脱硝催化剂技术

SCR脱硝反应器催化剂失活问题分析

2018年11月12日 热度:377 ℃

前言

近年来,氮氧化物始终是我国大气处理中的一个重点,其中燃煤电厂氮氧化物排放量约占总排放量的一半,在伴随着燃煤电厂数量的不断增加,这个占比数值依旧在不断的增大,为了满足日益严格的NOx排放要求,作为一种高效的脱硝技术--催化还原技术渐渐的被广泛应用,各大电厂单位花费大量的资金增备脱硝装置,用来满足生产所需。随着应用的广泛,相对在运行的过程中的常见问题--失活(脱硝装置运行在一定时间后,脱硝效率下降,催化剂使用活性逐渐降低甚至失效)频繁出现。而影响脱硝效率的原因较多。比如:烟气温度,氨逃逸,空速,烟气停留时间,流场,吹灰系统等,最终导致催化剂失活,脱硝效率下降。

1脱硝催化剂失活的分类

可再生失活:物理堵塞,化学中毒,表面覆盖等。物理堵塞是灰尘将催化剂的孔道和微孔堵塞;化学中毒的种类比较多,常见的有碱金属中毒,砷中毒,钙中毒;表面覆盖指的是催化剂与高湿度或者含油、水物质接触,在催化剂表面黏附行程隔绝层。

不可再生失活:磨损、烧结、坍塌。磨损和坍塌为物理冲击造成的现象,如:含尘烟气的冲刷、安装过程中的碰撞;而烧结指的是催化剂在连续高温下(高于450℃)运行或者表面滴油燃烧,催化剂的相态发生变化,比表面积减小。导致催化剂微孔数量锐减,活性位数量锐减。

2常见问题分析

运行温度:

温度偏低运行时,烟气中的铵盐、硫酸、水和其他凝结物低于各自的露点温度,催化剂会将其吸入孔内,温度升高时,这些物质蒸发将导致催化剂孔内压力增大,产生的机械应力可能造成催化剂损坏。低温也会导致硫酸铵的生成增加堵塞的几率。温度偏高,催化剂会烧结,导致催化剂比表面下降,活性降低,甚至失活。

2)流场问题:

脱硝运行中,含尘烟气流速过快,局部对催化剂表面造成冲刷磨损,烟气本身含尘量偏高,烟气本身流场不均,喷氨雾化不良均可造成催化剂表面磨损破裂。

3)吹灰系统:

吹灰器安装时,喷嘴与催化剂之间的距离不合适,导致吹灰效果不明显,吹灰压力不够,短时间无法进行清灰,引起催化加积灰,造成积灰在催化剂的表面和孔道中板结,再次吹灰时已无法有效清除。或者吹灰系统设计不合理,不能及时进行吹扫;反应器内流场不均匀,局部存在涡流区,使得部分位置出现逆向流动,长时间运行后,催化剂孔内挂灰得不到烟气的冲刷,造成堵灰。

3常见问题应对措施

1)烧结应对措施

针对工况运行温度与环境,正确选型催化剂,通过调节工艺配方调整,增加W、BASO4抑制高温烧结组份添加量和TIO2使用量调整,增加载体的比列。在运行中,工况条件的控制,避免长期高温情况下运行。

2)磨损应对措施

针对催化剂磨损,可在超细晶型钛白粉中加入特定的耐磨成分并实现晶格渗透,使催化剂整体机械强度大幅度提高。

a.选择硬度较高的催化剂:催化剂的硬度直接决定了其材料自身的耐磨性能。

b.尾部硬化工艺:催化剂的磨损大多发生在迎灰部位。在催化剂单元的入口区域进行端面硬化来增强催化剂应对磨损情况。

c.合理的催化剂选型。壁厚与孔数之间对应关系。

d.硬化块:根据实际经验,催化剂的磨损大多发生在迎灰部位。模块的迎尘端上铺一层硬化块可缓解高灰条件下直接磨损催化剂的情况,从而提高催化剂使用期间的耐磨损能力,增加机械寿命。

3)堵塞应对措施

a.吹灰系统排布及喷吹时间的合理规划。根据煤质和烟气特性进行吹灰系统选型。

b.选用合适的催化剂内烟气速度。较高的催化剂内烟气速度有助于减轻催化剂的积灰情况,但是,如果催化剂烟气速度过高,那么催化剂的磨损就会加剧,催化剂内烟气阻力也会增加。本项目中,在保证烟气阻力和低磨损的情况下,可有效利用烟气的流动避免积灰。

c.利用数值模拟技术和物理模拟试验,合理设计烟道和反应器,并在反应器入口加设导流装置,保证催化剂入口烟气速度均匀,避免出现烟气流动低速区或者死角,也是防止催化剂堵灰的重要措施。

4)碱中毒应对措施

碱中毒指的是 Na、K等碱性腐蚀性混合物如果直接和催化剂表面接触,会使催化剂活性降低。反应机理是在催化剂活性位置的碱金属与 其它物质发生了反应。

飞灰中含有一定的碱金属或碱土金属元素,如K、Na、Mg等。碱金属主要是造成催化剂中V-OH的氢键被替换,使得催化剂的酸性活性位点被占据,从而使得催化剂的活性下降。碱金属与活性位的结合程度相对不是很大。可以通过配方调整,增加引入类似V2O5结构分子,构筑类似活性中心的副中心,增加抗碱中毒能力。此外增大活性中心电荷控制区域原子半径大的离子,可以排斥相同电荷的离子,阻止其他相同碱金属电荷离子的靠近。

4失活催化剂的再生处理

 

目前失效催化剂的再生处理有2种模式,现场再生和返厂再生。现场再生仅仅是把表面的沉积物和附载物用物理化学方法简单清除,再负载一定量的化学活性物质,催化剂内部的微孔无法得到有效的恢复,催化剂比表面不能得到还原,现场再生仅能成为应急的一种非正常的临时措施,而不能成为真正意义的催化剂再生。

而对于结构保存完整且仍具有一定活性的催化剂,进行返厂再生处理,常见的返厂处理手段:有超声波清理;浸泡,冲洗;活性组织元素补充,将催化剂浸泡在含有活性成分的溶液中,使因磨损导致的元素成分流失得以补充;再者,通过热处理,使再生后的催化剂活性得以恢复。具体的再生方案根据催化剂的使用程度而定,比如失效的原因不同,元素成分补充所使用的溶液成分、浓度都会有所不同。

然而,对已经不宜采取再生和回收方式处理的失效催化剂,由于其属于危险固体废物,必须在获得危险废物经营许可证资质的单位进行回收处理。

发表评论
◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

相关文章

炼焦技术交流:焦炉烟气常见脱硫脱硝工艺及其特点分析

炼焦技术交流:焦炉烟气常见脱硫脱硝工艺及其特点分析

1、生态环境质量改善的要求:焦化行业是煤化工产业的重要组成部分,是钢铁行业中最重要的上游产业之一,也是重点污染行业。根据环境统计数据,2015年焦化行业主要污染物二氧化硫、氮氧化物排放量分别为36.4...

榜样力量 | 国奖获得者风采展示

榜样力量 | 国奖获得者风采展示

博士生国奖获得者风采展示1源静则流清,本固则丰茂;内修则外理,形端则影直。——博1531邵怀爽邵怀爽,能动学院博1531班成员,师从“国家科技进步奖”获得者赵钦新教授,研究方向为分体管壳式余热锅炉沸腾...

世界首套烧结烟气180℃低温SCR脱硝项目瑞丰钢铁成功投运

世界首套烧结烟气180℃低温SCR脱硝项目瑞丰钢铁成功投运

11月2日,唐山瑞丰钢铁(集团)有限公司1#、3#二台烧结机烟气180℃低温SCR脱硝项目成功达标投运。该项目是世界首套烧结烟气低温SCR脱硝项目,由同兴环保科技股份有限公司EPC总承包,10月24日...

【基层动态】黄陵煤化工公司焦炉烟气脱硫脱硝投入运行

【基层动态】黄陵煤化工公司焦炉烟气脱硫脱硝投入运行

11月1日晚19:40分,伴随着2#水洗循环泵、引风机的开启,焦炉烟气依次通过脱硝装置、脱硫装置,集中控制室CEMS系统显示出口SO2实测0.0mg/Nm3、NOX实测3.6mg/Nm3,现场响起一片...

世界首套烧结烟气180℃低温SCR脱硝项目成功投运!

世界首套烧结烟气180℃低温SCR脱硝项目成功投运!

11月2日,唐山瑞丰钢铁(集团)有限公司1#、3#二台烧结机烟气180℃低温SCR脱硝项目成功达标投运。该项目是世界首套烧结烟气低温SCR脱硝项目,由同兴环保科技股份有限公司EPC总承包,10月24日...

天地环保:淮南矿业集团领导到催化剂公司参观调研

天地环保:淮南矿业集团领导到催化剂公司参观调研

近日,淮南矿业集团副总工程师赵伟一行到天地环保公司所属催化剂公司参观调研,旨在全面了解催化剂公司,并就企业发展、双方合作等情况开展交流。参观过程中,催化剂公司相关人员介绍了企业的基本情况,并就宽温改性...