SCR煙氣脫硝催化劑模型的建立與研究.pdf

1、氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一，不僅對(duì)人類(lèi)和動(dòng)植物的健康有危害作用，還會(huì)造成酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞和溫室效應(yīng)等諸多環(huán)境問(wèn)題。選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前國(guó)內(nèi)外火電廠煙氣脫硝的主流工藝，具有經(jīng)濟(jì)高效、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。隨著NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，SCR煙氣脫硝技術(shù)必將得到更為廣泛的推廣。SCR催化劑是SCR煙氣脫硝技術(shù)的核心所在，對(duì)SCR催化劑建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行模擬研究具有經(jīng)濟(jì)、快捷和實(shí)用等特點(diǎn)，對(duì)于更好地認(rèn)識(shí)SCR

2、催化反應(yīng)及進(jìn)行SCR催化劑優(yōu)化設(shè)計(jì)均具有積極的意義。
　　 本文針對(duì)目前已商業(yè)化的V2O5-WO3/TiO2催化劑建立了催化劑單孔道數(shù)學(xué)模型。模型以E-R機(jī)制為動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)考慮了氨氧化的副反應(yīng)及孔道內(nèi)反應(yīng)的放熱效應(yīng)。經(jīng)過(guò)模擬結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照，證明了模型的合理性。利用該模型計(jì)算了孔道內(nèi)的濃度和溫度分布，模擬研究了不同運(yùn)行參數(shù)及催化劑結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)脫硝效率的影響。模擬計(jì)算結(jié)果表明，沿孔道方向反應(yīng)物濃度逐漸降低，而溫度略有提高。

3、在反應(yīng)溫度為320～380℃、氨氮比為1.0～1.05和空速為3200h-1的運(yùn)行條件下，單孔道SCR的NO轉(zhuǎn)化率可達(dá)到65％以上。另外，通過(guò)對(duì)催化劑孔形狀和孔節(jié)距大小的模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，催化劑孔節(jié)距在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)小于10mm為宜，而蜂窩式催化劑較板式和波紋板式具有更高的脫硝效率。
　　 本文還以目前實(shí)驗(yàn)研究中較普遍的MnOx-CeO2催化劑為模擬研究對(duì)象，以?xún)绾瘮?shù)反應(yīng)速率模型為其動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，建立了低溫SCR催化劑反應(yīng)模型，計(jì)算了氨氮比

4、、空速、O2濃度、NO入口濃度及催化劑形狀等不同參數(shù)對(duì)催化劑脫硝效率的影響，并模擬了催化劑孔道和壁面的反應(yīng)物濃度分布情況。計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)反應(yīng)溫度大于150℃時(shí)，該催化劑的脫硝效率可達(dá)90%以上。運(yùn)行時(shí)的氨氮比應(yīng)控制在0.9-1.0之間，可同時(shí)滿(mǎn)足SCR反應(yīng)需求和氨逃逸率的控制要求。當(dāng)NO入口濃度從500mg/m3增加到2500mg/m3時(shí)，催化劑的脫硝效率略有降低，但總體保持在85%以上。沿孔道方向反應(yīng)物濃度逐漸降低，且在催化劑孔道前