大型電站鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、氮氧化物是世界各國公認的大氣污染物之一。近年來隨著電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，NOx的排放呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。選擇性催化還原(SCR)脫硝技術是脫硝效率最高、最具市場前景的脫硝技術，已成為國際上高效控制NOx排放的首選。隨著我國對氮氧化物排放控制標準的提高，SCR技術在我國電站中的應用也將越來越廣泛。然而SCR技術在我國才剛剛起步，目前工程應用的SCR脫硝技術均是引進國外的技術，導致工程投資成本高、可用率和性能無法保證等問題。因此開發(fā)具有自主知

2、識產權的SCR煙氣脫硝技術具有非常重要的意義。本文結合某實際燃煤電站660Mw機組SCR煙氣脫硝工程，對SCR脫硝的關鍵技術進行了開發(fā)研究，得到了以下結果：
　　1.研究了制備參數(shù)與催化劑成型和脫硝性能之間的內在聯(lián)系，確定了粘結劑、造孔劑、干燥條件、煅燒溫度等對催化劑成型和微觀結構的影響。結果表明，1～5nm范圍內的小孔的增加可提供更多的內表面積和活性位，從而提高催化劑的反應速率；干燥時水分的均勻蒸發(fā)有利于成型催化劑的完整性，避免

3、催化劑開裂；煅燒溫度對催化劑的結晶形態(tài)和比表面積有較大的影響。得到的成型催化劑最佳制備條件為添加0.85％A，0.75％bB和0.5％的造孔劑，30℃48h+40℃24h+60℃24h三段干燥，煅燒溫度為550℃，在該條件下制備的成型催化劑在常規(guī)的SCR反應溫度范圍內(300～400℃)，NO轉化率均可達到90％以上。
　　2.研究了煙氣參數(shù)對成型催化劑脫硝性能的影響。在實際應用條件下，成型催化劑上的SCR反應與NO成一級反應，在

4、氨氮摩爾比大于等于1時與NH3成零級反應，在氧濃度大于2％時與O2成零級反應；H2O對催化劑上的SCR反應具有一定的抑制作用，當H2O含量大于6％時，H2O含量的變化對催化劑活性沒影響，SCR反應與H2O成零級反應，SO2可吸附在催化劑表面形成新的硫酸鹽物種，增加了催化劑表面酸性從而提高了催化劑的活性，并且SO2對催化劑活性的促進作用可以彌補H2O對催化劑活性的抑制作用；在10％H2O，1000ppmSO2，NH3/NO=1的條件下，催

5、化劑對NO的轉化率可穩(wěn)定在99％。確定了SCR反應中催化劑的反應速率常數(shù)和活化能等動力學參數(shù)。
　　3.采用冷態(tài)試驗和數(shù)值模擬相結合的方法對SCR系統(tǒng)的速度場、濃度場和壓力場進行了研究，對AIG上游變截面煙道處的導流板進行了優(yōu)化設計。結果表明變角度的導流板設計對變截面處的煙氣起到較好的引流作用，優(yōu)化后AIG入口速度分布Cvl值由17.4％降至12.7％。同時基于計算流體力學(CFD)技術，應用混合網格技術，采用realizable

6、 k-ε湍流模型描述反應器內煙氣湍流運動，采用SIMPLE算法進行了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)內速度場、濃度場和壓力場的數(shù)值模擬研究。研究結果表明，在AIG到催化劑段煙道中導流裝置不變的條件下，提高AIG入口速度分布均勻性可以有效的改善催化劑入口速度分布和濃度分布的均勻性。
　　4.進行了SCR脫硝成套技術的集成開發(fā)，設計建立了10000 Nm3/h的SCR系統(tǒng)中試試驗臺，對煙氣系統(tǒng)、氨氣供應及制備系統(tǒng)、反應器系統(tǒng)等進行了設計，采用數(shù)值模

7、擬方法對SCR系統(tǒng)的流場進行了研究，并在中試條件下研究了成型催化劑的活性。在中試條件下隨著氨氮摩爾比的升高，系統(tǒng)的脫硝效率最高可達到97％；SCR反應仍與NO成一級反應；而煙氣量的增加會降低催化劑的脫硝效率；系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行5500h后，催化劑的活性仍可以達到初始活性的86.7％，具有較好的抗中毒性能。
　　5.針對實際工程中的SCR脫硝系統(tǒng)進行了導流裝置優(yōu)化設計，并進行了數(shù)值模擬計算。設計方案已應用于該工程項目，系統(tǒng)運行測試結果