大型電站鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、氮氧化物是世界各國(guó)公認(rèn)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(zhǎng)的趨勢(shì)。選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是脫硝效率最高、最具市場(chǎng)前景的脫硝技術(shù)，已成為國(guó)際上高效控制NOx排放的首選。隨著我國(guó)對(duì)氮氧化物排放控制標(biāo)準(zhǔn)的提高，SCR技術(shù)在我國(guó)電站中的應(yīng)用也將越來越廣泛。然而SCR技術(shù)在我國(guó)才剛剛起步，目前工程應(yīng)用的SCR脫硝技術(shù)均是引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)，導(dǎo)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(shí)產(chǎn)權(quán)的SCR煙氣脫硝技術(shù)具有非常重要的意義。本文結(jié)合某實(shí)際燃煤電站660Mw機(jī)組SCR煙氣脫硝工程，對(duì)SCR脫硝的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)研究，得到了以下結(jié)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(nèi)在聯(lián)系，確定了粘結(jié)劑、造孔劑、干燥條件、煅燒溫度等對(duì)催化劑成型和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，1～5nm范圍內(nèi)的小孔的增加可提供更多的內(nèi)表面積和活性位，從而提高催化劑的反應(yīng)速率；干燥時(shí)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(duì)催化劑的結(jié)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(yīng)溫度范圍內(nèi)(300～400℃)，NO轉(zhuǎn)化率均可達(dá)到90％以上。
　　2.研究了煙氣參數(shù)對(duì)成型催化劑脫硝性能的影響。在實(shí)際應(yīng)用條件下，成型催化劑上的SCR反應(yīng)與NO成一級(jí)反應(yīng)，在

4、氨氮摩爾比大于等于1時(shí)與NH3成零級(jí)反應(yīng)，在氧濃度大于2％時(shí)與O2成零級(jí)反應(yīng)；H2O對(duì)催化劑上的SCR反應(yīng)具有一定的抑制作用，當(dāng)H2O含量大于6％時(shí)，H2O含量的變化對(duì)催化劑活性沒影響，SCR反應(yīng)與H2O成零級(jí)反應(yīng)，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(duì)催化劑活性的促進(jìn)作用可以彌補(bǔ)H2O對(duì)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(duì)NO的轉(zhuǎn)化率可穩(wěn)定在99％。確定了SCR反應(yīng)中催化劑的反應(yīng)速率常數(shù)和活化能等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
　　3.采用冷態(tài)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)SCR系統(tǒng)的速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)和壓力場(chǎng)進(jìn)行了研究，對(duì)AIG上游變截面煙道處的導(dǎo)流板進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明變角度的導(dǎo)流板設(shè)計(jì)對(duì)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(shí)基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)，應(yīng)用混合網(wǎng)格技術(shù)，采用realizable

6、 k-ε湍流模型描述反應(yīng)器內(nèi)煙氣湍流運(yùn)動(dòng)，采用SIMPLE算法進(jìn)行了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)內(nèi)速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的數(shù)值模擬研究。研究結(jié)果表明，在AIG到催化劑段煙道中導(dǎo)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(jìn)行了SCR脫硝成套技術(shù)的集成開發(fā)，設(shè)計(jì)建立了10000 Nm3/h的SCR系統(tǒng)中試試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)煙氣系統(tǒng)、氨氣供應(yīng)及制備系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用數(shù)值模

7、擬方法對(duì)SCR系統(tǒng)的流場(chǎng)進(jìn)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(dá)到97％；SCR反應(yīng)仍與NO成一級(jí)反應(yīng)；而煙氣量的增加會(huì)降低催化劑的脫硝效率；系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行5500h后，催化劑的活性仍可以達(dá)到初始活性的86.7％，具有較好的抗中毒性能。
　　5.針對(duì)實(shí)際工程中的SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了導(dǎo)流裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。設(shè)計(jì)方案已應(yīng)用于該工程項(xiàng)目，系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試結(jié)果