在役SCR催化劑失活機理及運行管理優(yōu)化研究.pdf

1、隨著火電廠NOx排放標準的日益嚴格，特別是超潔凈排放的推廣和脫硝旁路的取消，SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐乃至整個發(fā)電機組運行的安全性和經(jīng)濟性影響更加直接更加明顯。在此背景下，研發(fā)SCR催化劑管理和脫硝裝置運行優(yōu)化技術(shù)，不僅能帶來巨大的經(jīng)濟效益，也是火電廠安全環(huán)保經(jīng)濟運行的內(nèi)在需求。本文應(yīng)我國火力發(fā)電行業(yè)發(fā)展需求，對火電廠用三元V2O5-WO3/TiO2 SCR催化劑的失活機理和運行管理優(yōu)化技術(shù)進行了研究開發(fā)。
　　為此，本文在充分調(diào)研

2、分析SCR煙氣脫硝技術(shù)及V2O/TiO2基催化劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，立足我國火力發(fā)電行業(yè)SCR煙氣脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用需求，通過現(xiàn)場性能試驗、實驗室催化劑活性檢測與失活分析、催化劑失活機理與反應(yīng)動力學研究、SCR反應(yīng)器運行特性模擬、催化劑更新方案模擬與評價，全面分析了我國燃煤電廠SCR催化劑的失活機制和脫硝裝置的安全經(jīng)濟運行問題。進而構(gòu)建了適合我國火電廠的SCR催化劑運行管理方法體系，并針對局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)用戶使用需求，分

3、別開發(fā)了具備催化劑更新周期預(yù)測與更新方案成本效益評估、催化劑選型、脫硝裝置運行特性三維模擬分析等新功能的C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)的SCR催化劑及脫硝裝置運行管理綜合分析系統(tǒng)。
　　研究發(fā)現(xiàn)，催化劑類型對其失活機制有很大影響。對于波紋板型SCR催化劑，其NH3-DeNOx活性下降的主要原因是飛灰顆粒沖刷沾污造成的活性組分流失、比表面積下降和堿金屬中毒，而蜂窩型SCR催化劑NH3-DeNOx活性下降的主要原因是堿金屬富集中毒。進一步通過

4、研究燃煤電廠煙氣成分對催化劑表面氨吸附位和氧化還原位反應(yīng)特性和動力學的影響規(guī)律發(fā)現(xiàn)，V2O5-WOs/TiO2SCR催化劑在燃煤電站鍋爐上服役過程中，煙氣中的堿金屬雜質(zhì)會優(yōu)先中毒其表面與V相連的V5+-OH和/或V5+=O活性位，而不是與W和Ti相連的氨吸附位。動力學研究發(fā)現(xiàn)，氨吸附為一個非活化反應(yīng)過程，且不受催化劑失活的影響。而活性組分V2O5的流失會造成 NH3直接氧化和SCR反應(yīng)活化能的上升，堿金屬中毒會造成NH3解吸附活化能的下

5、降，而輕度的燒結(jié)會造成NH3直接氧化和SCR反應(yīng)活化能下降。
　　然后，本文利用已開發(fā)的催化劑及脫硝裝置運行管理綜合分析系統(tǒng)和以上動力學研究結(jié)果，對催化劑活性下降、氨濃度和流速分布不均對SCR反應(yīng)器NH3-DeNOx性能的影響規(guī)律進行了模擬分析。研究發(fā)現(xiàn)，對于SCR催化劑在燃煤電廠最普遍的失活情況（飛灰磨蝕+沾污堵塞+活性組分流失+堿（土）金屬中毒），其活性下降后NH3-DeNOx溫度窗口向高溫區(qū)移動，最高脫硝效率點溫度升高，應(yīng)適

6、當提高運行溫度，以避免NOx脫除率急劇下降。如要通過爐內(nèi)燃燒調(diào)整減少NOx生成量實現(xiàn)降低排放時，還需考慮到SCR脫硝裝置效率隨入口NOx濃度同步下降的問題。入口氨濃度場和流場不均會放大催化劑活性下降對SCR反應(yīng)器NH3-DeNOx性能的影響，進一步減小SCR反應(yīng)器的運行溫度區(qū)間和最大安全噴氨量，并使最大氨逃逸和平均氨逃逸差值急劇上升，進一步增加氨逃逸準確監(jiān)測的難度。
　　本文通過以上基礎(chǔ)研究和SCR催化劑及脫硝裝置運行管理綜合分析