烟气脱硝选择性催化还原催化剂反应模拟研究

以E-R机制为动力学基础,建立了选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂单孔道一维数学模型,用于模拟SCR催化剂孔道内的反应进程.模型同时还考虑了氨氧化的副反应以及孔道内反应的热效应.经过模拟结果和实验结果对照,证明了模型的合理性.利用模型计算了孔道内的浓度和温度分布、不同运行参数对NO转化率的影响,及催化剂孔大小与孔形状对脱硝效率的影响.模拟计算结果表明,沿孔道方向反应物浓度逐渐降低,而温度略有提高;在反应温度为320～380℃、氨氮比为1.0～1.05和空速为3 200 h-1的运行条件下,单孔道SCR的NO转化率能达到65%以上;另外,通过对孔形状和孔大小的模拟计算发现,催化剂孔节距应设计小于10mm为宜,而催化剂选用蜂窝式较板式和波纹板式具有更高的NO转化率.     

选择性催化还原催化剂在燃煤电厂中应用的注意事项

根据选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂的特点,指出脱硝催化剂在燃煤电厂应用中应注意活性降低的问题,通过化学机理分析概括了导致催化剂失活的主要原因有:烧结、碱金属中毒、砷中毒、钙的影响、催化剂的磨损和堵塞等,阐述了燃煤电厂应用SCR技术时对催化剂的要求.根据实际工程应用经验,介绍了催化剂在工程应用操作中的注意事项.     

选择性催化还原单孔催化剂数值模拟

考虑内外扩散以及副反应的影响,采用Fluent软件,建立了选择性催化还原(SCR)脱硝反应单孔催化剂三维模型,并以E-R反应动力学为基础,研究了运行参数和催化剂壁厚对脱硝效率和SO_2转化率的影响。结果表明:SCR脱硝反应工作温度区间较宽,为553~653K;当温度超过653K,由于副反应的加剧,脱硝效率显著下降;在催化剂中沿烟气流向温度略有升高,但放热现象不明显;随着氨氮摩尔比的升高,脱硝效率逐渐升高,SO_2的转化率降低,氨逃逸增加;随着空速的增加,脱硝效率和SO_2的转化率均降低;SO_2转化率随催化剂壁厚的增加而线性增加,但由于内扩散的限制,脱硝效率随催化剂壁厚的增大而显著降低。     

选择性催化还原烟气脱硝技术进展及工程应用

对目前广泛应用及正在研究的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术及催化剂进行了综述。详细分析了影响SCR过程的诸因素，如反应温度、烟气在反应器内的空间速度、烟气流型及与氨的湍流混合，以及催化剂钝化等，并提出了预防措施。指出目前SCR虽然技术成熟，脱硝效率高，但其投资和运行费用亦很高，成为限制SCR发展应用的主要原因。介绍了可使SCR整体成本降低的低温SCR技术的进展和研究目标。     

新型低温NH3选择性还原NOx催化剂研究

制备了一种新型催化剂,其由二氧化钛负载锰氧化物(MnOx/TiO2)组成.对不同负载量与不同焙烧温度的MnOx/TiO2进行了低温NH2选择性催化还原NOx的试验研究,结果表明,NOx的转化率随负载量增加而提高,而N2选择性则相反,焙烧温度同时影响催化活性和N2选择性.借助X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、孔容、孔径、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(TPR)及NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等测试手段,寻求最佳的MnOx/TiO2制备条件.结果显示,在相同负栽量(以Mn计)下,MnO2的活性及选择性高于MnO2与Mn2O3的混合物;在空速(GHSV)12 600h-1、80℃时NOx转化率达97%,120℃时NOx转化率和N2选择性近似100%.试验结果表明,作为低温NH3选择性还原NOx的基础,MnOx/TiO2催化体系具有重要的理论与实践意义.     

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的实验研究

为研究甲烷对选择性非催化还原(SNCR)脱硝反应的影响作用，在沉降炉实验台上模拟锅炉烟道内的反应环境和烟气成分，在650~1150 ℃范围内，研究了微量甲烷对SNCR反应温度窗口、脱硝效率和氨泄漏的影响，以及甲烷在脱硝过程中的反应特性。实验结果表明，在SNCR反应过程中加入少量的甲烷，可以降低并拓宽其反应温度窗口，提高较低温度下的脱硝率。同时促进氨的反应活性，降低氨泄漏，提高氨利用效率。而且加入甲烷后脱硝反应速率加快，使反应所需时间缩短，但使最大脱硝效率稍有降低。增加脱硝反应中的喷氨量，可拓宽脱硝反应温度窗口并提高脱硝效率。脱硝反应中加入的甲烷在950℃左右基本消耗完，不产生二次污染。     

选择性催化还原烟气脱硝技术应用

选择性还原脱硝是目前治理燃煤电厂烟气氮氧化物效率最好、也最成熟的工艺技术.以阳城电厂8号机组600 MW脱硝工程为实例,介绍该厂烟气脱硝工程在高尘布置下的系统结构和工艺流程特点:烟道设计压力提高1.0～1.5 MPa,烟道内部考虑积灰和热膨胀的影响,烟道和反应器设计要进行流场模拟和系统优化.通过对脱硝工程的安装调试,得到以下经验:烟道接口的标注,氨区考虑疏水问题,统一标准和规范等.阳城电厂烟气脱硝工程不仅对熟悉和掌握烟气脱硝技术起到了推动作用.为脱硝工程的安装和执行提供了宝贵的经验.     

选择性非催化还原脱硝技术的应用

为满足国家对发电企业环保综合治理的要求,广州瑞明电力股份有限公司在采用低NOx燃烧技术的同时,应用选择性非催化还原（selective non—catalytic reduction,SNCR）脱硝技术对2台420t／h锅炉进行炉内脱硝改造。为此,介绍了SNCR脱硝技术的机理和组成,并对SNCR脱硝系统的投入对锅炉运行的影响进行了实际的探索。运行结果和性能验收试验表明,投入SNCR脱硝系统后,脱硝率大于30％,氨逃逸量不大于3．0×10^-6,年减排氮氧化物约500t。     

阳城电厂选择性催化还原系统及工艺特点介绍

大唐阳城电厂600 MW机组烟气脱硝采用选择性催化还原(SCR)法,在NOx浓度高达1 300 μL/L时,NOx脱除率达到89%.介绍该烟气脱硝系统工艺流程、设计规范和工艺特点.     

选择性非催化还原脱硝技术的应用

对现役国产300MW燃煤机组SG-1025/16.7-M313UP型锅炉进行选择性非催化还原(selective noncatalytic reduction,SNCR)脱硝系统改造:通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟及现场锅炉温度场测试,确定喷枪布置位置和数量;采用全伸缩式长喷枪布置,提高尿素溶液覆盖面积,从而提高脱硝率;利用喷枪的不同组合,适应锅炉负荷的变化,保证还原剂的最佳反应温度窗口。改造后NOx的排放质量浓度由360mg/m3降至为210mg/m3,脱硝效率达到41.6%,锅炉运行正常。     

钛基柱撑黏土负载锰铈催化剂低温选择性催化还原脱除NOx研究

为探究钛基柱撑黏土（titania pillared interlayeredclays,Ti-PILC）催化剂低温选择性催化还原NO。的活性,实验通过浸渍法制各了MnOx．CeO2／Ti-PILCs,并测试其低温下脱硝活性,同时将TiOSO4、TiCl4钛源制备的催化剂对比。并运用X射线衍射、透射电镜、N2吸附脱附、氨程序升温脱附等技术对2种催化剂进行表征分析,实验发现以TiOSO4为钛源比以TiCl4为钛源制备的MnO2-CeO2／Ti-PILC具有更好的脱硝活性。以TiOSO4为钛源制备的MnOx-CeO2Ti-PILC在nTi／mclay=15mmol／g时活性最高,在200℃时,其NO脱除效率高达95％以上。     

选择性催化还原烟气脱硝技术的生命周期评价

运用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,以某电厂600 MW机组选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)烟气脱硝项目为研究对象,对液氨、触媒与SCR建材的生产、运输及烟气脱硝3个过程进行了生命周期清单分析,并分别计算各子过程中的能源消耗及对环境的影响。结果表明,一年内该电厂SCR烟气脱硝项目的环境影响负荷为45 507.34 kg (2000年人均环境影响潜值),低于未经脱硝直接排入大气的烟气环境影响负荷99 617.65 kg,明显地改善了大气环境。     

一种改性选择性催化还原催化剂及其对零价汞的催化氧化性能

利用溶液浸渍法制备了一种氯化铜改性的选择性催化还原(SCR)催化剂(Cu Cl2/SCR)。用X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱分析(XRF)等对Cu Cl2/SCR催化剂的结构进行了表征,在自制的催化剂活性实验台上,用模拟烟气对催化剂Hg0的催化氧化性能进行了研究。结果表明:催化剂中的Cu Cl2在高温(HCl+O2)气氛中能"可逆"释放活性氯;Cu Cl2的引入显著提高了催化剂在低氯烟气(HCl浓度在0~81.5 mg/m3)中对Hg0的催化氧化效率;Hg0的氧化率随烟气中HCl浓度和催化剂中Cu Cl2负载量的增加而增加;烟气中的NH3和SO2能阻止Hg0在催化剂表面的吸附,导致Cu Cl2/SCR催化剂在SCR条件下对Hg0的催化氧化效率较纯氧化条件有所降低,但Cu Cl2/SCR仍保持了较高的Hg0催化氧化效率(可高达98%);Cu Cl2/SCR催化氧化Hg0的机制为Mars-Maessen机制。Cu Cl2/SCR兼具较高的脱硝性能和Hg0氧化性,可用于低氯燃煤烟气同时脱硝脱汞。     

SO2与H2 O对商用钒钨钛脱硝催化剂毒化作用综述

选择性催化还原（ＳＣＲ）脱硝技术在火电厂得到广泛应用,烟气组分对催化剂的性能影响及催化剂中毒、细颗粒物产生是当前研究热点。综述重点探讨了工业烟气中SO2、水蒸气（Ｈ２Ｏ）对商用钒钨钛脱硝催化剂的毒化机理、影响因素及控制措施。SO2的毒化机理主要包括硫酸铵盐的覆盖堵塞,催化剂表面活性点位的硫酸盐金属化,以及SO2与NH3、NO的竞争吸附等;H2O的毒化机理主要是其与NH3、NO竞争吸附降低了催化剂的脱硝效率,并促进产生大量的硫酸铵盐,以及阻碍硫酸铵盐与NO的降解反应等。     

用于选择性催化还原烟气脱硝的V_2O_5/TiO_2催化剂钾中毒动力学研究

基于催化剂颗粒中毒的渐进壳模型,依据SCR反应的Eley-Rideal机制,对颗粒状V2O5/TiO2催化剂的钾中毒动力学进行研究,建立了V2O5/TiO2催化剂的钾中毒动力学方程。以催化剂的活性保留分率为桥梁,利用模型预测值和实验值建立了催化剂上钾沉积量与反应时间的关系。模拟了烟气中钾浓度和催化剂钾中毒反应速率常数的耦合对催化剂活性保留分率的影响,模型结果催化剂实际运行结果相符合。这表明文中建立的V2O5/TiO2催化剂钾中毒动力学模型是合理的。     

CaCl_2改性选择性催化还原催化剂氧化汞的实验与机理研究

基于选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂对单质汞的氧化受煤中氯含量的限制,提出利用氯化钙改性SCR催化剂促进单质汞的氧化。在固定床实验台上研究了不同氯化钙添加量下SCR催化剂对单质汞的氧化性能,进而利用基于密度泛函的理论方法计算了单质汞在催化剂以及改性后的催化剂表面的吸附行为。结果表明,单独的SCR催化剂对单质汞的氧化效果很小,氧化效率仅为7%,添加1%的氯化钙后氧化效率提高到79%。进一步的理论计算表明,氯化钙中的氯容易与V2O5表面的氧结合,起到改性SCR催化剂的作用,而Hg0在改性后的V2O5表面可以生成稳定的HgCl,其中HgCl一部分脱附到烟气中,一部分吸附在催化剂表面,有利于单质汞的氧化。     

TiO2负载的二元金属氧化物催化剂低温NH3选择性还原NOx的研究

在TiO2负载的锰氧化物(MnOx/TiO2)中引入第2种组分,制成二元金属氧化物(MnOx-A/TiO2)催化剂,A分别为Fe2O3、WO3、MoO3、Cr2O3,试验研究低温催化活性、N2选择性及抗SO2毒性。结果表明,低温催化活性从高到低依次为：Mn-W/TiO2>Mn-Fe/TiO2>Mn-Cr/TiO2>Mn-Mo/TiO2;N2选择性：Mn-Fe/TiO2>Mn-W/TiO2>Mn-Mo/TiO2>Mn-Cr/ TiO2,Mn- Fe/TiO2和Mn-W/TiO2保持了较高低温催化活性的同时提高了N2选择性。当反应气中含有j(SO2)=0.01%和j(H2O)= 6%,空速为12 600 h-1、120 ℃、8 h后NOx转化率Mn-W/TiO2、Mn-Fe/TiO2、Mn-Mo/TiO2分别保持在98.5%、95.8%及94.2%。由此得出,WO3、Fe2O3为MnOx有效的助催化剂,可大大提高MnOx/TiO2的选择性和抗SO2毒性的能力。傅里叶变换红外光谱显示,与Fe2O3不同,WO3也提供了部分Lewis酸活性点,说明在有低浓度SO2存在下,Mn-W/TiO2显示了极好的低温NH3选择性还原NOx的催化活性。     

钾盐对V2O5/TiO2催化剂NH3选择性催化还原NO反应的影响

钾在中国燃煤和生物质烟气中以钾盐--硫酸钾和氯化钾的形式存在。文中采用静态N2物理吸附、程序升温表面反应(temperature-programmed surface reaction,TPSR)、傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FT-IR)光谱和催化活性评价的方法,研究了钾盐对V2O5/TiO2催化剂上NH3选择性催化还原NO反应的影响。结果表明,钾盐使V2O5/TiO2催化剂活性降低。随着钾盐在催化剂上负载量的增加,稳定的NO脱除温度窗口逐渐变窄,当K与V物质的量之比达到3.0时,该窗口消失。钾盐的掺入使催化剂表面活性位数量明显减少,但是并没有显著改变催化剂的反应性。催化剂失活的主要原因是K优先配位在催化剂表面的Br￠nsted酸性位上,中和了Br￠nsted酸性位酸性,使Br￠nsted酸性位上吸附的氨减少。     

选择性催化还原蜂窝状催化剂工业试验研究

以工业级药品为主要成分,制备选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）蜂窝状催化剂,利用工业试验台对其活性进行测试,取得了催化剂在真实烟气情况下,不同空速、催化剂用量、温度、氨氮比、NO2初始浓度等因素对催化剂活性的作用效果。文中真实烟气环境下SCR脱硝系统运行存在最佳工况范围：SCR反应塔入口温度360～390℃,出口温度330～360℃,氨氮比为0．85～1,空速在4000-6000h-1。此工况下,催化剂脱硝效率可以达到84％。催化剂的75％活性温度窗口为320-400℃,且峰值在380℃处取得。催化剂的脱硝效率随氨氮比变化明显,当氨氮比达到0．9时,催化剂脱硝效率超过80％。催化剂对NO2浓度适应性较好,NO2初始浓度在615～3485mg．m-1范围内,催化剂的脱硝效率始终保持在70％以上。