催化剂选型运行及寿命管理

催化剂选型运行及寿命管理1、2反应原理

1、3影响SCR反应得几个关键因素反应温度烟气在反应器内得空间速度烟气流型及与氨得湍流混合催化剂第一部分:SCR及催化剂概述1、4

SCR系统中使用得催化剂按使用温度范围,分成高温、中温和低温三类、中温300-400℃;高温大于400℃;低温小于300、

沸石催化剂(zeolite):345-590℃、

氧化钛基催化剂:300-400℃、

氧化铁基催化剂:380-430℃、

活性碳/焦催化剂:100-150℃、

目前工程中应用最多得催化剂就是氧化钛基催化剂、

反应器与催化剂AmmoniaInjectionGridCatalystLayerDuctGuideVane

目前市场上主流得SCR催化剂有三种,分别为蜂窝式,板式与波纹板式。第一部分:SCR及催化剂概述蜂窝式催化剂单体就是通过挤压工具整体成型得,经干燥、烧结、切割成满足要求得元件,这些元件被装配入钢框架内从而形成一个易于操作得催化剂模块。蜂窝式催化剂在世界催化剂市场占70%左右,主要供应商有德国得ARGILLON、KWH、BASF、DEGUSSA;美国得CORMETECH;奥地利得CERAM;日本得CCIC;韩国得SK等。粘合剂纤维蜂窝式催化剂挤压成型整体成型装成模块干燥，烧结，切割V2O5捏合制浆TiO2,WO3,等蜂窝SCR催化剂制作流程如下:第一部分:

SCR及催化剂概述板式催化剂就是采用金属板作为基材浸渍烧结成型。在世界催化剂市场占25%左右,主要供应商有德国得Argillon和日本得BHK。波纹式催化剂就是采用玻璃纤维板或陶瓷板作为基材浸渍烧结成型。在世界催化剂市场占5%左右,主要供应商有丹麦得HaldorTopsoe及日本得HitachiZosen。第二部分:技术规格与性能2、1催化剂单元及模块蜂窝式催化剂单体端面为150mm×150mm正方形,长度为300mm~1350mm得均质陶制长方体;一般72个单体组成一个催化剂模块,采用标准化设计。板式催化剂元件为最小构成单位,数十片元件组成了催化剂单元,催化剂单元截面就是464mm×464mm,高度一般为500mm～850mm;再由催化剂单元组成催化剂模块;催化剂模块通常情况在长宽高方向上由4×2×2共16个催化剂单元构成。波纹式催化剂就是由直板与波纹板交替叠加组成,催化剂单元由钢壳包装,截面为466mm×466mm,高度一般为300mm～600mm;典型得催化剂模块就是在长宽高方向上由4×2×2共16个催化剂单元构成。大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静第二部分:技术规格与性能2、2催化剂物理性质蜂窝式催化剂单元横向抗压值一般不应小于0、6MPa;轴向抗压值一般不应小于2、0Mpa;单元端面硬化后磨损率不应大于0、10%,端面未硬化磨损率不应大于0、15%。板式催化剂得金属网基板应具有柔韧性及强度,能够抵抗外部冲击,具有耐腐蚀和磨损得能力,单元轴向抗压值不低于2、0Mpa。波纹式催化剂得基材板应具有柔韧性及强度,催化剂单元轴向抗压值不低于2、0Mpa;端面硬化后磨损率不大于0、10%,端面未硬化磨损率不大于0、15%。第二部分:技术规格性能2、3化学性质SCR催化剂主要由TiO2、V2O5、WO3(MoO3)、SiO2等物质组成。SCR催化剂具有促进NOX转化为N2和H2O,控制SO2转化成SO3等负反应得能力。煤及煤灰中得碱金属氧化物(Na2O、K2O)、碱土金属氧化物(CaO)、重金属(Pb、Hg、Cr等)、As(As2O3)、S(SO3)、P(P2O5)、卤素(HF、HCl)等影响SCR催化剂活性。第二部分:技术规格与性能2、4性能要求脱硝效率达到设计要求。SO2/SO3转化率一般不大于1%。SCR系统中氨逃逸浓度不大于2、28mg/Nm3(3ppm)。化学寿命一般不小于24000运行小时或16000运行小时。催化剂机械寿命一般不小于10年。单层催化剂压降一般不大于230Pa,燃气机组单层催化剂压降一般不大于450Pa。第三部分:催化剂选型3、1催化剂节距(间距与壁厚)蜂窝式催化剂节距:燃煤机组宜在5、9mm～10、0mm之间;燃油机组宜在2、5mm～6、2mm之间;燃气机组宜在2、0mm～2、5mm之间。第三部分:催化剂选型3、1催化剂节距(间距与壁厚)板式催化剂间距:燃煤机组宜在6、0mm～7、0mm之间,燃油机组宜在4、0mm～6、0mm之间,燃气机组宜在3、0mm～6、0mm之间。波纹式催化剂间距:燃煤机组宜在6、0mm～10、0mm之间;燃油机组宜在4、0mm～6、0mm之间;燃气机组宜在2、0mm～4、0mm之间。燃煤机组所用催化剂得壁厚:蜂窝式不小于0、6mm;板式不小于0、7mm;波纹式不小于0、7mm。燃气机组所用催化剂得壁厚:蜂窝式不小于0、35mm;板式不小于0、7mm;波纹式不小于0、25mm。第三部分:催化剂选型3、2

需要提供得数据包括电厂煤质和灰质分析报告、SCR反应器入口烟气参数、烟气中污染物成分等。3、3烟气中粉尘含量与催化剂节距得一般关系。例如,对于一种蜂窝式催化剂粉尘含量与节距得关系如向下页所表示。第三部分:催化剂选型3、4催化剂设计时应参考反应器空塔流速在4、0m/s～6、0m/s;燃气机组反应器空塔流速在4、5m/s～6、5m/s;燃油机组反应器空塔流速在5、0m/s～6、0m/s。3、5燃煤机组SCR催化剂得用量计算。第三部分:催化剂选型3、6应进行流场数值模拟计算,反应器入口烟气参数得偏差不大于下述值:速度相对偏差:±15%温度相对偏差:±10℃氨氮摩尔比相对偏差:±5%烟气入射角度(与垂直方向得夹角):±10°第四部分:催化剂运行4、1启动按照运行规程进行启动SCR系统。在未达到最低运行温度之前,勿启动喷氨装置。第四部分:催化剂运行4、2运行运行中应严格按照吹扫频率对催化剂进行吹扫。运行温度不应该超过催化剂设计温度。如果反应器内烟气得温度降到催化剂规定得最低连续喷氨运行温度时,则应控制喷氨时间,连续喷氨时间不应超过12个小时;当温度低于喷氨温度时,应停止喷氨。避免反应器进水或就是在催化剂在表面形成小水滴。第四部分:催化剂运行4、3停机维护按照供应商提供得运行手册,规范地进行停机。避免催化剂与锅炉冲洗用水、雨水等其她湿气接触。在停运期间,催化剂应该进行腐蚀、堵塞情况检查,并清理沉积得灰尘。在反应器内烟气温度冷却到规定得系统最低连续运行温度之前关闭喷氨装置。停机前必须进行吹灰器吹扫。第五部分:催化剂寿命管理5、1典型得催化剂管理方案1.21.00.80.60.40.20.002468101214161820Additionofcatalyst增加催化剂Replacementofcatalyst更换催化剂TotalCatalystActivityRatio催化剂总的活性比率OperatingTime(Years)运行时间第五部分:催化剂寿命管理5、2催化剂寿命管理用户需对SCR运行过程参数进行监控;能够反映系统在正常运行条件下得运行状况和在突变状态下得趋势。用户应每日需记录脱硝性能参数,至少包括脱硝效率、氨逃逸浓度、喷氨量和催化剂压降及锅炉得运行工况等。用户在煤质变化较大时,应对供应商提供煤质和烟气飞灰得成份分析报告。每年至少一次催化剂取样测试,测试内容包括单元体活性、SO2/SO3得转化率、压降、抗压强度等,并出具测试报告。第五部分:催化剂寿命管理测试条件应能模拟催化剂在真实工程状况下得运行环境。测试工作应从现场中取出催化剂样品单元,测试结果和同类型新鲜催化剂测试结果进行比较。用户及供应商应建立催化剂数据库,定期更新催化剂寿命曲线。提出催化剂运行得合理建议。制定催化剂得加装或换装方案,指导脱硝系统优化运行。第六部分:催化剂再生6、1催化剂得失效

在SCR得运行过程中,由于下列得一个或多个因素,都会使催化剂得活性降低。●碱金属及碱土金属使催化剂得中毒、●砷等微量元素能使催化剂中毒●催化剂得烧结●催化剂孔得堵塞●水蒸汽得凝结和硫酸硫铵盐得沉积●催化剂得腐蚀、第六部分:催化剂再生催化剂失效分成化学失效和物理失效。第六部分:SCR催化剂再生技术6、2催化剂再生方法0催化剂失效原因分析:两种情况下催化剂不能再生:(1)物理结构损坏得催化剂;(2)高温烧结得催化剂。第六部分:SCR催化剂再生技术1清洗:采用真空吸尘器或超声波水溶液清洗去除催化剂表面得遮蔽物和大颗粒飞灰。2复活:在清洗基础上,采用特定浸泡液去除导致催化剂化学失效得金属离子。3再生:在复活基础上,将催化剂先放入添加了催化活性物质得再生液中处理;再通过干燥、煅烧系列工艺恢复催化活性。模块测试机械清洁高压水冲洗化学清洗干燥模块震动清洁板式催化剂再生前后对比蜂窝催化剂再生前后对比第六部分:SCR催化剂再生技术清洗工艺只适合于轻度杜塞得情况,可在现场进行。复活工艺和再生工艺用于恢复催化剂得化学活性,一般在再生工厂进行。再生催化剂得活性达到初始活性K0,SO2/SO3转化不增加或降低,机械强度不降低。再生催化剂得成本大约就是购买新催化剂成本得60%。第七部分:催化剂性能检测方法检测内容火电厂烟气脱硝催化剂得检测内容包括几何特性指标、理化特性指标和工艺特性指标三大类。几何特性指标指脱硝催化剂得外观尺寸、几何比表面积和开孔率。化特性指标指脱硝催化剂得抗压强度(蜂窝式催化剂)、粘附强度(平板式催化剂)、磨损强度、微观比表面积、压降、孔容、孔径及孔径分布、主要化学成分和微量元素。工艺特性指标指脱硝催化剂单元体得脱硝效率、活性、SO2/SO3转换率、氨逃逸。第七部分:催化剂性能检测方法1几何尺寸(1)蜂窝式催化剂外形尺寸单元体得长度(l)及横截面尺寸(a,b)得测量结果精确到1mm。单元体得内、外壁厚(bw,bow)和孔径(da,db)得测量结果精确到0、01mm(图1、图2)。孔径d以a、b方向得节距da、db得算术平均值计,节距P以a、b方向得节距Pa、Pb得算术平均值计。第七部分:催化剂性能检测方法(2)平板式催化剂外形尺寸单元体得长度(l)及横截面尺寸(a,b)得测量结果精确到1mm。板体得壁厚(dp)、波高(hs)、波宽(bs)和间距(P)得测量结果精确到0、01mm(图3、图4)。第七部分:催化剂性能检测方法(3)波纹式催化剂单元体得长度(l)及横截面尺寸(a,b)得测量结果精确到1mm。顶部波纹宽度(tww)、波长(cl)、波高(ch)、内波高(h)、波厚(wt)、波角(α)、平板厚度(lt)和间距(P)得测量结果精确到0、01mm(图5、图6)。第七部分:催化剂性能检测方法(4)蜂窝式催化剂几何比表面积蜂窝式催化剂几何比表面积按式(1)计算:

式中:AP—催化剂得几何比表面积,m2/m3;n—催化剂单元体端面上一排得孔数。第七部分:催化剂性能检测方法(5)平板式催化剂平板式催化剂几何比表面积按上公式计算:式中:Au－催化剂单元体中单板得表面积,m2;n－催化剂单元体中单板得数量;Vu－催化剂单元体体积,m3。第七部分:催化剂性能检测方法(6)波纹式催化剂几何比表面积波纹式催化剂几何比表面积按上公式计算:式中:Au－催化剂单元体中每块波纹板得表面积,m2;n－催化剂单元体中每块波纹板得数量;Vu－催化剂单元体体积,m3。第七部分:催化剂性能检测方法(7)蜂窝式催化剂蜂窝式催化剂开孔率按以上公式计算

式中:－催化剂得开孔率,%。第七部分:催化剂性能检测方法(8)平板式催化剂平板式催化剂开孔率按以上公式计算:式中:APS－催化剂单元体中单板得横截面积,m2;n－催化剂单元体中单板得数量;Aus－催化剂单元体横截面积,m2。第七部分:催化剂性能检测方法(9)波纹式催化剂波纹式催化剂开孔率按以上公式计算:式中:APS－催化剂单元体每块波纹板得横截面积,m2;n－催化剂单元体中每块波纹板得数量;Aus－催化剂单元体横截面积,m2。第七部分:催化剂性能检测方法2理化特性指标(1)抗压强度抗压强度得测试适用于蜂窝式催化剂。方法在规定条件下,对已知尺寸得试样以恒定得加压速率施加载荷,直至试样破碎,记录最大载荷,根据试样所承受得最大载荷和平均受压截面积计算抗压强度。

P—抗压强度,MPa;

F—最大压力示值,N;

L—试样底部(或顶部)长度,mm;

W—试样底部(或顶部)宽度,mm。第七部分:催化剂性能检测方法(2)粘附强度粘附强度得测试适用于平板式催化剂。原理及方法:在规定条件下,对已知尺寸得试样进行柱轴弯曲试验,通过计算剥离率来判定其粘附强度。式中:—剥离率,%;W0—试样得基材质量,根据试样截面积和单位面积基材得质量计算,g;W1—试样测试前质量,g;W2—试样测试后质量,g。第七部分:催化剂性能检测方法串联装置并联装置(3)磨损强度磨损强度测试装置由风机、风量调节机构、自动给料机、样品仓和磨损剂收集装置等主要部分组成,测试样品可以采用串联或并联方式

、第七部分:催化剂性能检测方法式中:—磨损强度,%/kg;W1—对比样品测试前质量,g;W2—对比样品测试后质量,g;W3—测试样品测试前质量,g;W4—