非均匀入口条件下SCR脱硝系统流场优化改造技术研究

某发电厂645 MW机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统靠近后墙区域喷氨支管磨损严重,管道内积灰较多,喷嘴堵塞,靠近前墙区域的顶层和第二层催化剂也磨损严重,导致脱硝出口NO_x质量浓度分布均匀性变差,局部氨逃逸率升高,空气预热器硫酸氢铵堵塞问题加重。采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,根据实际测量数据获得符合工程实际情况的SCR非均匀入口边界条件,对该机组脱硝系统的流场进行了技术研究,提出了氨喷射系统前置和导流板优化方案,并实施了改造。改造后测试结果表明:脱硝系统流场均匀性得到了很大提高,各负荷下脱硝出口NO_x质量浓度分布变异系数值保持在20%以下,氨逃逸率稳定在1.0～2.0μL/L,无明显喷氨支管和催化剂磨损、空气预热器堵塞等问题,达到了改造的预期目的。     

SCR脱硝优化概述

针对出现问题的SCR脱硝系统,采用SCR脱硝优化技术如:降低进入反应器内的飞灰含量、优化现有SCR脱硝系统流场、优化SCR脱硝喷氨控制系统等,可有效减缓催化剂磨损、堵塞,提升截面流速分布均匀性、氨浓度分布均匀性,降低氨逃逸等目标,最终使SCR脱硝系统节能稳定运行。     

燃煤锅炉脱硝系统飞灰分离装置的应用

通过数值模拟的方法,介绍了一种用于燃煤锅炉脱硝系统的飞灰分离装置,分析结果和实际应用情况表明,该装置对于烟气中的大颗粒飞灰具有良好的分离作用,有效解决了大颗粒飞灰对脱硝反应器内催化剂的堵塞磨损问题。     

SO2氧化对SCR法烟气脱硝的影响

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂,并通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征,在固定床反应器中以不同的烟气组成研究SO2对催化剂脱硝性能的影响.结果表明,进气中含有SO2将降低NO的脱除效率,同时也会减少N2O的生成,而NO的存在抑制了SO2催化剂上的氧化.对600 MW电厂的SCR反应进行估算发现,空气预热器中NH4HSO4的生成量较大.     

660MW机组SCR喷氨策略的模拟研究

本研究利用Fluent软件耦合详细反应机理的方法建立了某660 MW燃煤机组三维SCR反应器模型。通过模型研究了不同喷氨方式以及催化剂比表面积对脱硝反应的影响,结果表明:对于刚投运的催化剂,脱硝反应主要在第一层催化剂内完成,第二层催化剂主要起到吸收氨逃逸的作用,30区喷氨与10区喷氨获得的脱硝效果相同。当投运一段时间后,首层催化剂发生堵塞磨损等问题,导致脱硝效率降低,出口氨逃逸增大,此时30区喷氨效果略优于10区喷氨。     

蜂窝式SCR催化剂烟气脱硝试验研究

用模具挤出的方法制备了蜂窝式0.98%V2O5-9 65%WO3/TiO2的SCR脱硝催化剂,采用BET、XRD、SEM、XRF等方法对微观结构进行考察.在SCR脱硝试验装置上测试各种条件下催化剂的性能,并与结构类似的商业催化剂进行对比.通过试验发现,在空速比(SV)为4 000 h-1、NH3/NO=0.9～1.0、300～400 ℃范围内,自制催化剂的NO脱除率、SO2氧化率、N2O生成率和氨逃逸量,与商业催化剂相比性能接近,基本达到商业应用的要求.在水蒸气含量超过5%时对NO脱除率影响不大,因此催化剂适用于实际烟气.试验中未观察到SO2对NO脱除的促进作用.自制催化剂结构强度低于商业催化剂,有待进一步改进.     

SCR脱硝催化剂磨损关键因素分析

采用CFD数值模拟软件,对内蒙古某电厂600 MW机组脱硝反应器流场进行数值模拟。通过热态流场测试数据对模拟结果进行验证,并基于Tabakoff磨损理论,研究烟气速度分布对SCR脱硝催化剂磨损情况的影响。结果表明,通过烟气流场的数值计算并结合磨损理论,判断反应器内催化剂磨损的分布情况效果明显。催化剂磨损速率与烟气流速、速度攻击角大小均存在一定关系,当攻击角处于30°～60°,磨损效果最为明显。当烟气流速绝对值保持不变时,其水平方向分量与数值方向分量越接近磨损效果越明显,可通过烟气流速水平方向分量大小直观判断各区域磨损情况。     

准东煤飞灰对SCR催化剂活性影响的实验研究

锅炉燃用准东煤时,SCR催化剂在长时间运行后容易出现堵塞、磨损和破碎等问题。利用商用的蜂窝状催化剂(V_2O_5-WO_3/TiO_2),通过搭建的携带流积灰和磨蚀系统,模拟了SCR催化剂的实际运行工况,结合催化剂活性测试系统和机械强度、SEM、EDX、XRF等测量手段,分析了致使SCR催化剂失活的主要因素。结果表明:催化剂的机械强度会因磨损而降低,且质量损失速率随磨蚀时间增加而减少。而积灰时间增加时,脱硝效率会随之降低,且变化趋势与烟气流速和积灰浓度有关。     

650 MW机组SCR脱硝系统喷氨装置协调优化

山东某电厂650 MW燃煤机组SCR(selective catalytic reduction)脱硝系统氨气逃逸率较大,导致催化剂的堵塞、失活及中毒。通过FLUENT数值模拟建立三维脱硝系统模型,模拟了在反应器顶部不同导流板数量及喷氨速度下SCR系统流场分布,通过对结果的分析比较,得出适当增加导流板组数和合理差异化的调整各喷口喷氨速度能够使第一层催化剂入口的NH3浓度、NOx浓度及NH3/NOx分布更加均匀化合理化,很好的满足了设计和运行的双重检测,为SCR脱硝系统的协调优化和机组运行的稳定性提供了实际参考价值。     

蜂窝状催化剂的制备及其性能评价

在实验室内对蜂窝状V2O5-WO3/TiO2基脱硝催化剂的组成及制备工艺进行了研究,介绍了催化剂的制备过程,包括制备条件、干燥和焙烧时间等,以及催化剂性能测试.微观结构表征和脱硝性能试验结果表明:制备的蜂窝状催化剂比表面积较大,机械强度较好;NO脱除率较高,选择性好;NH3逃逸量及SO2氧化率均能达到商业要求.     

TiO_2负载型Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂NH_3-SCR脱硝特性

采用浸渍共沉淀-微波热解法制备了不同TiO_2载体含量的负载型Fe0.8Mg0.2Oz/TiO_2催化剂,在石英固定床反应器考察TiO_2载体量对Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂脱硝性能的影响,并研究H_2O及SO_2氛围下Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z/TiO_2催化剂的脱硝性能.借助XRD、N2吸附-脱附、SEM、EDS等测试方法对催化剂理化特性进行表征.结果表明:Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z/TiO_2(10 g)催化剂在NH3-SCR反应中表现出良好的脱硝活性及抗SO2/H2O性能.其在300～400℃温度窗口内可保持90%以上的脱硝效率,最大脱硝效率可达100%,在体积分数为0.04%的SO2及10%的H2O存在的情况下仍能保持93%以上的的脱硝效率.Fe0.8Mg0.2Oz/TiO_2(10 g)催化剂具备大的比表面积、比孔容,为反应气体在其表面的吸附与活化提供丰富的表面活性位;合理的孔结构分布、良好的孔间连通性则利于传质的快速进行,表面丰富的晶格氧有效保证了催化剂的SCR脱硝性能.     

I_2/KI溶液同时脱硫脱硝的试验研究

采用I2/KI溶液作为吸收液,以Fe3＋作为催化剂在自制的鼓泡反应器内,对模拟烟气进行同时脱硫脱硝的试验研究,主要考察I2物质的量浓度,Fe3＋物质的量浓度,吸收液初始pH值,反应温度,模拟烟气中NO、SO2及O2的体积分数、烟气气体流量等因素对SO2和NO脱除效率的影响.结果表明：烟气中SO2极易被脱除,在各试验条件下SO2脱除率均大于98%;NO的脱除率随吸收剂初始浓度、Fe3＋浓度、烟气中的O2、NO及SO2体积分数的增大而增大,随烟气流量的增加而降低;吸收液pH值对脱硫脱硝率的影响不是很大,因此吸收液的pH值可取在弱酸到弱碱的范围内,降低对设备材质防腐蚀性能的要求.     

关于SCR脱硝SO_3转化率问题的探讨

本文结合四个工程的实际运行数据,对选择性催化还原(SCR)脱硝中有关SO3转化率和氨的逃逸率的限值问题进行了探讨,通过对比分析,提出控制反应器出口SO3浓度比控制其转化率更加合理的结论。     

SCR脱硝系统催化剂防磨措施的探讨

本文就某电厂已运行两年的SCR脱硝装置催化剂磨损情况描述,并进行分析。对于反应器截面、吹灰方式与催化剂选型的匹配等方面,给出改进建议,为SCR脱硝装置设计改进提供参考。     

WO_3对于V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂的抗中毒作用

实验室制备了V2O5/TiO2以及添加了不同含量WO3的催化剂,并在催化剂上负载碱金属氧化物K2O模拟中毒.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2的氧化率的影响.结果发现,K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高.K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.添加WO3后,K2O对催化剂的中毒作用明显减弱,源于WO3较强的Bronsted酸性对催化剂性能的促进作用.综合考虑认为在V2O5/TiO2催化剂上添加10%左右的WO3抗中毒性能较好.     

电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟

针对某电厂300MW锅炉的选择性催化还原(SCR)反应系统,采用计算流体力学软件对不同结构下SCR反应器的脱硝特性进行了数值模拟,分析了导流板布置对SCR反应器内流场分布均匀性的影响,研究了不同布置方案下SCR反应器内氨氮物质的量比(简称氨氮比)分布的规律.结果表明:烟道内无导流板时,SCR反应器内的流场和NH3体积分数分布严重不均,SCR反应器的脱硝效率较低,氨逃逸率较高;采用初始方案,SCR反应器内的流场改善较大,但是第一层催化剂入口处氨氮比分布偏差大于5%;采用最终方案,第一层催化剂入口处的速度偏差为3.84%,氨氮比分布偏差为3.79%,SCR反应器的脱硝效率达到83%,NH3逃逸率低于5×10-6.     

具有高抗水、抗硫性的CeO2/TiO2-ZrO2催化剂脱硝性能研究

采用浸渍法制备了CeO2/TiO2-ZrO2催化剂,用于NH3选择性催化还原NO.研究了CeO2负载量、氧浓度、空速值、氨氮比以及SO2浓度和水蒸气存在的情况对催化剂活性的影响,并运用BET和XRD对催化剂进行了微观表征.结果表明:催化剂中ZrO2的存在有利于增大催化剂比表面积,增强CeO2在催化剂上的分散度,提高了催化剂活性;CeO2/TiO2-ZrO2催化剂表现出高效性和稳定性,当CeO2负载量超过10%、空速值为30000 h-1、反应温度为250～450℃时,脱硝率稳定在94.27%～99.63%;当高浓度SO2和水蒸气同时存在时,随着反应温度的升高,NO的脱除率逐渐提高,当反应温度高于400℃时,脱硝率仍可达到92%以上,表明CeO2/TiO2-ZrO2催化剂具有很强的抗硫性和抗水中毒性.     

关于锅炉SCR烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板采用流场模拟优化设计的探讨

SCR烟气脱硝反应器的性能主要取决于进入脱硝反应器内的NOx与NH_3的混合均匀度及混合气体在进入第1层催化剂前温度、速度分布的均匀性和烟气进入催化剂前流向角偏。以某燃煤锅炉烟气脱硝工程的SCR装置为研究对象,采用数值模拟方法研究反应器内烟气的流动分布,在此基础上,对导流板及整流格栅进行简化,在保证混合气体在进入第1层催化剂前流向角偏差小于10°,提高了脱硝反应器的性能,进一步优化了SCR反应器的运行。     

脱硝催化剂堵塞磨损问题工程案例分析探究

以某350MW超临界锅炉脱硝催化运行中出现堵塞磨损问题为工程案例,通过现场运行数据整理,分别从煤质特点、流场分布、吹灰运行、催化剂自身性能等方面,逐项分析引起催化剂堵塞磨损问题的可能因素,分析认为煤质条件和烟气流场是问题主要因素,吹灰运行等其他因素起到促进作用,通过数值模拟对脱硝装置流场情况进行了拟合验证,同时提出运行优化建议。     

电厂脱硝催化剂活性下降分析

本文对SCR脱硝催化剂运行过程中活性下降的原因进行总结分析,得出催化剂热烧结、化学中毒、磨损、堵塞会导致催化剂失活,并介绍了有效防止催化剂失活的措施。