催化劑種類
形狀:zui初開發(fā)的催化劑是粒狀的。現(xiàn)在為了防止催化劑層被粉末堵塞,減少壓力的損失,而采用蜂窩狀催化劑。這種催化劑可根據(jù)排氣中粉末濃度選定格子的間距。圖1是蜂窩狀催化劑的外觀照片
組成:一般,催化劑是由①基材(構(gòu)成催化劑的骨架) 、②載體(使活性金屬成分能夠較好的分散合保持的材料)以及③活性金屬(起催化作用的成分)構(gòu)成。但現(xiàn)在使用的蜂窩狀催化劑不是用基材的,它是把載體材料本身作為基材制成蜂窩狀。表1為催化劑的結(jié)構(gòu)及其功能。
催化劑性能
對催化劑性能影響較大的因素有反應(yīng)溫度、催化劑量、氨的注入量,如圖3所示。由于在250～450 ℃(是350～400 ℃) ,催化劑有高活性,通常脫硝反應(yīng)設(shè)定在這個溫度范圍內(nèi)。當反應(yīng)溫度不在這個溫度范圍內(nèi)時,催化劑的性能將降低,尤其是在高溫區(qū)域使用時,由于過熱促使催化劑的表面被燒結(jié),使催化劑壽命降低。
但是,zui近隨著脫硝裝置適用范圍的擴大,同時也要求催化劑的使用溫度范圍擴大,如適用于反應(yīng)溫度200 ℃的垃圾焚化爐(袋濾器出口處設(shè)置的脫硝裝置)的低溫催化劑,或者是適用于反應(yīng)溫度超過550 ℃的單循環(huán)氣輪機(在氣輪機出口處設(shè)置的脫氮裝置)的高溫脫硝催化劑，如圖2所示。催化劑反應(yīng)溫度的依賴特性是由催化劑的各種活性成分(V2O5、WO3 等)的含有濃度以及比例所決定的。
圖2
催化劑量是根據(jù)脫硝裝置的設(shè)計能力和操作要求來決定的,增加催化劑量可以提高脫硝性能。在實際中,催化劑的初期充填量是設(shè)計要求的zui適量和使用期間的損失量之和。一般用SV 值[ SV值=處理氣體量(m3 (Vn ) /h ) /催化劑量(m3 ) ]來表示催化劑的充填量指標。脫硝反應(yīng)時,排放氣體中的NOx 和注入的NH3 幾乎是以1: 1的物質(zhì)的量之比進行反應(yīng),因此在相同的催化劑充填量下,通過增加NH3 的注入量,也會使NH3的泄漏量增加,所以在決定氨濃度和催化劑量時必須考慮對脫硝裝置后部機器的影響。
NH3 量的注入指標用注入的NH3 和處理氣體中的NOx 的物質(zhì)的量(容量)之比(NH3 /NOx )表示,一般根據(jù)所要求的脫硝裝置性能來設(shè)定NH3 /NOx。排放氣體中含有的其他成分,如水(H2O)、氧氣(O2 )等,對脫硝性能僅有很小的影響,而SOX、NOx、N2 則沒有影響。但是,因NH3 的注入量是根據(jù)NH3 和NOx 的物質(zhì)的量之比決定的,所以NOx 濃度對NH3 泄漏濃度有影響
催化劑性能隨時間的變化
在工業(yè)裝置實際運行時,隨使用時間的增加,催化劑性能的下降是不可避免的,其性能下降的
程度隨工業(yè)裝置運行條件(燃料性質(zhì)、處理氣體溫度等)而有所不同。通常是以一定反應(yīng)條件下的反應(yīng)速度常數(shù)(它隨著催化劑種類和反應(yīng)溫度而變化)來評價催化劑。催化劑的性能隨著使用時間的增加而下降,當其性質(zhì)不能滿足設(shè)計要求時,就需要更換催化劑。催化劑從開始使用到換用時為止的時間被稱為催化劑的壽命。但是催化劑的壽命與機械零件的壽命不同,催化劑壽命的長短也有很大差異。工業(yè)脫硝中,催化劑壽命隨工業(yè)裝置的種類而有所不同,一般燃煤鍋爐為5～6 a,燃油鍋爐為7～8 a,燃氣鍋爐為8～10 a。
對于煤粉爐,我們*脫硝裝置選用蜂窩狀催化劑,原因如下:
1)在燃煤鍋爐的脫硝裝置上,蜂窩狀催化劑應(yīng)用zui廣泛。
2)同波紋式、板式催化劑相比,蜂窩狀催化劑有如下優(yōu)點,如表2所示。
11.工藝流程簡圖
