选择性催化还原催化剂在燃煤电厂中应用的注意事项

电厂脱硝

万方数据

电厂脱硝

广东电力第２２卷

实际工程中应用的ＳＣＲ催化剂主要有３种类型：蜂窝式、板式、波纹式。其中蜂窝式催化剂采

用Ｔｉｏ：作骨架材料，将Ｖｚｏ，．ｗＱ和Ｔｉ０２混合后挤压成型，经干燥、烧结后裁切装配而成；板式

催化剂采用金属网板作为基材，将催化剂组分Ｔｉ０２．Ｖ：０５一Ｗ０３压制在金属网板上后烧结成型；波纹式催化剂采用玻璃纤维板或陶瓷板作为基材，浸渍催化剂组分Ｔｉｏ：一Ｖ：０５．Ｗ０３后烧结成型。１．２商用脱硝催化剂

目前在我国应用的ＳＣＲ脱硝催化剂的国外生产

商包括：蜂窝式催化剂生产商，如美国Ｃｏ咖ｅ敞ｈ、德国～百ｌｌｏｎ、日本日挥触媒化成株式会社（Ｃａｔａｌｙｓｔ

ａｎｄ

Ｃｈｅ“ｓｔｒｙＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｍｐａｎｙ，ＯＣＩＣ）、奥地利

Ｃｅｒａｍ、韩国ＳＫ；板式催化剂生产商，如德国Ａｒｇｉｌｌｏｎ和日本Ｂａｂｃｏｃｋ—ＨｉｔａｃｈｉＫ．Ｋ．（ＢＨＫ）；波纹式催化剂生产商，如丹麦ＨａｒｌｄＴｏｐｓｏｅ和日本Ｈｉｔａｃｈｉ

Ｚｏｓｅｎ。

现阶段我国一些单位纷纷建设工厂准备生产

ＳＣＲ脱硝催化剂，如蜂窝催化剂生产厂家有江苏龙源催化剂有限公司和成都东方凯特瑞环保催化剂有限公司（Ｃｈｅｎ酣ｕＤｌｏｎ莎ａｎｇＫｗＨＥｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣａｔａｌｙｓｔＣｏ．Ｌｔｄ，ＤＫＣ）。

ＳＣＲ脱硝催化剂在我国燃煤电厂中应用的典

型事例见表１。

表１

ｓｃＲ脱硝催化剂在国内燃煤电厂的应用情况

催化剂生产商

国家催化剂形式

电厂

万方数据

２脱硝催化剂应用注意事项

脱硝催化剂是ＳＣＲ系统中最关键的部分，其类型、结构和表面积都对脱除Ｎｏ。效果有很大影响。在ＳＣＲ系统的运行过程中，由于下列一个或多个因素，都会使催化剂的活性降低，在工程应用中应予以重视。２．１催化剂中毒

脱硝催化剂的中毒现象主要分两种，一种是碱

金属中毒，另外一种是舡中毒。

２．２烧结

长时间暴露于４５０℃以上的高温环境中可引起催化剂烧结，导致催化剂中Ｔｉ０２晶形发生变化，颗粒增大，表面积减小，因而使催化剂活性降低。催化剂中加入ｗｏ，可最大程度地抑制催化剂烧结。烧结过程示意图如图１所示。

次要

Ｔｉ０２

烧结前的脱硝催化剂结构

烧结的脱硝催化剂结构

图１催化剂烧结

２．２．１碱金属中毒

碱金属离子（Ｎａ＋、Ｋ＋等）物质如果直接和催化剂接触，会使催化剂活性逐渐降低。其反应机理是，碱金属离子吸附在催化剂活性位置上，占据了催化剂表面酸性位，降低了催化剂活性。碱金属中毒过程示意图如图２所示。在催化剂没计中，应考

虑碱金属对催化剂的影响，增大设计余量。

Ｈ

Ｎａ（Ｋ）

Ｏ

０

Ｎａ＋（Ｋ’）

Ｏ

Ｏ

０

—Ｍｅ—ｏ—Ｍｅ一

Ｉ一０

一Ｍｅ—ｏ—Ｍｅ一

新鲜催化剂结构

碱会属中毒催化剂结构

图２催化剂碱金属中毒过程

２．２．２

Ａｓ中毒

加中毒主要是由烟气中的气态Ａｓｚ０３引起的。舡：０３扩散进入催化剂内部孔道中，并在催化剂的

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第７期刘慷等：选择性催化还原催化剂在燃煤电厂中应用的注意事项

毛细孔中发生毛细凝结，或者和催化剂的活性位置发生反应而引起催化剂活性降低，Ａｓ中毒过程示意图如图３所示。在干法排渣锅炉中，催化剂Ａｓ中毒不严重；在液态排渣锅炉中，由于静电除尘后的飞灰再循环，造成催化剂Ａｓ中毒较为严重。在催化剂制备过程中，应采用控制催化剂孔分布的方法，使催化剂内孑Ｌ分布均匀，控制毛细孑Ｌ分布数量，减少“毛细冷凝”现象发生。在催化剂中加入ＭｏＯ．３，Ｍ００３可与气相Ａｓ２０３反应，减少Ａｓ２０３对催化剂活性组分的影响。

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０

２．３

ＣａＳ０４的影响

飞灰中游离的ＣａＯ和Ｓ０３反应，可吸附在催

化剂表面形成ＣａＳ０４，如图４所示。催化剂表面被ＣａＳ０４包围，从而阻止了反应物向催化剂表面及内部的扩散。催化剂制造商多采用控制催化剂内部孑Ｌ径分布和采用适当间距的方法，以减少ＣａＳ０４对催化剂的影响。

新鲜催化剂结构

Ｃａ中毒催化剂结构

图４ＣａＳ０４对催化剂的影响

２．４催化剂的堵塞

催化剂的堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂：ＪｑＬ中，阻碍ＮＯ。、ＮＨ，、０２到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。可以调节气流分布，选择合理的催化剂间距和单元空间，并使进入ＳＣＲ反应器的烟气温度维持在铵盐沉积温度之上，以降低催化剂堵塞。对于高灰段应用ＳＣＲ工艺，应安装吹灰器，确保催化剂通道顺畅。

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２．５催化剂的侵蚀磨损

催化剂的侵蚀磨损主要是由于飞灰撞击在催化剂表面造成的。磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。降低磨蚀的措施包括：采用耐腐蚀催化剂材料，对催化剂顶端进行处理，提高催化剂边缘硬度；利用计算流体动力学流动模型优化气流分布；在垂直催化剂床层安装气流调节装置。

２．６用于ＳＯＲ工艺的催化剂必须满足的条件

用于ＳＣＲ工艺的催化剂必须满足的条件有：ａ）在较低的温度和较宽的温度范围，具有较

高的活性；

ｂ）具有较高的选择性和较低的Ｓ０２（Ｓ０３）转化率；

ｃ）具有抗Ｓ０２、卤素氢化物（ＨＣＩ、ＨＦ）、碱金属（Ｎａ：Ｏ、Ｋ：ｏ）、重金属（Ａｓ）等性能；

ｄ）在温度波动较大时，有良好的热稳定性；

ｅ）机械稳定性好，耐冲刷磨损；ｆ）压力损失低；ｇ）使用寿命长；ｈ）废物易于回收利用；ｉ）成本较低。

３

ＳＣＲ催化剂工程应用操作注意事项

３．１催化剂的预热

冷启动时，为了避免水在ＳＣＲ催化剂表面上冷凝，应事先通人热宅气进行预热，升温速率在１００～１５０℃／ｈ，将催化剂床层预热到水的露点温度之上。预热过程中，注意不能将可燃物质附着在催化剂表面上，避免可燃物质燃烧而将催化剂烧坏。当反应器内的温度上升到ＮＩ－ＬＨＳＯ。的露点温

度（１８０℃）以上时，可以开始喷入ＳＣＲ反应的还原剂ＮＨ３。３．２吹灰

为了防止飞灰在催化剂床层上沉积而导致催化剂孔道堵塞，定期通过蒸汽吹灰器或者声波吹灰器对催化剂进行吹扫清洁。当反应器系统阻力增大时，需增大吹灰频率。３．３温度控制

保持合适的反应区域温度。升温时，控制升温速率在５０℃／ｒａｉｎ，升温时避免超温而导致催化剂烧结（催化剂的运行温度尽量控制在４２０℃，不可

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广东电力第２２卷

高于４５０℃）。喷氨温度应高于Ｎｌ－ｔ，ＨＳ０４的露点温度，避免ＮＨ。ＨＳ０４的冷凝，减少积灰。３．４催化剂日常保护

当电厂进行检修时，ＳＣＲ反应器停止运行（催化剂停用），此时要对催化剂进行保护。为了防止空气中的水蒸气冷凝，要用干燥的气体对反应器进行吹扫，时间持续５ｍｉｎ以上；当湿度比较大时，用加热的干燥气体对反应器进行吹扫或者对反应器加热，降低反应器内的湿度。

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４结论

ａ）目前工程中应用最多的ＳＣＲ催化剂是钛基催化剂，主要成份为Ｔｉ０２、Ｖ：Ｏ；、ｗ０３等。

ｂ）在ＳＣＲ的应用过程中，由于催化剂烧结、碱金属及Ａｓ中毒、ＣａＳ０４的影响、飞灰磨蚀、催化剂的堵塞等一个或多个因素都会造成催化剂钝化，需要采取相应的措施加以预防。

ｃ）催化剂研究方向应符合国内工程需要，着重在设计并制备高活性的催化剂上，改进催化剂的组成，提高活性，降低成本，提高催化剂寿命。

ｄ）催化剂在实际工程应用中，要防止飞灰的沉积，定期对催化剂进行吹扫；控制好温度，防止催化剂烧结；催化剂停用时要对催化剂进行保护。

ＥＪ］．

［４］张强。张两涛．燃煤电站实施ＳＣＲ脱硝技术的关键工艺选择

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ＺＨＡＮＧＯｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉ—ｔａｏ．Ｃｈｏｉｃｅｏｆ

Ｋｅｙ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｆｏｒＩｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇＳＣＲＤｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＣｏａｌＦｉｒｅｄＰｏｗｅｒ

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Ｆ５３张强．燃煤电站ＳＣＲ烟气脱硝技术及工程应用［Ｍ］，北京：化

学工业出版社，２００７．

ＺＨＡＮＧＯｉａｎｇ．ＳＣＲ－ｂａｓｅｄａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＦｌｕｅＧａｓＤｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ

Ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ

Ｐｏｗｅｒ

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎ

Ｓｔａｔｉｏｎｓ

Ｉ－Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２００７．

作者简介：刘慷（１９７１一），男．辽宁大连人。化工高级工程师。

工学博士．从事燃煤电厂脱硫、脱硝工作。

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２（）０９年中国南方电网有限责任公司科学技术奖获揭晓

经中国南方电网有限责任公司科学技术奖励评审委员会评审，２００９年中国南方电网有限责任公司科

学技术奖揭晓，本年度共评出科学技术奖７５项，其中，一等奖４项，二等奖２９项，三等奖４２项。广东

电网公司作为第一完成人获得的一、二等奖名单如下：

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