SCR燃煤煙氣脫硝催化劑制備及脫硝系統(tǒng)的數(shù)值模擬.pdf

1、氨法選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝是目前主流的燃煤煙氣氮氧化物(NOx)控制技術。作為該技術的核心環(huán)節(jié)，催化劑的品質及反應器的結構設計對于整個脫硝系統(tǒng)的投資和運行有著直接的影響。本文以釩鈦基(V2O5/TiO2)催化劑作為主要研究對象，通過各項表征分析、催化活性測試及機械性能評價等途徑，先后對適用于作為催化劑載體的二氧化鈦(TiO2)物料制備方法和蜂窩狀催化劑成型制備技術展開了研究工作，并在試驗基礎上利用CFD軟件構建了蜂窩狀催化劑的

2、流場和反應計算模型，進而將模型擴展至整個SCR脫硝反應器，將反應器內的流動狀態(tài)計算與脫硝反應過程模擬相結合，以預測系統(tǒng)的整體運行效果。
　　對催化劑載體TiO2制備研究結果表明，利用超聲輔助均相沉淀的方法能夠獲得顆粒細小、分散性好、比表面積適宜的高品質TiO2載體物料，并使得所制備SCR脫硝催化劑樣品具有穩(wěn)定且理想的脫硝活性，同時具備良好的機械強度特性;從減少生產成本的角度出發(fā)，研究探索出以工業(yè)級硫酸法偏鈦酸為原料，經分散、除雜、

3、煅燒等一系列改性處理制備TiO2載體的方法。由此得到的TiO2材料相對于改性前在雜質含量、二次粒徑、分散度、比表面積及孔隙率等品質方面均得到顯著提升，進一步制得的SCR脫硝催化劑樣品同樣具有良好的脫硝活性及機械性能。
　　在獲得優(yōu)選催化劑載體TiO2及活性配方的基礎上，研究中摸索出一套可行的模壓法序批式制備蜂窩狀成型催化劑工藝，主要包括混料、捏合、練泥、模壓成型、干燥及煅燒等步驟。同時自行設計開發(fā)出一套試驗室規(guī)模下的模壓法蜂窩狀催

4、化劑成型模具，實現(xiàn)了壓模及脫模工序一體化操作。在成型配方上，經研究獲得了一種20％（wt）H3BO3—80％（wt）SiO2混合成型劑配方，同時輔以粘合劑、助擠劑和潤滑劑等，用于蜂窩狀SCR脫硝催化劑的制各能夠顯著提高成品的機械性能，能夠顯著減少成型劑對催化劑脫硝活性的影響。所制得的優(yōu)選蜂窩狀催化劑樣品在空速比(SV)3000h-1，NH3/NO為0.85，320～380℃溫度工況下的脫硝率高于83％，且樣品軸、側向抗壓強度分別達到0.

5、8275和0.5113MPa。
　　在蜂窩狀催化劑模型的流場耦合反應過程模擬計算中，通過CFD（計算流體動力學）方法，以多孔介質模型描述蜂窩孔道間的固壁區(qū)域，同時提出反應速率修正因子方法，用以補償因內擴散限制作用對反應速率計算過程的影響，使得模型獲得了與真實情況一致的模擬結果。更進一步簡化催化劑模型結構，在縮減網格數(shù)量的同時再考慮對催化劑實際體積和外擴散限制作用的修正，并將其應用于SCR脫硝裝置的整體流動及反應過程模擬，計算結果能