今天继续讲高飞灰工况下脱硝催化剂相关选择因素。
脱硝催化剂
1.薄壁型和标准型催化剂的选择
薄壁型催化剂由于壁厚要比标准型催化剂平均小25%以上,相同孔数时,其孔径要比标准型大5%左右,烟气及飞灰的通过性较好,几何比表面积大,所需工程用量较少。国际上某些知名的催化剂制造商比较推崇薄壁型催化剂,国内一些公司也倾向于选择薄壁型催化剂。但是否选用薄壁型催化剂,最重要的依据是飞灰硬度及组成。
当飞灰中SiO2与Al2O3的含量比在2:1左右时,飞灰硬度较大,对催化剂的冲击磨损较严重。如果选用薄壁型催化剂,可能会因磨损严重,发生局部断裂,甚至堵塞。催化剂内壁的磨失减薄是造成催化剂磨损强度下降的主要原因,内壁磨失量占催化剂总磨失量的60%左右。
我国大多数火电机组燃烧工况恶劣,催化剂的再生需求远远大于国外。选型时,不仅要考虑化学寿命期内充足的机械强度,还应考虑催化剂再生所必须的机械强度。在高飞灰条件下,催化剂采用端部硬化,薄壁型催化剂内部通道还存在磨损造成的断裂风险,当硬化部位后的内壁断裂后,就会发生催化剂顶端的塌陷并造成严重堵塞。
一般而言,内壁厚越小,机械破损的风险越高,此类风险并不因端部硬化而缓解。根据我公司的经验,当飞灰浓度超过30g/Nm3时,应选用标准型,壁厚大于1.0mm的催化剂,才能完全满足设计要求的化学寿命和机械寿命,且不会发生积灰堵塞及磨损断裂的危险。
2.不同生产工艺催化剂的选择
高飞灰工况下,催化剂的端部和内壁磨损都会较严重,对于采用浸渍或表面涂覆工艺生产的催化剂,活性组分仅分布在表面,发生磨损后,活性组分丧失较多,活性下降会很快。因此,应尽可能选用活性组分内外完全均一的催化剂。
3.催化剂孔内流速的选择
在超过40g/Nm3的高飞灰工程中,建议催化剂孔内流速可以设计得高一些,约7～8m/s较适宜,利用较高的孔内流速达到一部分吹灰效果。高钙煤燃烧后飞灰粒径更小,粘度更高,也更易产生催化剂积灰,在孔内流速的选取上更应慎重。
但是较高的孔内流速也会带来不利影响。在同样的催化剂用量下,孔内流速较高,意味着烟气和催化剂接触反应的时间较短,脱硝效率较低。或者说,达到同样的脱硝效率,当孔内流速较高时,需要的催化剂用量会相对增加。另外,较高的孔内流速也会造成催化剂磨损加剧,不利于机械强度的保持。
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