文档介绍：脱硝系统检修
一、脱硝系统的生产原理及工艺流程
目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法等3类,其中干法包括选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、电子束联合脱硫脱硝法。半干法有活性炭联合脱硫脱硝法;湿法有臭氧氧化吸收法等。目前,干法占主流,其原因是,NOX与SO2相比,缺乏化学活性,难以被水溶液吸收,NOX经还原后生成无毒的N2和H2O,副产品便于处理,NH3对烟气的NO可选择性吸收,是良好的还原剂。
本工程采用选择性催化还原法(SCR)脱硝系统,采用的脱硝还原剂的有效成份为NH3。SCR技术原理是:在催化剂作用下,向温度为280~410℃的烟气中喷入氨,将NOx还原成N2和H2O。
脱硝的基本反应方程式:
4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O
6NO+4NH3 →5N2+6H2O
6NO2+8NH3 →7N2+12H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
影响SCR脱硝因素:
a) 烟气温度:
脱硝一般在280~410℃范围内进行,此时催化剂活性最大。所以SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间。
b) 飞灰特性和颗粒尺寸
烟气组成成分对催化剂产生的影响主要是烟气粉尘浓度、颗粒尺寸和重金属含量。粉尘浓度、颗粒尺寸决定催化剂节距选取,浓度高时应选择大节距,以防堵塞,同时粉尘浓度也影响催化剂量和寿命。某些重金属能使催化剂中毒,例如:***、***、铅、磷、钾、钠等,尤以***的含量影响最大。烟气中重金属组成不同,催化剂组成就不同。
c) 烟气流量
NOx的脱除率对催化剂影响是在一定烟气条件下,取决于催化剂组成、比表面积、线速度LV和空速SV。在烟气量一定时,SV值决定催化剂用量。LV决定催化剂反应器的截面和高度,因而也决定系统阻力。
d)中毒反应
(一)在脱硝同时也有副反应发生,如SO2氧化生成SO3,氨的分解氧化(>450℃)和在低温条件下(
<280°C )SO2与氨反应生成NH4HSO4。而NH4HSO4是一种类似于“鼻涕”的物质会附着在催化剂上,隔绝催化剂与烟气之间的接触,使得反应无法进行并造成下游设备堵塞。
催化剂能够承受的温度不得高于427℃,超过该限值,会导致催化剂烧结。
(二)其他中毒:如CaO、碱金属、***等三种中毒机理
(1)CaO中毒机理
对于燃煤锅炉的SCR系统,催化剂被CaO所消弱是不可避免的。飞灰中的CaO与SO3反应,被催化剂表面所吸附形成CaSO4。CaSO4将在催化剂表面形成一层膜从而影响NOx与NH3的反应。催化剂由CaSO4引起的失效与吸附在催化剂表面上的CaO量有关。
(2) 碱金属中毒机理
碱金属能够与催化剂的活性成分直接发生反应,吸附在活性催化剂的毛细表面并引起堵塞,造成催化剂活性的损失,其中Na和K是最主要的两类。
(3)***毒机理
***中毒主要是由烟气中的气态三氧化二***As2O3引起的,烟气流经催化剂时,烟气中As2O3随粉尘在催化剂上凝结,覆盖在活性成分上或堵塞毛细孔。三氧化二***气体还很容易与氧气以及催化剂中的活性成分五氧化二钒发生反应,在催化剂表面形成五氧化二***,导致催化剂活性成分被破坏。
e)氨逃逸率
氨的过量和逃逸取决于NH3/NOx摩尔比、工况条件、和催化剂的活性用量。应控制在3ppm以内。
f) SO2/SO3转化率
SO2氧化生成SO3的转化率应控制在1%以内。
g)催化剂结构型式
催化剂泛指应用在电厂SCR(selective catalytic reduction)脱硝系统上的催化剂(Catalyst),在SCR反应中,促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。
目前最常用的催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列(TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分)。SCR商用催化剂基本都是以TiO2为基材,以V2O5为主要活性成份,以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。化剂型式可分为三种:板式、蜂窝式和波纹板式。
板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材,将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上,经过压制、锻烧后,将催化剂板组装成催化剂模块。
蜂窝式催化剂一般为均质催化剂。将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备,制成截面为150mmX150mm,长度不等的催化剂元件,然后组装成为截面约为2m&acute;1m的标准模块。
波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2为基材,将WO3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面,以达到提高催化剂活性、降低SO2氧化率的目的。
脱硝装置中脱硝催化剂采用了结构形式上最常见的蜂窝型
蜂窝型催化剂的特点:表面积大,体积小,