135万t焦炉烟气低温SCR脱硝系统的构建及其催化剂性能研究

为探索低温脱硝催化剂在工业应用中的使用性能及其寿命,以年产135万t焦炭焦炉烟气NO_x治理为例,构建一套低温选择性催化还原工艺(SCR)脱硝系统,主要包括氨气稀释系统、烟气换热器、热风炉、SCR反应器等.结果表明,低温脱硝催化剂脱硝效率受烟气温度影响较大,当烟气温度在230℃左右时,脱硝效率高达85%;兼顾脱硝效率和逃逸氨浓度,当n(NH_3)∶n(NO_x)=0.85～0.9时,低温脱硝催化剂的脱硝效率稳定在80%以上;低温脱硝催化剂连续使用4 000 h,脱硝效率约下降30%,将脱硝烟气加热至320℃左右时,低温脱硝催化剂能够再生,再生时间为36 h,且在再生过程中,仍能维持较好的脱硝效率,即低温脱硝催化剂能够高温在线再生;低温脱硝催化剂使用24 000 h,脱硝效率仅下降5%,但逃逸氨的质量浓度上升并超出排放标准,抗压强度接近《火电机组SCR催化剂强检要求》中强度要求的下限值;催化剂失活后需更换,其使用寿命约为24 000 h.     

浅析锅炉SNCR与SCR联合脱硝方式

通过试验数据表明,SNCR+SCR联合脱硝系统,通过不同的组合方式,使进入SCR催化剂入口截面的NH3、NOx浓度分布尽量均匀,达到提高SCR催化剂的使用功效,即试验目的是提高SNCR+SCR整体脱硝效率,而不是单独提高的SNCR或SCR脱硝效率,SCR充分利用SNCR的没有反应的逃逸氨气,进一步提高了脱硝效率。这种SNCR+SCR联合的脱硝工艺的成功应用,给我国脱硝领域开辟了新的技术形式。     

基于CFD和RSM的船舶SCR脱硝装置结构优化

以某船舶选择性催化还原(SCR)系统为研究对象,将计算流体力学(CFD)与响应面法(RSM)相结合,获得了催化剂尺寸、混合室位置等结构参数对于流场、脱硝效率和氨逃逸率的影响规律.在此基础上以CFD数据为样本拟合响应函数,并通过求解响应函数极值的方法实现了SCR装置结构的小型化.数值模拟结果表明,混合室的设置提高了尿素与尾气混合均匀性.同时,随着SCR反应器尺寸缩小,脱硝效率和氨逃逸量分别下降和增加.通过RSM优化后的SCR反应器可缩小15.9%～45.2%,混合室的最佳位置为SCR前1.70～2.39 m处,优化后系统脱硝效率超过90%,氨逃逸量小于5×10~(-6).     

SO2对燃煤电厂SCR脱硝催化剂性能影响的研究

本文对SO2影响燃煤电厂SCR脱硝催化剂的性能进行研究。利用中试装置对新鲜和在运的18×18孔SCR脱硝催化剂进行工艺性能评价,同时对催化剂理化特性进行表征。结果发现：SO2对新催化剂的影响具有两面性。老化过程前期,不断吸附于催化剂表面的SO3增加了酸性位数量,提高了脱硝效率;老化过程后期,吸附的SO3含量达到“饱和”状态以及SCR反应所需的V5+的减少,SO2的负作用开始凸显。随着运行时间增加,催化剂表面不断累积硫酸盐物种,催化剂的部分活性位被遮蔽,比表面积和孔容不断减小,脱硝效率开始下降,下降的速度与硫酸盐的累积速度成正比。     

青海省300MW燃煤机组SCR脱硝催化剂失活机理的探究

本文通过实验室构建催化剂活性评价装置检测脱硝催化剂活性的基础上,开展了XRF、BET、SEM、离子色谱、红外分析仪等化学分析表征手段对我省首套300MW烟气机组运行9000h、及24000h的V205-WO3/TiO2脱硝催化剂进行分析表征,分析表征结果显示与新催化剂相比脱硝催化剂在340℃左右的烟气条件下高温运行造成的催化剂有效组份流失、高温烧结、催化剂表面K2O、CaO、SO2-4富集、比表面积减少以及由此造成的活性位减少、机械强度降低等原因是导致SCR脱硝催化剂活性下降及失活的主要原因,该失活原因的探究对我省后续烟气SCR脱硝工程的运行优化、催化剂的维护与再生提供了较好的借鉴与指导作用.     

大型燃煤锅炉SNCR/SCR混合脱硝数值模拟及工程验证

为了提高选择性非催化还原/选择性催化还原(SNCR/SCR)混合脱硝中的还原剂在锅炉尾部烟道内的分布均匀性,基于FLUENT平台,对300 MW燃煤机组SNCR/SCR混合脱硝系统进行了数值模拟,重点分析转向室补氨喷射位置、混合器结构对烟气中氨氮组分混合的影响,计算结果与试验测量数据吻合很好.结果表明:SNCR反应后,转向室出口还原剂分布极不均匀;转向室侧墙补氨喷枪越靠近转向角位置,越有利于提升烟道内还原剂的平均分布;SCR反应器入口烟道设置新型复合X型混合器,进一步强化NH3与烟气的均匀混合,反应器首层催化剂入口截面还原剂浓度分布偏差从22%降低至7.4%;将优化的补氨喷射位置与混合器结构应用于现场锅炉,SNCR和SCR脱硝效率分别达到了35%和78.4%,SNCR/SCR联合脱硝效率达85.96%,脱硝效果良好.     

SNCR+SCR耦合脱硝工艺的实际应用

采用SNCR+SCR耦合脱硝工艺技术,是在原来的SNCR脱硝技术的基础上,增加了催化剂和优化了尿素溶液喷枪在炉膛的喷入位置,实现了尿素溶液经特殊喷枪喷入炉膛合适的温度场,少部分尿素溶液进行了SNCR的还原反应,而大多数的尿素溶液则热解出氨,在炉内及烟道内与烟气实现充分的混合,在催化剂层完成SCR的还原反应,最终使烟气中氮氧化物排放浓度低于100mg/Nm3。     

大唐洛河发电厂#6炉空预器堵塞原因分析及处理

该文简述了选择性催化还原(SCR)烟气脱硝原理,指出SCR脱硝过程出现硫酸氢铵对空预器的危害,详细分析了硫酸氢铵形成的影响因素,如高硫煤种、SO3浓度、硫酸氢铵的露点温度等。根据硫酸氢铵的特性提出了控制硫酸氢铵生成的方法和空预器发生堵塞时在线疏通的措施。通过控制SCR脱硝过程氨逃逸量和烟气中SO3生成量,减少硫酸氢铵的生成量;合理控制SCR脱硝装置在低负荷下的运行时间;为有效降低硫酸氢铵在空预器换热元件上的形成速率,做好空预器的改造。     

K2O对V2O5-WO3/TiO2催化剂的中毒作用

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂,采用模拟中毒法,在此催化剂上负载碱金属氧化物K2O,通过BET,XRD,SEM等方法对微观结构进行表征.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现:K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高;较大含量的K2O(nK/nV=1,摩尔比)使催化剂比表面积有所减少,催化剂颗粒发生轻微团聚,微观结构变化不大,但NO的脱除率小于50%(380℃),N2O的生成率和SO2的氧化率均增加;K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.     

双进双出型SCR脱硝反应器内导流板设计和数值模拟优化

为了优化某燃煤电厂215 MW锅炉的双进双出型选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统内流场与浓度场,提高脱硝系统的脱硝效率,应用计算流体力学方法对脱硝系统内流场与浓度场进行数值模拟。分别采用k-ε双方程模型和物质组分输运方程模型计算了烟气的湍流流动与氨浓度场分布,研究了原设计方案下脱硝系统内流场和浓度场分布规律,通过优化导流板结构与布置对脱硝系统进行了结构优化。研究结果表明,原设计方案中无导流板情况下,反应器内流场和氨浓度场分布严重不均;优化后,脱硝系统内第一层催化剂入口处烟气速度偏差与氨浓度偏差分别为6.86%和4.62%。     

改性活性炭纤维负载锰铈复合氧化物低温选择性催化还原脱硝

采用Ce-MnOx/ACFN对烟气进行低温选择性催化还原脱硝实验,分别考察了活性炭纤维(ACF)改性、Ce-MnOx负载量和Ce/Mn摩尔比以及操作条件对脱硝效率的影响.在70～110℃条件下,Ce-MnOx/ACFN作为选择性催化还原脱硝的催化剂具有良好的活性,其脱硝效率随烟气温度升高而升高.催化剂载体活性炭纤维经硝酸改性后脱硝效率有明显提高.随着Ce-MnOx负载量增加和Ce/Mn摩尔比增加,脱硝效率先升高后降低.随着入口烟气NH3/NO摩尔比增加,脱硝效率先升高后趋于稳定.当入口烟气中水蒸气体积分数大于8%时,脱硝效率随其增加而降低.     

神经网络预测控制在SCR烟气脱硝系统中应用

以自某热电厂350 MW燃煤机组的选择性催化还原(SCR)反应系统所采集的数据为依托,使用神经网络预测控制方法,研究电厂尾气中氮氧化物排放的预测及控制问题.利用神经网络的方法进行模型辨识,利用预测控制的思想对喷氨量进行控制,既可使尾气达到限排标准,亦能减少用氨量,提升经济效益的同时减少氨逃逸.采用最速梯度方法进行控制器的优化,并通过性能函数来约束控制量,达到预期输出.最后将仿真结果与现场所测数据进行对比,结果表明神经网络预测控制方案可以较准确地预测出未来有限时刻所需的喷氨量.     

低温下CO选择性催化还原NO_x的实验研究

进行了CO作为还原剂选择性催化还原低温烟气中NO_x的实验.主要考察了反应温度、活性金属负载质量比、活性金属种类3个因素对脱硝效率及CO转化率的影响.结果表明:考察温度窗口内(100~180℃),随着反应温度的升高,Cu-Co/Al_2O_3催化剂的NO脱除率逐渐升高,Cu-Mn/Al_2O_3催化剂的NO脱除率先升高后降低,CO转化率不断增大;随着活性金属负载质量比的改变,实验工况下Cu-Co/Al_2O_3和Cu-Mn/Al_2O_3催化剂活性金属负载质量比均为1.5时催化剂的脱硝性能最优;Cu-Mn/Al_2O_3的整体NO脱除率高于Cu-Co/Al_2O_3;8种催化剂中活性金属负载质量比为1.5的Cu-Mn/Al_2O_3催化剂在160℃下脱硝效果最好.     

氮负荷对烟气脱硫脱硝废水反硝化过程的影响

依据烟气脱硫脱硝废水的主要特征配制模拟废水,研究不同硝态氮负荷对该废水反硝化过程中C和N的变化规律及脱氮效果的影响．间歇式批次实验结果表明：氮负荷为50～400 mg/L时,经过12 h后硝态氮去除率达到95％以上,反应过程中有10％～20％硝态氮转化为亚硝态氮．随着氮负荷的增加,T OC的消耗量也在增加,但降解率逐渐减小,去除每毫克硝态氮所需TOC依次为5．40、4．03、3．15、2．96、2．88、2．32和1．9 mg ． TN的去除包括硝态氮、亚硝态氮和部分有机氮的去除,亚硝态氮完全去除时TN也基本去除．反应结束时,不同氮负荷下所需的△TOC/△TN为1．9～4．0．氮负荷从50 mg/L增加至400 mg/L ,容积反硝化速率由2．73 mg NO－3‐N /（L· h）增加至21．90 mg NO3－‐N /（L · h）．△TOC/△TN与容积反硝化速率、氮负荷之间都呈良好的线性关系．     

基于离散相的选择性催化还原脱硝装置流场优化模拟

国内某660 MW超临界机组SCR脱硝装置在实际运行中出现催化剂磨损,为解决该问题以保证脱硝效率不受影响,利用数值模拟软件FLUENT模拟研究了原始脱硝装置内的流场分布情况。通过分析结果得出影响催化剂磨损的因素,并且经过多次模拟试验提出了优化方案,并对优化方案实施后的现场进行了测试。结果表明：通过将反应器上方方形顶部改为楔形顶、适当增减导流板数量以及改变导流板间距可以大大优化烟气速度场以及飞灰颗粒浓度场,从而可以在很大程度上提高SCR脱硝系统的效率。     

钙基颗粒对分解炉内选择性非催化还原法脱硝影响的研究进展

水泥生产产生大量氮氧化物,对空气污染排放治理有很大的影响。在中国水泥生产线普遍采用选择性非催化还原脱销技术(selective non-catalytic reduction,SNCR),可以用氨水、尿素等其他还原剂,NO_x被SNCR脱硝技术还原成N_2和H_2O。SNCR在电站锅炉已运用成熟,可是在水泥窑炉运用效果一般,脱硝率较低,液体还原剂大量消耗,并出现氨水逃逸等问题,表明在水泥窑炉SNCR烟气脱硝过程比电站锅炉更加复杂。因此,为了将SNCR脱硝技术更好地应用到水泥窑的分解炉,使其NO_x的排放得到有效的控制,对近年来中外水泥生料的主要成分高浓度的钙基颗粒对水泥窑分解炉中SNCR脱硝技术的影响,以及NH_3在分解炉内氧化还原NO_x的作用途径进行总结,为SNCR在水泥窑的有效发挥提供新的改进思路。     

选择性催化还原烟气脱硝系统冷模实验研究

以某电厂2×300MW燃煤机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为研究对象建立了冷态实验模型,考察了导流板、喷氨格栅（AIG）及静态混合器对系统内速度场和浓度场的影响。实验结果表明：烟道内导流板的加入对系统内速度、浓度均匀性具有明显的改善作用,保证了反应器内速度分布变异系数（CV）低于15%、浓度分布CV低于10%;静态混合器的加入能进一步改善系统内的速度、浓度均匀性;新开发的三角形排布AIG比矩形排布AIG性能略优,而新开发的三角翼式静态混合器的混合效果明显优于传统圆管式静态混合器。     

新型烟气脱硫脱氮吸附催化剂的制备

以褐煤为主原料研制出能同时进行燃煤烟气脱硫脱氮的吸附催化剂--褐煤基吸附催化剂,研究了影响褐煤基吸附催化剂性能的因素,确定了褐煤基吸附催化剂制备的工艺流程及最佳工艺条件.研究结果表明:原料配比、干馏温度、活化温度、活化时间等影响褐煤基吸附催化剂性能;在最佳工艺条件下,所制备的褐煤基吸附催化剂的转鼓强度为94%～96%,碘吸附率为38%～54%,脱硫率为88%～96%,脱氮率为70%～94%.     

土壤中反硝化作用的试验研究

通过室内土柱试验,研究了土壤中的反硝化作用机理及其影响因素。假设反硝化作用符合一级反应的离散方程,描述土壤中ＮＯ３＾－离子的输运迁移规律,此方程反映了ＮＯ３＾－浓度、土柱淋溶时间、柱深、反应速率常数和溶液平均流速的函数关系。结果表明,环境条件（如温度,ｐＨ值、基质ＮＯ３＾－浓度等）是影响反硝化作用反应速率的重要因素。     

BIOSTYR工艺对景观水处理的试验研究

通过采用BIOSTYR工艺对景观水进行处理试验研究.结果表明,反应器对景观水体具有良好的处理效果.COD去除率大约在56%左右,氨氮去除率在90%以上,平均出水浊度在1.3 ntu左右,同时反应器内发生好氧反硝化.