz。在氨選擇催化反應(yīng)過(guò)程中，還原劑可以選擇性地與NO、發(fā)生反應(yīng)而不是被0z氧化，因此反應(yīng)被稱為“選擇性”。2SCR

3、脫硝效率的影響機(jī)理分析脫硝效率即為反應(yīng)器對(duì)NOx的脫除效率，定義為反應(yīng)器進(jìn)、出口的NOx的濃度差值與反應(yīng)器進(jìn)口NOx濃度的比值。通過(guò)SCR脫硝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在SCR脫硝工藝中，影響脫除效率的因素有很多：反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、NH3／NOx摩爾比、催化劑性能、煙氣流量、NOx的進(jìn)口濃度、煙氣與催化劑的接觸時(shí)間以及催化劑的結(jié)構(gòu)形式等。2．1反應(yīng)溫度對(duì)脫硝效率的影響在脫硝反應(yīng)中反應(yīng)溫度存在著兩種不同的影響趨勢(shì)，存在一個(gè)最佳反應(yīng)溫度值使得脫硝效率在相應(yīng)運(yùn)行工況下有最大值，當(dāng)煙氣溫度高于此最佳反應(yīng)溫度

4、過(guò)多時(shí)，將造成催化劑的表面通道與微孔發(fā)生物理變形，使得與催化劑接觸的有效反應(yīng)的面積減少，降低脫硝效率；當(dāng)煙氣溫度過(guò)低時(shí)，NH，和NOz反應(yīng)生成NH。NO，，作為副反應(yīng)產(chǎn)物的NH。NO，會(huì)堵塞催化劑的微孔及通道，阻礙脫硝反應(yīng)的正常進(jìn)行，降低脫硝效率。因此，我廠催化裂化裝置SCR脫硝工藝中采用300～420％作為反應(yīng)溫度(設(shè)計(jì)SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣溫度為350％)，以保證較高的脫硝效率和催化劑的壽命。2．2NH3／NOx摩爾比和混合效果對(duì)脫硝效率的影響NH，／NOx摩爾比對(duì)脫硝效率的影響趨勢(shì)也有兩種

5、：當(dāng)NH，／NOx摩爾比較小時(shí)，尤其是小于1時(shí)，隨著NH，量的增加，脫硝效率明顯提高，這是因?yàn)榇藭r(shí)NH，與NOx的反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：4NO+4NH3+02—}4N2+6H202N02+4NH3+02—}3N2+6H20氨氣量的增加使得反應(yīng)平衡向反應(yīng)正方向移動(dòng)，由于增加了單位容積催化劑上NH，的吸附量，從而提高了過(guò)渡態(tài)化合物的濃度，加快了脫硝的反應(yīng)速度；而當(dāng)NH，／NOx摩爾比增大到一定程度時(shí)，脫硝效率反而隨著NH，／NOx摩爾比的增加而降低，這是因?yàn)镹H，的投入量超過(guò)了NH，在催化劑

6、表面吸附的動(dòng)態(tài)平衡容量，部分NH，的氧化副反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，例如在350％以上NH，氧化為NO的副反應(yīng)：4NH3+50：—+4N0+6Hz0+907．3kJ從而降低了脫硝效率，同時(shí)未轉(zhuǎn)化的NH，的逃逸量也增大了，不僅會(huì)造成二次污染，還會(huì)與煙氣中的SO，反應(yīng)生成(NH。)zSO一和(NH。)HSO。，在下游設(shè)備凝結(jié)導(dǎo)致設(shè)備的堵塞積灰。因此，注氨量應(yīng)嚴(yán)格控制，根據(jù)進(jìn)口NOx的濃度值進(jìn)行合理調(diào)整，通常NH，／NOx摩爾比選擇為1．2以下。2．3脫硝催化劑性能對(duì)脫硝效率的影響(1)催化劑中Vzos含量對(duì)

7、脫硝效率的影響脫硝催化劑以TiOz為載體，以V：0，為主要活性成份，以WO，、MoO，為抗氧化、抗毒化輔助成份。催化劑中Vzos含量對(duì)脫硝效率的影響也存在著最佳含量值，當(dāng)V：0，含量在一定范圍70J化善影理2017flz05N內(nèi)時(shí)，V：O，是以等軸聚合的釩基存在的，并且均勻的分布在TiO：載體上的，所以催化效果較強(qiáng)；而當(dāng)V205含量超過(guò)這一范圍時(shí)，V：O，將在Ti02載體上形成新的VzOs微晶區(qū)，造成Vzos在催化劑中分布的不均勻，因而影響了催化效果，降低了脫硝的效率。V：Os同時(shí)也是將S02轉(zhuǎn)化

8、成S03的催化劑且活性很高，如果V：O，的含量>1．5％wt，SOJSO，的轉(zhuǎn)化率將大幅增加，(NH。)：SO。和(NH。)HSO。的生成量也會(huì)增加，銨鹽會(huì)附著在催化劑表面減少反應(yīng)與催化劑的有效接觸面積，脫硝效率下降。(2)不同結(jié)構(gòu)形式的催化劑對(duì)脫硝效率的影響SCR脫硝催化劑的結(jié)構(gòu)形式主要有板式、蜂窩式和波紋板式。三種催化劑在燃煤SCR上都擁有業(yè)績(jī)，其中板式和蜂窩式較多，波紋板式較少。催化劑的設(shè)計(jì)就是要選取一定反應(yīng)面積的催化劑，以滿足在省煤器出口煙氣流量、溫度、壓力、成份條件下達(dá)到