蜂窩式催化劑在選擇性催化還原法煙氣脫硝中的應(yīng)用_圖文_

1、第 32卷 第 11期 華電 技 術(shù) Vo. l 32 No . 11 2010年 11月H uad ian Techno l o gyN ov . 2010蜂窩式催化劑在選擇性催化還原法煙氣脫硝中的應(yīng)用黃銳 , 席文昌 , 陳付國(重慶遠(yuǎn)達(dá)催化劑制造有限公司 , 重慶 401336摘 要 :國內(nèi)以煤作為主要能源的格局短期內(nèi)不會改變 , 降低燃煤煙氣中氮氧化物的排放仍是環(huán)?？萍既藛T主要研究任 務(wù)之一。介紹了選擇性催化還原 (SCR 法脫硝的原理 , 對比了 3種催化劑的特點 , 分析了影響蜂窩式催化劑 活性的主要 因素 (反應(yīng)溫度、 氨氮比、 空塔速度、 高鈣和硫 , 論述了蜂窩催化劑在燃煤電

2、廠的應(yīng)用前 景。 關(guān)鍵詞 :蜂窩式催化劑 ; 選擇性催化還原法 ; 催化劑活性 ; 應(yīng)用中圖分類號 :X 701 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :B 文章編號 :1674-1951(2010 11-0079-03 280 引言煤作為我國主要的一次性能源 , 在電站鍋爐、 工 業(yè)鍋爐、 各種相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的動力設(shè)備以及居民生 活等能源消耗中占有很大的比例。近年來 , 隨著我 國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 , 對電的需求大幅度增加 , 極大地增加 了煤的消耗 , 而煤在燃燒過程中釋放出 SO 2, NO x 等 污染物會帶來嚴(yán)重的酸雨和其他環(huán)境污染問題。根 據(jù)國家環(huán)保局 統(tǒng)計 和有關(guān) 研究估 算 , 1990年我國 NO x 的排放

3、量約為 910萬 , t 1995年的排放量約為 1000萬 , t 2000年的排放量約為 1500萬 , t 2004年 的排放量約為 1600萬 , t 到 2010年我國 NO x 排放 量將達(dá)到 2194萬 t 。 面對嚴(yán)峻的 NO x 排 放形勢 , 2003年國家頒布了 GB 13223 2003 火電廠大氣污 染物排放標(biāo)準(zhǔn) ! , 2004年 7月開始征收 NO x 排污費(fèi)。 因此 , 降低燃煤電廠 NO x 排放量已成為從事燃燒技 術(shù)研究、 鍋爐設(shè)備制造和電廠運(yùn)行人員的主要研究 任務(wù)之一。1 選擇性催化還原法脫硝的基本原理目前 , NH 3選擇性催化還原 SCR(Select

4、ive C ata l y tic Reduction 法脫除 NO x 被認(rèn)為是一種高效的煙氣脫硝方法。 SCR 法脫硝的反應(yīng)原理為 :NH 3在一 定溫度和催化劑 (V 2O 5 WO 3/Ti O 2 的作用下 , 有選 擇地將煙氣中的 NO x 還原為 N 2和 H 2O 。 SCR 脫硝 反應(yīng)過程如圖 1所示。反應(yīng)方程式為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圖 1 SCR 脫硝反應(yīng)過程商業(yè)催化劑 V 2O 5-W O 3/Ti O 2的運(yùn)行溫度一般 控制

5、在 320420 。2 脫硝催化劑類型選擇目前 , 國、 內(nèi)外用于 SCR 法脫 硝的催化劑主要 分為蜂窩式、 平板式和波紋式 3種。蜂窩式催化劑 為整體擠出成型 , 而板式催化劑是在不銹鋼篩孔板 上壓覆 V 2O 5和 WO 3等活性物質(zhì) , 經(jīng)干燥煅燒后得 到的。蜂窩式催化劑載體的主要成分為 T i O 2, 除此 之外還包括活性組分 V 2O 5(或偏釩酸銨鹽 、 助催化劑 WO 3/M o O 3(或鎢酸銨 /鉬 酸銨 。波紋式催化劑 外形如起伏的波紋 , 中間有空隙通道。 3種催化劑 特點比較見表 1。蜂窩 式催 化 劑 的 主流 進(jìn) 口 廠 商 主要 有 美 國 C or m et

6、ech 、 奧地 利 C era m 、 德國 A rg illon 、 日本 CC I C 等公司。國內(nèi)蜂窩式催化劑生產(chǎn)商主要有重慶遠(yuǎn)達(dá) 催化劑制造有限公司、 東鍋東方凱特瑞環(huán)保催化劑 有限責(zé)任公司、 江蘇龍源催化劑有限公司、 青島華拓 電力環(huán)保有限公司和浙江 瑞基科技發(fā)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擠壓 成型 , 然后干燥焙燒、 裁切裝配而成 , 蜂窩式催化劑 是一種非常適合燃煤煙氣條件的催化劑 , 其耐磨性 能好、 活性高、 機(jī)械強(qiáng)度相對較大、 壽命長、 體積小、 質(zhì)量小且投資費(fèi)用相對較少 , 在國內(nèi)燃煤電站中的 市場前景比較好

7、。另外 , Cor m etech 公司生產(chǎn)的蜂窩 式催化劑在美國燃用高 Ca O 的 PRB 煤方面擁有豐 富的業(yè)績 , 其使用總量 甚至高于其他 各家的總和。 因此 , 引進(jìn) Co r m etech 公司先進(jìn)的技 術(shù)可以滿足國 內(nèi)高鈣、 高硫的煙氣工況。3 影響蜂窩式催化劑活性的主要因素3. 1 反應(yīng)溫度不同的催化劑具有不同的適用溫度范圍 , 當(dāng)反 應(yīng)溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時 , 若繼續(xù) 噴氨 , 在催化劑上會發(fā)生副反應(yīng) , 反應(yīng)如下2NH 3+H 2O +SO 3(NH 4 2SO 4, (4 或 NH 3+H 2O +SO 3NH 4H SO 4。 (5 生成物黏結(jié)在催化劑

8、表面 , 堵塞催化劑的通道 和微孔 , 延緩 NH 3, NO 在 催化劑表面吸 附 , 降低催 化劑的活性。式 (4 和式 (5 反應(yīng)發(fā)生的溫度一般 在 320 以下 , 溫度越低反應(yīng)越劇烈 , 生成的硫酸銨 和硫酸氫銨越多。如果出現(xiàn)少量的硫酸銨鹽 , 反應(yīng) 是可逆的 , 可以通過高溫運(yùn)行使系統(tǒng)性能恢復(fù)。另 外 , 如果反應(yīng)溫度高于催化劑的適用溫度 , 在高溫狀 態(tài)下 , 催化劑通道和微孔變形 , 導(dǎo)致有效通道和比表 面積減少 , 促使活性元素長大 , 從而使催化劑失活 , 溫度越高催化劑失活越快。目前 , 燃煤 SCR 系統(tǒng)一 般都采用高溫、 高塵的 , 預(yù)熱器入口之間 , 因為在此部分煙

9、氣的溫度通常是300400 , 剛好與 SCR 脫硝催化劑的最佳工作溫 度相適應(yīng)。采用低溫低塵布置時 , 反應(yīng)器布置在煙 氣脫硫和煙囪之間 , 雖然煙氣中硫的含量有所下降 , 但不能達(dá)到蜂窩催化劑最佳工作溫度 , 需加裝煙氣 再加熱系統(tǒng) , 增加 了運(yùn)營成本 , 故采用高塵 布置方 式。 SC R 系統(tǒng)高塵布置示意圖如圖 2所示。圖 2 SCR 系統(tǒng)高塵布置示意圖另外 , 為了延長催化劑的使用壽命 , 一般會在催 化劑反應(yīng)器前增加耐高溫的旋風(fēng)除塵器 , 以降低使 用中的成本。3. 2 鈣和硫目前 , 國內(nèi)各地煤質(zhì)的鈣和硫含量相對比較高 , 燃燒后灰中游離的 Ca O 和 SO 3反 應(yīng)生成物覆

10、蓋在 蜂窩催化劑的表面 , 減少了氮氧化物氣體與催化劑 的接觸面積 , 使得催化劑的活性中心被覆蓋。同時 , C a O 屬于 堿土金 屬氧化 物 , 會中和 催化 劑表面 的 Bronsted 酸位 , 降低對氨氣的吸附 , 降低脫除效率。4 蜂窩式催化劑的應(yīng)用前景隨著我國 SCR 法煙氣脫硝市場的大規(guī)模啟動 , 脫硝催化劑的需求強(qiáng)勁。脫硝催化劑的需求包括新 建機(jī)組初裝量、 改造機(jī)組初裝量、 更換 /添加量。根 據(jù)重慶遠(yuǎn)達(dá)和 Cor m etech 的經(jīng)驗 , 對我國脫 硝催化圖 3 我國脫硝 催化劑需求量預(yù)測從圖 3可以看出 :2007 2011年 , 脫硝催化劑 需求量迅速增加 , 20

11、11 2015年脫硝催化劑需求量 將穩(wěn)定在 5萬 m 3以上 , 2016 2020年需求量略有 下降 , 但 穩(wěn)定在 4萬 5萬 m 3。 預(yù)計 2010 2020年 , 脫硝催化劑需求量累計超過 60萬 m 3, 市場規(guī)模 超過 200億元。蜂窩式催化劑與其他形式的催化劑 相比 , 具有開孔率高、 壓降低、 比表面積大、 活性高、 壽命長的特點 , 在國內(nèi)外燃煤電廠有著豐富的應(yīng)用 經(jīng)驗。美國 Cor m etech 蜂窩催化劑已經(jīng)在全球范圍 內(nèi)成功安裝了超過 900套 SCR 系統(tǒng) , 其中國內(nèi)有福 建廈門嵩嶼電廠、 浙江北倉電廠、 上海外高橋電廠等 十幾家電廠。國內(nèi)重慶遠(yuǎn)達(dá)催化劑制造有限

12、公司和 東方凱特瑞環(huán)保催化劑有限責(zé)任公司承接了江西新 昌電廠、 廣東恒運(yùn)電廠、 湖南華電長沙發(fā)電有限公司 等國內(nèi)蜂窩脫硝催化劑系統(tǒng) , 脫硝效率大于 80%, 氨逃逸率小于 0. 003 。5 結(jié)論伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 , 以煤為主要燃料的能 源格局形式暫時不會改變 , 為此 , 蜂窩脫硝催化劑的 開發(fā)和應(yīng)用具有巨大的市場和機(jī)遇。國內(nèi)在蜂窩脫 硝催化劑 材料研 發(fā)中具 有后 發(fā)優(yōu) 勢 , 改進(jìn)傳 統(tǒng)的 V 2O 5 WO 3/M o O 3 T i O 2脫硝材料以適應(yīng)國內(nèi)燃煤電 廠脫硝的需要是當(dāng)務(wù)之急 , 活性好、 選擇性高、 溫度 窗口寬、 抗高灰和硫中毒能力強(qiáng)和熱穩(wěn)定性高的催 化劑材 料

13、是 國內(nèi) SC R 法 脫硝 技 術(shù)開 發(fā)和 應(yīng) 用的 關(guān)鍵。參考文獻(xiàn) :1董曉紅 , 倪 允之 . 火電 廠煙 氣脫硝 技術(shù) 探討 J.內(nèi)蒙 古 環(huán)境科學(xué) , 2008, 20(1 :40-46.2楊冬 , 徐 鴻 , 劉學(xué) 亭 . 燃 煤電 廠 SCR 煙氣 脫硝 技 術(shù)綜 述 3GB 13223 2004, 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) S. 4李鋒 . 以 納米 T i O2為 載體的 燃煤 煙氣 脫硝 SCR 催 化劑 的研究 D .南京 :東南大學(xué) , 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蘇航 . SCR 系統(tǒng)中板式和 蜂巢式催化 劑的選取 J.電力 環(huán)境保護(hù) , 2005, 21(2:27-29.7許 衛(wèi) 國 , 王 麗莉 . 煤質(zhì) 變 化對 SCR 催 化 劑 活性 的 影響 J.應(yīng)用能源技術(shù) , 2008(3:4-6.8田柳青 . 氨選擇性還 原脫除氮氧 化合物工 業(yè)催化 劑研究 D .廣州 :華南理工大學(xué) , 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郭漢森 . 選擇性催化還原法 (SCR 脫硝技術(shù)在燃煤 電廠 的運(yùn)用 J.電站輔機(jī) , 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趙宗讓 . 電廠鍋爐 SCR 煙氣 脫硝系 統(tǒng)設(shè)計 優(yōu)化 J.中 國電力 , 20

17、05, 38(11:69-74.14翁安心 . 煤粉 爐內(nèi)再 燃燒 脫硝 和結(jié) 渣腐 蝕特 性的 試驗 研究 D .杭州 :浙江大學(xué) , 2004.15高蓮 , 馬曉馳 . 選擇性催化 還原廢氣 脫硝技術(shù) J.化工 環(huán)保 , 2005, 25(5:358-360.16陳進(jìn) 生 . 火電 廠煙 氣脫 硝技 術(shù) 選擇 性催 化還 原法 M .北京 :中國電力出版社 , 2008.(編輯 :劉芳 作者簡介 :黃銳 (1966 , 女 , 四川成 都人 , 高級工 程師 , 從 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