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選擇性催化還原反應器(SCR) 積灰的解決辦法

文章作者:admin發布時間:2017-03-12 08:53瀏覽次數:

利用選擇性催化還原(SCR)技術將煙氣中的氮氧化物脫除的方法是當前世界上脫氮工藝的主流。選擇性催化還原法是利用氨(NH3)對NOx還原功能,在320~400℃的條件下,利用催化劑作用將NOx還原為對大氣沒有影響的N2和水。“選擇性”的意思是指氨有選擇的進行還原反應,在這裏隻選擇NOx還原。
  催化劑是整個SCR係統的核心和關鍵,催化劑的設計和選擇是由煙氣條件、組分來確定的,影響其設計的三個相互作用的因素是NOx脫除率、NH3的逃逸率和催化劑體積。在形式上主要有板式、蜂窩式和波紋板式三種。
  這種方法多用在鍋爐煙氣的治理上,其催化溫度一般需要300℃以上,在治理過程中還能夠回收部分熱能,但投資和運行費用較高,難以在中小企業中普及。氣體在專用焚燒爐內進行焚燒的方法,其燃燒溫度達到800-1400℃。吸附法是用矽膠、分子篩、活性炭等吸附劑將廢氣中的氮氧化物吸附,然後解吸並用水或堿液吸收以脫除氮氧化物。該法由於吸附劑用量多、設備龐大、再生頻率高等原因,導致投資大、運行費用高、治理效果不穩定,因此應用並不廣泛。電子束照射法則是采用電子束照射燃燒尾氣,使尾氣中含有的氮氧化物與固體微粒形成酸霧混合物,再用電吸塵器將其分離,該法目前仍處於小規模試驗階段運行,尚未達到工業化規模程度。幹法處理技術的主要缺陷是不能有效地回收氮氧化物資源。
  其中主要反應(都是高溫下銅鉻 觸媒催化條件)
  4NH3+6NO=5N2+6H2O
  8NH3+6NO2=7N2+12H2O
  4NH3+3O2=2N2+6H2O
  4NH3+5O2=4NO+6H2O
  2NH3可逆生成N2+3H2

由於選擇性催化還原反應器 (Selective Catalyst Reactor ,以下簡稱 SCR) 一般布置在電除塵器之前,因此煙氣中的飛灰含量是比較高的。對SCR脫硝反應器積灰的清除,國外歐美等發達國家已普遍采用聲波清灰技術,近年來,我國一些脫硝項目也開始采用聲波清灰這一先進技術,均取得了理想的效果。 
 SCR脫硝反應器采用聲波清灰器可用於反應器進出口及催化劑表麵或內部相關構件表麵積灰的清除,延長SCR中催化劑活性和使用壽命,同時降低係統中壓力阻力,清除飛灰過分波動對後續除塵器的影響,並可減少每年用於維修的人力及材料費用,縮短生產停工周期,以及延長兩次檢修之間的運行時間等。由於SCR脫硝反應器內的煙氣溫度在300℃—400℃,煙氣幹燥且具有一定的輻射空間,聲波清灰器完全可以滿足SCR脫硝反應器的清灰需要。從設備投資成本、運行成本、維護成本以及安全性、可靠性的角度等多方麵考慮,聲波清灰都是SCR脫硝反應器最適合的清灰技術。
 
 脫硝催化劑是SCR脫硝工藝中的核心技術,也是整個脫硝裝置中最關鍵的部件,催化劑的使用效果及壽命是保證整個SCR係統脫硝性能的基礎。目前火電機組脫硝裝置應用最多的SCR催化劑主要分為蜂窩式、板式、波紋板式三種。由於燃煤電廠煙氣中的飛灰含量普遍較高,煙氣進入SCR反應器後,在反應器的進出口、催化劑表麵、內部相關結構表麵會產生不同程度的積灰。
 
   1、選擇性催化還原反應器中積灰的危害主要表現
    1.1、飛灰附著在催化劑的表麵,飛灰中的CaO與SO3反應生成CaSO4,催化劑表麵被CaSO4包圍,將催化劑與煙氣隔絕開,阻止了反應物向催化劑表麵及內部擴散,使催化劑的效能下降。
    1.2、飛灰附著在反應器內部的其它結構上,時間久了結為塊狀,降落在催化劑上,會堵塞催化劑表麵的小孔,引起催化劑鈍化,同樣影響催化劑效能的發揮,同時阻礙了煙氣的流通。
    1.3、SCR反應器內部積灰會增加反應器重量及係統中壓力阻力,係統阻力增大對後續空氣預熱器及除塵器產生不利影響,使除塵器運行阻力相應增大,風機功耗增大。
    1.4、積灰的清除耗費不必要的維修人力及材料費用,造成生產停工周期延長,以及兩次檢修之間的運行時間縮短等問題。
    因此,為防止SCR反應器內積灰,需要采取有效的清灰方式。
 
    2、現有脫硝反應器裝置中的清灰方式為蒸汽吹灰和聲波清灰
    2.1、蒸汽吹灰器一般為耙式吹灰器,由電機帶動可伸縮,介質為高壓蒸汽。
     2.2、聲波清灰是通過發射低頻、高能聲波,在清灰過程中產生振動力,清除設備積灰。
 
    3、聲波清灰的優勢和特點
    聲波清灰是以壓縮空氣作為聲波的能源,把壓縮空氣勢能轉換為低頻聲能,通過空氣介質把聲能傳遞到相應的積灰點,對於浮灰,聲波使其產生受迫振動後處於懸浮硫化狀態,從而被煙氣流帶走;對板結灰渣,聲波對其起到“聲疲勞”的作用,由於聲波振蕩的反複作用,施加於灰、渣的擠壓循環變化的載荷,達到一定的循環應力次數時,灰、渣的結構因疲勞而破壞,然後因重力、或因流體介質將積灰清除出附著體表麵,以達到清灰的作用。聲波清灰器使堆積在催化劑表麵的粉塵鬆脫,這樣氣流就可以將粉塵帶走。其聲波頻率遠高於設備結構的共振頻率,也不會損害催化劑,經常開啟聲波清灰裝置,可以使催化劑免於堵塞,通過合理安排聲波清灰的周期,使灰量處於穩定的低水平狀態,其技術優勢如下:
    3.1、聲波清灰是預防性的清灰方式,阻止灰渣在催化劑表麵形成堆積,保持催化劑的連續清潔,最大限度利用催化劑對脫硝反應的催化活性。
    3.2、聲波清灰是非接觸式的清灰方式,對催化劑沒有磨損,可有效延長催化劑使用壽命,並降低SCR的維護成本。
    3.3、聲波清灰的設備結構簡單,通過聲能量反射、繞射作用於需要清灰的空間,無需龐大複雜的伸縮、旋轉機構,成本遠低於傳統的除灰器。
    3.4、聲波清灰對催化劑沒有任何的毒副作用,長期的運行不會對影響催化劑失效,且沒有對催化劑發生腐蝕和堵塞的危險。
    3.5、聲波清灰頻率段避開了SCR反應器設備結構的固有震動頻率,聲波激勵而產生的設備結構震動很小且不產生機械性磨損。
    3.6、運行維護費用低。