今天讲其他恶劣工况下脱硝催化剂相关选择因素。

脱硝催化剂

1.高含硫工况

燃用高硫份煤种时,会导致烟气中SO2含量增加,即使能保持1%的SO2氧化率,氧化生成的SO3总量仍会较高。SO3会和还原剂氨(NH3)反应生成(NH4)HSO4(ABS)和(NH4)2SO4(AS)。硫酸氢铵是一种极其粘稠的物质,粘附在设备表面极难清除。

如果粘附在催化剂表面,又会继续粘附飞灰颗粒,导致SCR催化剂积灰堵塞。硫酸铵是一种干态的粉状物质,当生成量较多时,会增加烟气中的飞灰浓度,加剧催化剂的磨损,并使催化剂积灰堵塞的风险增大。为了消除或减少(NH4)HSO4对设备的粘附和腐蚀,只能在(NH4)HSO4的露点温度ADP以上喷入NH3,以使生成的(NH4)HSO4呈气态,随烟气流出SCR系统。

根据拉乌尔定律,烟气中(NH4)HSO4的露点温度和气相中SO3、NH3的平衡分压有关,烟气中SO3浓度越高,平衡分压越大,则(NH4)HSO4的露点温度越高。而SCR系统的最低喷氨温度一般要高于(NH4)HSO4的露点温度,最终导致了SCR系统运行温度提高。如果实际烟气温度不高或稍高于要求的最低喷氨温度,则会导致操作弹性降低。

此种工况进行催化剂设计时,一般不会造成催化剂用量增加,但由于最低喷氨温度较高,致使SCR反应器的布置难度增加,或者需要加装省煤器旁路,以提高SCR进口温度。在进行催化剂选型时,应选取具有低SO2氧化率配方设计的催化剂或板式催化剂。

2.垃圾焚烧炉、掺烧生物质燃料工况

垃圾焚烧发电和掺烧市政污泥是解决环境污染和能源危机的较好方案,但是由此也给SCR催化剂的设计、运行提出了更高的要求。因为,垃圾和污泥中的P、Na、K、CaO等使催化剂中毒的元素含量是普通煤质中的数十倍,代用燃料的强毒性使得即使燃用时间很短,也会给催化剂带来较大危害。

我国普遍存在城市生活垃圾和工业垃圾、市政污泥和工业污泥不严格分类的情况,造成使用这一类代用燃料时,烟气及飞灰成分复杂不明确,包含了许多未知的催化剂毒物,极大地限制了对催化剂的化学寿命评价和经济性分析。依据国外经验,进行此类工况的催化剂设计选型时,对催化剂的失活要着重考虑,应留有较多的设计裕量和储备体积。