| 產地 | 洛陽 |
|---|---|
| 類型 | 脫硫除塵器 |
| 林格曼黑度 | 3級 |
| 品牌 | 萬山 |
| 型號 | LYWS |
寬負荷SCR板式脫硝催化劑
一、技術背景
目前市場上的脫硝催化劑使用溫度范圍均在320℃-420℃，為保證催化劑的安全運行，脫硝入口煙氣溫度不得小于320℃。由于脫硝催化劑的運行溫度限制原因，結合鍋爐運行情況（負荷300WM以下時省煤器出口煙溫將降到300℃以下），在低負荷運行與機組啟動中脫硝催化劑入口煙溫無法滿足脫硝催化劑的運行要求，需要退出脫硝噴氨運行，將造成NOX排放的嚴重超標，影響機組環保超低排放。而**環保部指出火電廠在任何運行負荷時，都必須達標排放。由于脫硝系統無法運行導致的氮氧化物濃度高于排放限值的，被認定為超標排放。NOX寬負荷超低排放成為了**大的挑戰。受脫硝催化劑活性溫度窗口限制，很多電廠在低負荷運行時脫硝入口溫度低于300℃，需強制退出脫硝系統，這一做法與環保要求的瞬時數據達標相矛盾。在火電靈活性改造中，低負荷脫硝成為了亟待解決的問題之一。寬負荷SCR板式脫硝催化劑（250—420℃）有效解決了燃煤發電廠寬負荷脫硝難題，推動**環保政策的實施。主要用于火力發電、鋼鐵、化工、垃圾焚燒、水泥等行業的鍋爐，產品具有脫硝效率高，抗堵灰、阻力小和機械強度大等優點，產品經第三方檢測，整體性能達到國際**水平。
二、寬負荷SCR板式脫硝催化劑的結構特點
寬負荷SCR板式脫硝催化劑是目前世界上**先進的寬負荷SCR板式脫硝催化劑，在燃煤電廠得到廣泛的應用。與蜂窩式催化劑相比，寬負荷SCR板式脫硝催化劑**大的特點是斷面形狀為褶皺板結構，具有通流面積大、壓降小、耐堵塞等優點；褶皺單板采用不銹鋼篩網板作為支撐，由于寬負荷SCR板式脫硝催化劑的機械強度主要由不銹鋼篩網板承擔，所以寬負荷SCR板式脫硝催化劑具有更大的機械強度；寬負荷SCR板式脫硝催化劑中含有大量的MoO3，可以耐燃煤脫硝煙氣的AS中毒。由于寬負荷SCR板式脫硝催化劑具有特殊結構，在高灰燃煤煙氣條件表現出耐堵塞、耐磨損、抗中毒、低SO2氧化率等優點，是一種特別適合我國高塵燃煤煙氣脫硝的寬負荷SCR板式脫硝催化劑類型。
圖1寬負荷SCR板式脫硝催化劑斷面結構 圖2寬負荷SCR板式脫硝催化劑單板結構
三、耐堵塞
脫硝催化劑的堵塞包括大顆粒飛灰堵塞和細灰搭橋堵塞兩種類型。對于大顆粒飛灰，特別是爆米花飛灰，可以通過在催化劑上游合理安裝灰斗、篩網等預除塵設備，去除煙氣中攜帶的粒徑大于1.5-2.5毫米的飛灰。催化劑需要重點防止的是催化劑頂部和內部通道的細灰搭橋堵塞，采取的基本措施包括選擇合適的催化劑類型和節距。
高塵燃煤煙氣條件雖然可以選擇大孔徑蜂窩式催化劑，但是其比表面較小，為了保證脫硝活性，所需催化劑體積量與板式相當，甚至更大。根據經驗，當煙氣中飛灰含量大于30g/Nm3時，蜂窩式催化劑堵塞概率極高，為了保證系統的連續穩定運行，通常須使用寬負荷SCR板式脫硝催化劑。
與蜂窩式催化劑相比，寬負荷SCR板式脫硝催化劑之所以具有更強的抗灰堵性能，這除了與寬負荷SCR板式脫硝催化劑通流面積大、大顆粒堵塞風險小之外，更主要的是因為寬負荷SCR板式脫硝催化劑具有輕薄的不銹鋼篩網作為支撐體的結構。這種結構與NF型空氣預熱器類似（見圖3），當有煙氣流經催化劑表面時，會發生持續不斷的輕微震動，將粉塵震離寬負荷SCR板式脫硝催化劑表面，其作用與聲波吹灰器類似，細灰不容易在寬負荷SCR板式脫硝催化劑表面發生架橋效應，大大降低寬負荷SCR板式脫硝催化劑表面細灰聚集架橋引起寬負荷SCR板式脫硝催化劑堵塞的風險。通常在煙氣中粉塵濃度不高的情況下，寬負荷SCR板式脫硝催化劑甚至可以不使用吹灰器。
圖3寬負荷SCR板式脫硝催化劑結構
四、耐磨損
在燃煤高灰煙氣條件下，催化劑磨損主要包括催化劑頂部磨損和內部通道磨損。對于蜂窩式催化劑而言，雖然薄壁催化劑廠家宣稱催化劑的磨損主要是由頂部磨損引起的，可以通過頂端硬化加固來解決，但是實踐經驗表明，催化劑的內部通道磨損同樣不可忽視，在極高塵條件下，即使頂端加固硬化，如果催化劑過薄，內部通道仍存在由于過度磨損而斷裂的風險。在極高塵條件下，使用頂端硬化加固薄壁催化劑的做法是非常危險的，在這種情況下，很多蜂窩式廠家堅持使用厚壁催化劑的方案。
而寬負荷SCR板式脫硝催化劑由于自身的特點，不管對頂端磨損還是內部通道磨損，都有很強的承受力。對于頂端磨損，由于寬負荷SCR板式脫硝催化劑內部的不銹鋼篩網的有效阻擋，粉塵不會像蜂窩式催化劑那樣持續不斷的對催化劑活性材料造成攻擊（圖4）；對于內部通道磨損，由于寬負荷SCR板式脫硝催化劑采用了滾壓工藝，而且寬負荷SCR板式脫硝催化劑粉體中使用了玻璃纖維等材料，寬負荷SCR板式脫硝催化劑活性表面具有與蜂窩式催化劑相當的抗屈服強度，而且由于寬負荷SCR板式脫硝催化劑的內部不銹鋼篩網板，即使局部活性成分有較多的流失，也不會像蜂窩式脫硝催化劑造成斷裂破壞。
圖4寬負荷SCR板式脫硝催化劑和蜂窩式催化劑耐磨損比較
五、抗中毒
寬負荷SCR板式脫硝催化劑在抗中毒方面顯示出強大的優勢。眾所周知，寬負荷SCR板式脫硝催化劑在耐As中毒方面獨具優勢。20世紀80年代，SCR脫硝催化劑進入歐洲時，遇到了液態排渣爐AS中毒的難題，某科研機構專門對催化劑配方進行改進，開發出了耐AS中毒的寬負荷SCR板式脫硝催化劑。并得到了世界各地業績的充分驗證。技術措施主要是在寬負荷SCR板式脫硝催化劑配方中大量添加MoO3作為助催化劑，當As2O3蒸汽通過寬負荷SCR板式脫硝催化劑時會優先與MoO3結合，降低As2O3與V2O5結合的概率，從而有效延長寬負荷SCR板式脫硝催化劑的使用壽命，而由于蜂窩式脫硝催化劑采用純陶瓷結構，無法添加大量MoO3,否則會造成催化劑機械能力下降，所以在高As煙氣脫硝中寬負荷SCR板式脫硝催化劑是**選擇。
另外，由于寬負荷SCR板式脫硝催化劑使用薄型不銹鋼篩網板作為擔體，并且制作成類似于NF型空預器的結構，當有氣流通過時，寬負荷SCR板式脫硝催化劑會發生不停的振動，可以有效緩解飛灰在寬負荷SCR板式脫硝催化劑表面的沉積。催化劑的中毒有很大一部分是由于沉積飛灰引起的，飛灰中的K和Na等堿金屬、Ca和Mg等堿土金屬會引起催化劑中毒，如能減少飛灰在催化劑表面的沉積**可以有效緩解催化劑的中毒。
我國燃煤中的CaO含量較高，部分煤種甚至超過美國的PRB煤，催化劑的CaO中毒是中國SCR煙氣脫硝需要重點考慮的問題之一。催化劑表面沉積飛灰中的CaO中毒，除了減少催化劑的SO3生成量外，更主要的是降低CaO被催化劑表面俘獲的概率。寬負荷SCR板式脫硝催化劑由于使用特殊結構，在氣流通過時會發生持續不斷的振動，所以與蜂窩式催化劑相比，寬負荷SCR板式脫硝催化劑可以更加有效的防止飛灰在寬負荷SCR板式脫硝催化劑表面沉積，緩解脫硝催化劑的CaO中毒。蜂窩式催化劑為了補償高CaO中毒，不得不提高設計余量，增加脫硝催化劑體積，使得脫硝催化劑項目造價大幅上升，寬負荷SCR板式脫硝催化劑在高CaO煙氣條件具有更大的優勢。
六、低SO2轉化率
在SCR脫硝催化劑中，V2O5不僅對脫硝反應有活性，對SO2氧化同樣有活性。在SCR反應中，煙氣中的SO2在V2O5的作用下會被部分氧化成SO3,生成的SO3與逃逸的NH3和水蒸氣反應生成硫酸氫銨（ABS）。硫酸氫銨具有粘性和腐蝕性，會造成SCR脫硝催化劑下游的空預器的堵塞、腐蝕、壓降上升和熱效率下降，所以SCR工程除了規定脫硝效率外，對SO2氧化率也有嚴格的限制，特別是中國燃煤含硫量較高，高SO2轉化率會帶來更大的問題。降低SO2轉化率對于緩解硫酸氫銨對SCR系統和下游設備的運行的影響具有重要的意義。
脫硝催化劑中V2O5含量一般控制在0.8-1.2%（重量比），由于DeNOx反應屬于快速反應，SO2/SO3氧化反應是慢反應，所以DeNOx反應主要發生在催化劑的外表面，而SO2/SO3氧化反應則發生在所有催化劑壁厚內，即DeNOx活性取決于外表面積，而SO2/SO3氧化率主要取決于使用的催化劑活性材料的用量。由于蜂窩式催化劑全部由活性材料組成，由于活性材料強度低，如果壁厚太薄勢必會造成催化劑機械性能和耐磨損性能的下降，所以蜂窩式催化劑無法做到很薄；而寬負荷SCR板式脫硝催化劑由于采用內部不銹鋼篩網的支撐，機械強度主要取決于內部篩網板，所以寬負荷SCR板式脫硝催化劑可以比蜂窩式催化劑使用更少的活性材料，所以SO2/SO3氧化率也會更低。
七、技術前景
寬負荷SCR板式脫硝催化劑由于使用輕薄型不銹鋼篩網板作為擔體，自身機械強度較大，加上單板制作成類似NF空預器的結構，在運行中會發生持續不斷的振動，所以寬負荷SCR板式脫硝催化劑具有耐堵塞、耐磨損，防CaO中毒和低SO2氧化率的特點，是一種特別適用于我國高塵燃煤煙氣條件寬負荷SCR板式脫硝催化劑。
