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.     

燃煤电厂选择性催化还原脱硝催化剂砷中毒分析

以某燃煤电厂高温高砷(As)环境下在役蜂窝式选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,在中试试验台上对其脱硝效率、氨逃逸、活性、SO_2/SO_3转化率等脱硝性能进行了检测评估,并运用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、孔容孔径分析、扫描电镜(SEM-EDS)、电感耦合等离子-质谱仪(ICP-MS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对催化剂进行了理化特性表征。结果表明:该在役催化剂经过4 000 h的运行,其活性下降幅度达到30%以上,已无法满足80%脱硝效率下氨逃逸小于3mL/L的设计要求;该在役催化剂未发生因高温(415℃)引起的催化剂晶态变化或烧结团聚等;SEM-EDS、XRF以及ICP-MS检测结果表明,该在役催化剂在运行过程中As在其表面和孔道内沉积,致使其微观比表面积和孔容急剧减小,造成部分微孔及介孔的堵塞,是其活性下降的主要原因。     

低温NH3选择性催化还原脱硝催化剂MnFexCe1-xTiO2抗硫再生性能研究

通过共沉淀法制备了MnFexCe1-xTiO2催化剂,以NH,为还原剂,考察了催化剂的脱硝性能及抗硫再生性能。结果表明,Mn1Fe09Ce0．1／TiO2催化剂表现出最佳的脱硝活性和优良的抗硫性能,在140℃时NO转化率可达到100％。在烟气中通入的SO2浓度小于等于80mg／m3时,催化剂只发生可逆性中毒,当SO2浓度大于80mg／m3时,在催化剂表面会生成硝酸盐及硫酸盐等物质导致不可逆失活,但中毒失活催化剂在经水洗后可实现再生,NO的转化率可基本恢复至新鲜催化剂水平。     

火电厂选择性催化还原脱硝工艺

针对选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝技术在国外的广泛应用,介绍NOx的危害、脱硝工艺、脱硝控制系统和脱硝业绩等,展望SCR法脱硝技术的应用前景。     

选择性非催化还原脱硝特性试验研究

采用锅炉燃烧模拟装置研究了氨水和尿素的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝性能,考察了工况参数对脱硝效率的影响,并研究了添加剂碳酸钠、乙醇、甘油和乙酸甲酯对SNCR脱硝特性的影响。试验结果表明氨水和尿素脱硝适宜工况参数：温度窗口927~ 1 110 ℃,最佳反应温度约1 000 ℃,停留时间约为1.2 s,氨氮比为1.5。氨氮比为1.5的典型试验条件下时,氨水和尿素的最大脱硝效率为90%左右。一定参数范围内,增加氨氮比、增加停留时间、较高的初始NO浓度都会提高SNCR脱硝效率。烟气中氧浓度增大尿素的脱硝效率明显降低,氨水的还原能力降低不明显。碳酸钠可以拓宽SNCR温度窗口,并使其向低温方相移动。有机添加剂在较低温度下激发还原反应,提高低温下氨剂还原效率,降低了最大脱硝效率。碳酸钠可以减少喷入氨剂引起的CO排放,在较低温度下有机添加剂可不同程度地增加CO排放。     

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。     

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。     

低温NH_3选择性催化还原脱硝催化剂Mn_1Fe_xCe_(1-x)/TiO_2抗硫再生性能研究

通过共沉淀法制备了Mn1Fe1-xCex/TiO2催化剂,以NH3为还原剂,考察了催化剂的脱硝性能及抗硫再生性能。结果表明,Mn1Fe0.9Ce0.1/TiO2催化剂表现出最佳的脱硝活性和优良的抗硫性能,在140℃时NO转化率可达到100%。在烟气中通入的SO2浓度小于等于80mg/m3时,催化剂只发生可逆性中毒,当SO2浓度大于80mg/m3时,在催化剂表面会生成硝酸盐及硫酸盐等物质导致不可逆失活,但中毒失活催化剂在经水洗后可实现再生,NO的转化率可基本恢复至新鲜催化剂水平。     

选择性催化还原烟气脱硝控制系统的分析

以某电厂600MW超临界单元机组烟气脱硝控制系统为例,从控制角度分析其控制系统的组成机理。     

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。     

三聚氰酸选择性非催化还原脱硝特性的实验研究

采用立式管式炉实验系统研究了三聚氰酸选择性非催化还原脱硝特性,探索了温度、O2浓度、停留时间、三聚氰酸与NO摩尔比、NO初始浓度等反应参数以及CO和H2O对三聚氰酸脱硝特性的影响。实验得出适宜的脱硝反应参数:反应温度约为950℃,温度窗口为876~1150℃,停留时间为1.1~1.2 s,摩尔比为0.5,O2浓度为2%~3%。较高的NO初始浓度可以获得较高的脱硝效率。典型工况参数下,三聚氰酸在900℃时取得最大脱硝效率83.1%,大于900℃后,脱硝效率下降幅度较小,与氨气和尿素选择性非催化还原相比,具有更好的高温脱硝特性。CO和H2O的加入可以提高较低温度时的脱硝效率,拓宽温度窗口,使其向低温方向移动,较适宜的CO浓度约为200μL/L,H2O浓度约为5%。     

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。     

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.     

选择性催化还原烟气脱硝改造方案可行性分析

在对燃煤锅炉烟气进行测试分析的基础上,依据选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺在国外应用与运行的经验及效果,针对220MW燃煤锅炉飞灰含量高、粒度大且硬度高等特点,提出脱硝技术改造的可行性分析。     

选择性催化还原脱硝装置内部磨损数值模拟

为解决选择性催化还原(SCR)脱硝装置在运行中出现的喷氨喷嘴和催化剂层严重磨损问题,采用GAMBIT软件模拟脱硝装置内部流场的速度分布,并通过现场冷态试验验证模型的有效性。模拟结果表明:SCR脱硝装置入口处烟道存在上下或左右倾斜,整流格栅和转向弯头处存在高度差,使得烟气经过整流格栅后进入催化剂层的速度分布不均匀,导致喷氨喷嘴和催化剂层磨损;本文在数值模拟中改变引起流场分布不均的结构,能够解决其所造成的脱硝装置磨损问题;模拟结果与实际磨损状况一致,说明本文所用数值模型能准确模拟脱硝装置速度分布。     

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。     

燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术

燃煤电厂不仅要控制SO2的排放,而且要控制NOx的排放,否则NOx必将成为电力行业的第一大酸性气体污染排放物。为此,介绍了燃烧后烟气脱硝技术——选择性催化还原（SCR）脱硝技术,并就其化学反应机理、工艺流程、系统的主要设备、影响SCR脱硝效率的主要因素、脱硝装置对锅炉的影响和国内外SCR脱硝的应用情况进行了详细阐述,预测了SCR脱硝技术的未来应用。     

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。     

Mn-Y／TiO2低温NH3选择性催化还原NO性能研究

研究了稀土金属Y掺杂MWTiO2催化剂的低温NH3选择性催化还原NO性能。采用溶胶凝胶法制备Y掺杂的TiO2载体,负载前驱体硝酸锰构成了Y掺杂的Mn-Y／TiO2催化剂。考察Y的掺杂量,操作条件如反应温度、氧含量、进口NO浓度和空速等因素对其催化还原NO性能的影响。结果表明,Y与Ti的最佳摩尔比为1．5％,X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）分析Y掺杂抑制了锐钛矿晶相的转移,有利于催化剂比表面积增大,从而提高催化剂的活性;在反应温度180℃、空速14000h-1、氧含量为3％、NO浓度0．060／0及体积比 φ（NH3）/φ（NO）为1的条件下,Mn负载量为5％,焙烧温度500℃下制备的MnTiY催化剂对NO的转化率达到93．5％。