催化剂种类
形状:zui初开发的催化剂是粒状的。现在为了防止催化剂层被粉末堵塞,减少压力的损失,而采用蜂窝状催化剂。这种催化剂可根据排气中粉末浓度选定格子的间距。图1是蜂窝状催化剂的外观照片
组成:一般,催化剂是由①基材(构成催化剂的骨架) 、②载体(使活性金属成分能够较好的分散合保持的材料)以及③活性金属(起催化作用的成分)构成。但现在使用的蜂窝状催化剂不是用基材的,它是把载体材料本身作为基材制成蜂窝状。表1为催化剂的结构及其功能。
催化剂性能
对催化剂性能影响较大的因素有反应温度、催化剂量、氨的注入量,如图3所示。由于在250～450 ℃(是350～400 ℃) ,催化剂有高活性,通常脱硝反应设定在这个温度范围内。当反应温度不在这个温度范围内时,催化剂的性能将降低,尤其是在高温区域使用时,由于过热促使催化剂的表面被烧结,使催化剂寿命降低。
但是,zui近随着脱硝装置适用范围的扩大,同时也要求催化剂的使用温度范围扩大,如适用于反应温度200 ℃的垃圾焚化炉(袋滤器出口处设置的脱硝装置)的低温催化剂,或者是适用于反应温度超过550 ℃的单循环气轮机(在气轮机出口处设置的脱氮装置)的高温脱硝催化剂，如图2所示。催化剂反应温度的依赖特性是由催化剂的各种活性成分(V2O5、WO3 等)的含有浓度以及比例所决定的。
图2
催化剂量是根据脱硝装置的设计能力和操作要求来决定的,增加催化剂量可以提高脱硝性能。在实际中,催化剂的初期充填量是设计要求的zui适量和使用期间的损失量之和。一般用SV 值[ SV值=处理气体量(m3 (Vn ) /h ) /催化剂量(m3 ) ]来表示催化剂的充填量指标。脱硝反应时,排放气体中的NOx 和注入的NH3 几乎是以1: 1的物质的量之比进行反应,因此在相同的催化剂充填量下,通过增加NH3 的注入量,也会使NH3的泄漏量增加,所以在决定氨浓度和催化剂量时必须考虑对脱硝装置后部机器的影响。
NH3 量的注入指标用注入的NH3 和处理气体中的NOx 的物质的量(容量)之比(NH3 /NOx )表示,一般根据所要求的脱硝装置性能来设定NH3 /NOx。排放气体中含有的其他成分,如水(H2O)、氧气(O2 )等,对脱硝性能仅有很小的影响,而SOX、NOx、N2 则没有影响。但是,因NH3 的注入量是根据NH3 和NOx 的物质的量之比决定的,所以NOx 浓度对NH3 泄漏浓度有影响
催化剂性能随时间的变化
在工业装置实际运行时,随使用时间的增加,催化剂性能的下降是不可避免的,其性能下降的
程度随工业装置运行条件(燃料性质、处理气体温度等)而有所不同。通常是以一定反应条件下的反应速度常数(它随着催化剂种类和反应温度而变化)来评价催化剂。催化剂的性能随着使用时间的增加而下降,当其性质不能满足设计要求时,就需要更换催化剂。催化剂从开始使用到换用时为止的时间被称为催化剂的寿命。但是催化剂的寿命与机械零件的寿命不同,催化剂寿命的长短也有很大差异。工业脱硝中,催化剂寿命随工业装置的种类而有所不同,一般燃煤锅炉为5～6 a,燃油锅炉为7～8 a,燃气锅炉为8～10 a。
对于煤粉炉,我们*脱硝装置选用蜂窝状催化剂,原因如下:
1)在燃煤锅炉的脱硝装置上,蜂窝状催化剂应用zui广泛。
2)同波纹式、板式催化剂相比,蜂窝状催化剂有如下优点,如表2所示。
11.工艺流程简图
