蜂窝式催化剂在选择性催化还原法烟气脱硝中的应用_图文_

1、第 32卷 第 11期 华电 技 术 Vo. l 32 No . 11 2010年 11月H uad ian Techno l o gyN ov . 2010蜂窝式催化剂在选择性催化还原法烟气脱硝中的应用黄锐 , 席文昌 , 陈付国(重庆远达催化剂制造有限公司 , 重庆 401336摘 要 :国内以煤作为主要能源的格局短期内不会改变 , 降低燃煤烟气中氮氧化物的排放仍是环保科技人员主要研究任 务之一。介绍了选择性催化还原 (SCR 法脱硝的原理 , 对比了 3种催化剂的特点 , 分析了影响蜂窝式催化剂 活性的主要 因素 (反应温度、 氨氮比、 空塔速度、 高钙和硫 , 论述了蜂窝催化剂在燃煤电

2、厂的应用前 景。 关键词 :蜂窝式催化剂 ; 选择性催化还原法 ; 催化剂活性 ; 应用中图分类号 :X 701 文献标志码 :B 文章编号 :1674-1951(2010 11-0079-03 280 引言煤作为我国主要的一次性能源 , 在电站锅炉、 工 业锅炉、 各种相关工业领域的动力设备以及居民生 活等能源消耗中占有很大的比例。近年来 , 随着我 国经济的发展 , 对电的需求大幅度增加 , 极大地增加 了煤的消耗 , 而煤在燃烧过程中释放出 SO 2, NO x 等 污染物会带来严重的酸雨和其他环境污染问题。根 据国家环保局 统计 和有关 研究估 算 , 1990年我国 NO x 的排放

3、量约为 910万 , t 1995年的排放量约为 1000万 , t 2000年的排放量约为 1500万 , t 2004年 的排放量约为 1600万 , t 到 2010年我国 NO x 排放 量将达到 2194万 t 。 面对严峻的 NO x 排 放形势 , 2003年国家颁布了 GB 13223 2003 火电厂大气污 染物排放标准 ! , 2004年 7月开始征收 NO x 排污费。 因此 , 降低燃煤电厂 NO x 排放量已成为从事燃烧技 术研究、 锅炉设备制造和电厂运行人员的主要研究 任务之一。1 选择性催化还原法脱硝的基本原理目前 , NH 3选择性催化还原 SCR(Select

4、ive C ata l y tic Reduction 法脱除 NO x 被认为是一种高效的烟气脱硝方法。 SCR 法脱硝的反应原理为 :NH 3在一 定温度和催化剂 (V 2O 5 WO 3/Ti O 2 的作用下 , 有选 择地将烟气中的 NO x 还原为 N 2和 H 2O 。 SCR 脱硝 反应过程如图 1所示。反应方程式为4NO +4NH 3+O 24N 2+6H 2O, (1 2NO+2NO 2+4NH 34N 2+6H 2O, (26NO 2+8NH 37N 2+12H 2O 。(3图 1 SCR 脱硝反应过程商业催化剂 V 2O 5-W O 3/Ti O 2的运行温度一般 控制

5、在 320420 。2 脱硝催化剂类型选择目前 , 国、 内外用于 SCR 法脱 硝的催化剂主要 分为蜂窝式、 平板式和波纹式 3种。蜂窝式催化剂 为整体挤出成型 , 而板式催化剂是在不锈钢筛孔板 上压覆 V 2O 5和 WO 3等活性物质 , 经干燥煅烧后得 到的。蜂窝式催化剂载体的主要成分为 T i O 2, 除此 之外还包括活性组分 V 2O 5(或偏钒酸铵盐 、 助催化剂 WO 3/M o O 3(或钨酸铵 /钼 酸铵 。波纹式催化剂 外形如起伏的波纹 , 中间有空隙通道。 3种催化剂 特点比较见表 1。蜂窝 式催 化 剂 的 主流 进 口 厂 商 主要 有 美 国 C or m et

6、ech 、 奥地 利 C era m 、 德国 A rg illon 、 日本 CC I C 等公司。国内蜂窝式催化剂生产商主要有重庆远达 催化剂制造有限公司、 东锅东方凯特瑞环保催化剂 有限责任公司、 江苏龙源催化剂有限公司、 青岛华拓 电力环保有限公司和浙江 瑞基科技发展有 限公司 T i 2 V 2O 5, WO 3或 M o O 3以及其他微量元素混合后挤压 成型 , 然后干燥焙烧、 裁切装配而成 , 蜂窝式催化剂 是一种非常适合燃煤烟气条件的催化剂 , 其耐磨性 能好、 活性高、 机械强度相对较大、 寿命长、 体积小、 质量小且投资费用相对较少 , 在国内燃煤电站中的 市场前景比较好

7、。另外 , Cor m etech 公司生产的蜂窝 式催化剂在美国燃用高 Ca O 的 PRB 煤方面拥有丰 富的业绩 , 其使用总量 甚至高于其他 各家的总和。 因此 , 引进 Co r m etech 公司先进的技 术可以满足国 内高钙、 高硫的烟气工况。3 影响蜂窝式催化剂活性的主要因素3. 1 反应温度不同的催化剂具有不同的适用温度范围 , 当反 应温度低于催化剂的适用温度范围下限时 , 若继续 喷氨 , 在催化剂上会发生副反应 , 反应如下2NH 3+H 2O +SO 3(NH 4 2SO 4, (4 或 NH 3+H 2O +SO 3NH 4H SO 4。 (5 生成物黏结在催化剂

8、表面 , 堵塞催化剂的通道 和微孔 , 延缓 NH 3, NO 在 催化剂表面吸 附 , 降低催 化剂的活性。式 (4 和式 (5 反应发生的温度一般 在 320 以下 , 温度越低反应越剧烈 , 生成的硫酸铵 和硫酸氢铵越多。如果出现少量的硫酸铵盐 , 反应 是可逆的 , 可以通过高温运行使系统性能恢复。另 外 , 如果反应温度高于催化剂的适用温度 , 在高温状 态下 , 催化剂通道和微孔变形 , 导致有效通道和比表 面积减少 , 促使活性元素长大 , 从而使催化剂失活 , 温度越高催化剂失活越快。目前 , 燃煤 SCR 系统一 般都采用高温、 高尘的 , 预热器入口之间 , 因为在此部分烟

9、气的温度通常是300400 , 刚好与 SCR 脱硝催化剂的最佳工作温 度相适应。采用低温低尘布置时 , 反应器布置在烟 气脱硫和烟囱之间 , 虽然烟气中硫的含量有所下降 , 但不能达到蜂窝催化剂最佳工作温度 , 需加装烟气 再加热系统 , 增加 了运营成本 , 故采用高尘 布置方 式。 SC R 系统高尘布置示意图如图 2所示。图 2 SCR 系统高尘布置示意图另外 , 为了延长催化剂的使用寿命 , 一般会在催 化剂反应器前增加耐高温的旋风除尘器 , 以降低使 用中的成本。3. 2 钙和硫目前 , 国内各地煤质的钙和硫含量相对比较高 , 燃烧后灰中游离的 Ca O 和 SO 3反 应生成物覆

10、盖在 蜂窝催化剂的表面 , 减少了氮氧化物气体与催化剂 的接触面积 , 使得催化剂的活性中心被覆盖。同时 , C a O 属于 碱土金 属氧化 物 , 会中和 催化 剂表面 的 Bronsted 酸位 , 降低对氨气的吸附 , 降低脱除效率。4 蜂窝式催化剂的应用前景随着我国 SCR 法烟气脱硝市场的大规模启动 , 脱硝催化剂的需求强劲。脱硝催化剂的需求包括新 建机组初装量、 改造机组初装量、 更换 /添加量。根 据重庆远达和 Cor m etech 的经验 , 对我国脱 硝催化图 3 我国脱硝 催化剂需求量预测从图 3可以看出 :2007 2011年 , 脱硝催化剂 需求量迅速增加 , 20

11、11 2015年脱硝催化剂需求量 将稳定在 5万 m 3以上 , 2016 2020年需求量略有 下降 , 但 稳定在 4万 5万 m 3。 预计 2010 2020年 , 脱硝催化剂需求量累计超过 60万 m 3, 市场规模 超过 200亿元。蜂窝式催化剂与其他形式的催化剂 相比 , 具有开孔率高、 压降低、 比表面积大、 活性高、 寿命长的特点 , 在国内外燃煤电厂有着丰富的应用 经验。美国 Cor m etech 蜂窝催化剂已经在全球范围 内成功安装了超过 900套 SCR 系统 , 其中国内有福 建厦门嵩屿电厂、 浙江北仓电厂、 上海外高桥电厂等 十几家电厂。国内重庆远达催化剂制造有限

12、公司和 东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司承接了江西新 昌电厂、 广东恒运电厂、 湖南华电长沙发电有限公司 等国内蜂窝脱硝催化剂系统 , 脱硝效率大于 80%, 氨逃逸率小于 0. 003 。5 结论伴随着国内经济的发展 , 以煤为主要燃料的能 源格局形式暂时不会改变 , 为此 , 蜂窝脱硝催化剂的 开发和应用具有巨大的市场和机遇。国内在蜂窝脱 硝催化剂 材料研 发中具 有后 发优 势 , 改进传 统的 V 2O 5 WO 3/M o O 3 T i O 2脱硝材料以适应国内燃煤电 厂脱硝的需要是当务之急 , 活性好、 选择性高、 温度 窗口宽、 抗高灰和硫中毒能力强和热稳定性高的催 化剂材 料

13、是 国内 SC R 法 脱硝 技 术开 发和 应 用的 关键。参考文献 :1董晓红 , 倪 允之 . 火电 厂烟 气脱硝 技术 探讨 J.内蒙 古 环境科学 , 2008, 20(1 :40-46.2杨冬 , 徐 鸿 , 刘学 亭 . 燃 煤电 厂 SCR 烟气 脱硝 技 术综 述 3GB 13223 2004, 火电厂大气污染物排放标准 S. 4李锋 . 以 纳米 T i O2为 载体的 燃煤 烟气 脱硝 SCR 催 化剂 的研究 D .南京 :东南大学 , 2006.5Fo rzatti P. P resen t Status and Perspecti ves i n D e NO xS

14、CR Cata lysis J.A pplied Ca talysis A:G enera, l 2001, 222 (1/2:221-236.6苏航 . SCR 系统中板式和 蜂巢式催化 剂的选取 J.电力 环境保护 , 2005, 21(2:27-29.7许 卫 国 , 王 丽莉 . 煤质 变 化对 SCR 催 化 剂 活性 的 影响 J.应用能源技术 , 2008(3:4-6.8田柳青 . 氨选择性还 原脱除氮氧 化合物工 业催化 剂研究 D .广州 :华南理工大学 , 2002.9P i o Fo rzatt. i Env ironmenta l Cata lysis for Stat

15、i onary A pplica tionsJ.Cata l ys i s T oday , 2000, 62(1 :51-65.10郭汉森 . 选择性催化还原法 (SCR 脱硝技术在燃煤 电厂 的运用 J.电站辅机 , 2008, 104(1 :35-39.11Luca L iett, i Isabell a N ova , G i angu i do R a m is , et a. l Characteriza ti on and R eacti v ity o f V2O5M oO3/Ti O2D e NO xSCR Cata l ystsJ.Journal o f Ca talysi

16、s , 1999, 187(2 :419-435.12Lu i s J . L. A le m any , Luca L i e tt, i N ata le F erlazzo , e t a. l R eac tiv ity and P hys i coche m ical Character i za ti on of V 2 O 5 M oO3/Ti O2D e NOxSCR Cata l y sts J.Journal of Cata l y s i s , 1995, 155(1:117-130.13赵宗让 . 电厂锅炉 SCR 烟气 脱硝系 统设计 优化 J.中 国电力 , 20

17、05, 38(11:69-74.14翁安心 . 煤粉 炉内再 燃烧 脱硝 和结 渣腐 蚀特 性的 试验 研究 D .杭州 :浙江大学 , 2004.15高莲 , 马晓驰 . 选择性催化 还原废气 脱硝技术 J.化工 环保 , 2005, 25(5:358-360.16陈进 生 . 火电 厂烟 气脱 硝技 术 选择 性催 化还 原法 M .北京 :中国电力出版社 , 2008.(编辑 :刘芳 作者简介 :黄锐 (1966 , 女 , 四川成 都人 , 高级工 程师 , 从 事催化 ti on for who le hydropower eng i neeri ng . In our countr

18、y , quite a nu mber of ho ists in acti v e serv ice are aged a t present stage , their perfor m ances are ser i ousl y deter i o rated , and lead to the secu rity and durab ility are too l ow. In o rder t o ens u re the producti on safe t y , g i ve f u ll play to hydropo w er eng i neer i ng benefi

19、ts and a vo i d m ajor accidents , v ie w i ng from safe opera ti on and sc i entific m anage m ent , the safety m on itor i ng and eva l uati on f o r ho ists must be enhanced urgentl y . In this paper t he contents and m eth ods for t he sa fety m onito ri ng were i ntroduced , and som e perti nen

20、t suggesti ons w ere pu t forward .K ey word s :hoist ; safety m on itor i ng ; re liab ility10-11-61 Applicati o n of t he air w ater back washi n g technology in siphon filter refor m ation L I Sheng we i (H uad i an Internationa l Zoux ian Pow er P lant , Zoucheng 273522, ChinaAbstrac t :The equi

21、p m ents and t he opera ti on pri nc i p l e of the si phon filter i n se w ag e sta ti on were introduced . T he proble m s oc curred in operation of the s i phon filte r were ana l yzed . A re for m a ti on m ethod w as put f o r w ard , i n w hich the a ir w ater backw as h i ng techno logy is ad

22、opted to ra ise the back w ashing effi c i ency of t he si phon filter . The m e t hod is o f i m po rtant si gn ifi cance for reduc i ng the w ate r consu m pti on i n back w ashi ng pro cess , shorten i ng the back w ash i ng ti m e , raisi ng the qua lity of the output wa ter and lengthen i ng th

23、e operati on pe ri od .K ey word s :air w ater back w ashing ; si phon filter ; qua lity of out pu tw ate r ; refor m ation m ethod10-11-65 Variable frequency refor m ati o n of condensate pu m p for 600MW supercritical stea m t urbineM A Sh i dong (A nhuiH uadian Suzhou Pow er G enera ti on Co rpo

24、ra ti on L i m ited , Suzhou 234101, Ch i naAbstrac t :The variab le frequency re f o r m ati on o f the condensate pu mp o f 600MW supercritical un it and its ene rgy sav i ng effect w ere ana l yzed . O n the basis o fw arranty f o r safe operati on of t he condensate pu m p , t he %one dr i ve on

25、e &m ode w as adopted i n t he va riab l e re for m ati on of t he condensate pump . T he opera ti on data after refor m ation show t hat t he re for m ati on scheme ach i eves t he desi gn requ i re m ents , the powe r consu mption o f the condensate pu mp reduced by 36%, and the house serv ice

26、 consu m pti on rate w as reduced by 0. 12%, t he energy sav i ng effect i s re m arkab le . K ey word s :600MW supercr iti ca l stea m t urbi ne ; condensate pu mp ; va riab l e frequency refor m ati on ; econom i ca l ana l ysis10-11-68 R easons anal y sis and counter m eas ures of coal ja mm ing

27、of coal handling syste m i n t her m al pow er plantZHAO Ya shan (H enan E lectric Powe r Survey and D esi gn In stitute , Zhengzhou 450007, Chi naAbstrac t :The parts and positi ons , wh ich the coal ja mm ing faults are frequentl y occurred i n ther m al powe r plant coa l hand ling sys te m, w er

28、e i ntroduced . T he reasons o f coa l ja mm ing i n coal han d li ng syste m w ere ana l yzed . Co m bi n i ng w ith the actual s it uati on o f i , li coal j amm i ng w ere put for w ard , and favorab le resu lts we re ob ta i ned .K ey w ords :co al hand li ng syste m; coal ja mm i ng ; reason an

29、a l y sis ; counter m easure10-11-72 D esign and type selection of bag filter for garbage incineratorDENG H u i pen g (Ch i na H uad i an Eng i neer i ng Co rporati on L i m ited , Be iji ng 100035, Ch i naAb stract :T he infl uences of the fl y ash partic l e size and the con centra ti on o f dry /

30、se m i dry desu l phurized dust on t he deash i ng m ode o f the bag filter for garbag e inc i nerator were i ntroduced , and the design deta ils o f t he nozzle and the t ubes heet w ere de sc ri bed . The me t hod for selecti ng the filter m aterials i n accord ance w ith t he fl ue gas character

31、i stics of the ga rbage i nc i nera t o r was expounded . By taking an eng i neering pro j ec t as an exa m ple , the i m portance o f design and type selecti on o f bag filter for ga r bage i nc i nera tor on t he bas i s of the fl ue gas character i stics w ere ill ustra ted .K ey words :garbage i

32、 nci nerator ; dedusti ng ; bag filter ; tubeshe et ; filter bag10-11-76 Typical design of amm onia station for SCR fl u e gas denitration equi p m entCHEN Peng , HU Yong feng , ZHU L i an sen (Ch i na H uad i an Eng i neer i ng Corpo ra tion L i m ited , Be iji ng 100035, Ch i na Ab stract :T he ch

33、arac teristi cs o f three reductants , wh i ch a re no r m a lly used i n SCR flue gas den itra ti on techno l ogy , a re co m pa red . T aking t he 660MW u ltra supercritical un i t o f a coa l fired power plant as an exa m ple , the typ ica l desi gn o f t he a mm onia sta ti onf o r larg e co al

34、fired unit fl ue g as den itration equip ment of wh i ch the liquid ammon i a is used as reductant , w as i n troduced , and the m a tters need i ng attenti ons i n t he a mmon i a station des i gn we re po inted out .K ey w ords :selecti ve cata l y tic reduction (SCR m ethod ; den i tra tion ; a mmon i a