康宁与CERAM催化剂方面的信息.docx

1、康宁与CERAM催化剂方面的信息评定方法评定催化剂质量从以下因素考虑：催化剂活性；最大氨气逃逸量；催化剂寿命；机械稳定性（强度、耐磨性）；适应的灰分，SO2/SO3转换率。催化剂的主要催化活性是它的脱硝活性，这与催化剂结构是蜂窝状还是板状无关。催化剂中添加了不同的金属氧化物以加强催化剂的活性。催化剂的活性可以用一个活性常数K表示，活性常数K受下列因素影响：催化剂材料的物理和化学特性；烟气的化学成分；烟气的温度；以及传质过程（此因素主要取决于烟气流速）。由于催化剂活性随着时间的推移而降低，因此在最初设计时催化剂的表面积要尽量大，这样在催化剂寿命到期时催化剂可以在保证最大氨气逃逸量的同时仍然具有脱

2、硝作用。对于新的催化剂，其活性常数K0较大，只需要它本体面积可满足脱硝效率要求；而对于快到寿命的催化剂，它的活性常数K变小，为了达到同样的脱硝效率，就要增加催化剂表面积。表A 催化剂技术数据项 目催化剂形式 蜂窝式honeycomb间 距（mm）8.2基材TiO2/WO3/V2O5活性物质V2O5催化剂壁厚（mm）0.9单块催化剂孔数18 x 18 =324比表面积（m2/m3）420空隙率（%）76催化剂体积密度（g/m3）580每米催化剂压力降（kPa/m） (24000小时)0.11寿命（hr）24000催化剂机械寿命（hr） 60000(保证值) 100000(期待值)催化剂型号 蜂窝

3、式18 x 1814号每台锅炉反应器数量（个）158号每台锅炉反应器数量（个）214号锅炉每个反应器催化剂层数（层）214号锅炉反应器最初脱硝效率（%）95%14号锅炉每个反应器催化剂体积（m3）13914号锅炉催化剂体积总用量（m3）556每层的模块排列11 x 3每层的模块数（个）33模块的类型CERAM模块的尺寸（mm）1901x 958 x 1640反应器中催化剂的净高度（m） （每层）130014号锅炉反应器的截面尺寸（m2）6 x 1114号锅炉每个反应器的模块数（个） 6614号锅炉模块的重量（kg）145514号锅炉每个反应器模块的总重量（t） 14458号锅炉每个反应器催化剂

4、层数（层）258号锅炉反应器最初脱硝效率（%）9558号锅炉每个反应器催化剂体积（m3）102.858号锅炉催化剂体积总用量（m3）822.3每层的模块排列7 x 4每层的模块数（个）28模块的类型CERAM模块的尺寸（mm）1901 x 958 x 1473反应器中催化剂的净高度（m）113358号锅炉反应器的截面尺寸（m2）7 x 8 58号锅炉每个反应器的模块数（个）5658号锅炉模块的重量（kg）129258号锅炉每个反应器模块的总重量（t）109至加装附加层运行年数（年） 3年或24000小时每个反应器加装催化剂数量（m3）139.4 (1-4#炉)103.1(5-8#炉)加装附加层

5、所需时间（天）30 50 小时加装附加层到第一次更换催化剂时间（年）6更换一层催化剂所需时间（天）80 100 小时烟气流速（催化剂通道内）（m/s） 5.07最低连续运行烟温（C）319最高连续运行烟温（C）480CERAM催化剂信息功能特性(设计值)烟气流量(实际流量) Flue gas flow1933240Nm3/h入口NOX(作为NO2, 湿态, 6% O2) Inlet NOx (as NO2, wet, 6% O2)514.7mg/Nm3出口NOX(作为NO2, 湿态, 6% O2) Outlet NOx (as NO2, wet, 6% O2) 257.3mg/Nm3氨的逃逸(

6、湿态, 6% O2)Ammonia slip (wet, 6% O2) 3ppmSO2/SO3转化率SO2/SO3 Conversion rate1%设计温度Design temperature362CKO 催化剂活性 Catalyst activity as supplied 50Nm/hKE 到寿命后的催化剂活性 KE Catalyst activity at end of life 30Nm/h面速度范围 Area Velocity 11.52Nm/h耐磨强度(质量损失方式) Abrasive strength (weight loss method)20 横向Transversal7k

7、Pa空速Space velocity5321h-1耐磨强度的测试方法（Ceram公司）：采用弗兰克磨损测试机，模块未10100.5 cm，转速50/min，转完后（时间未说）取出，质量损失小于0.2g。 SCR装置需要在锅炉最低稳燃负荷35%BMCR和100%BMCR工况且烟气温度在280380之间的任何负荷条件下持续、安全地运行。如果投标方认为在较低锅炉负荷时催化剂难以达到要求，则投标方推荐一个最低的催化剂投入运行时的锅炉负荷。包括：不需要另外的和非常规的操作或准备，催化剂能以冷态、热态二种启动方式投入运行，特别是在锅炉运行时，催化剂能投入运行而对锅炉负荷和锅炉运行方式不能有任何干扰。催化剂

8、应能在最大和最小污染物浓度之间的任何值下运行，并确保净烟气中NOx的含量符合北京市要求， 设计时考虑留有不小于10%的裕度。 催化剂应能适应锅炉的负荷变动问题，包括负荷变化速度、最小负荷。3.2.3 运行要求。机组年利用小时数5000小时，脱硝系统年运行小时不少于7000小时，催化剂应确保脱硝系统与机组运行方式相匹配，而且符合以下方式负荷 每年小时数100% 400080% 60060% 90040% 1500催化剂的设计使脱硝系统满足下述锅炉负荷波动阶跃负荷变化：负荷CaSO4 堵塞孔隙防碍 NH3 和NOx 的扩散. 但是, CaO 能有助于抑制砒霜的作用:3CaO + As2O3 + O

9、2 - Ca3 (As O4)2 (固态)多数催化剂的配方均包括五氧化二钒 (V2O5) 以增强其反应性钒也是使 SO2 氧化成 SO3的催化剂同时存在 SO3 和 NH3 会导致生成氨盐增加的SO3 会增加生成 H2SO4 的机会 - 产生腐蚀和酸雾 “蓝”烟缕 硫酸氨 (AS)SO3 + 2NH3 +H2O - (NH4)2 SO4小颗粒, 小于10微米有助于细颗粒的排放细和白色高反应性的粉末 (可见羽状物)硫酸氢铵 (ABS)SO3 + NH3 +H2O - NH4HSO4硫酸氢铵是粘性,腐蚀性的物质 沉积在空气预热器上或催化剂上 (在低负荷时)为防止在催化剂上生成硫酸氢铵,要确定最小运

10、行温度并需要有省煤器旁路.催化剂的钝化在SCR的运行过程中，由于下列一个或多个因素，都会使催化剂的活性降低。1) 催化剂的烧结 长时间暴露于450以上的高温环境中可能引起催化剂活性位置（表面积）烧结，导致催化剂颗粒增大，表面积减小，因而使催化剂活性降低。采用钨退火处理，可最大限度地减少催化剂地烧结。2) 碱金属使催化剂中毒 Na、K腐蚀性混合物如果直接和催化剂表面接触，会使催化剂活性降低。反应机理是在催化剂活性位置的碱金属与其它物质发生了反应。对于大多数应用，避免水蒸气的凝结，可排除这类危险的发生。对于燃煤锅炉来说，这种危险比较小，因为在煤灰中多数的碱金属是不溶的。3) 砷使催化剂中毒 砷（A

11、s）中毒主要是由烟气中的气态As2O3引起的。As2O3扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，然后在催化剂的活性位置与其它物质发生反应，引起催化剂活性降低。4) 钙的腐蚀 飞灰中游离CaO和SO3反应，可吸附在催化剂表面，形成CaSO4，催化剂表面被包围，阻止了反应物向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部。5) 催化剂的堵塞 主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。铵盐的形成是由于烟气中的SO2氧化后与水和NH3发生反应，生成硫酸氨和硫酸氢氨。而这些硫酸盐(尤其是硫酸氢氨)可以沉积在催化剂表面而是催化剂失活。可以通过调节气流

12、分布，选择合理的催化剂间距和单元空间，并使进入SCR反应器烟气的温度维持在铵盐沉积温度之上，以降低催化剂堵塞。对于高灰段应用，为了确保催化剂通道通畅，应安装吹灰器。6) 催化剂的腐蚀 主要是由于飞灰撞击在催化剂表面形成的。腐蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。降低腐蚀的措施：采用耐腐蚀催化剂材料，提高边缘强度；利用计算流体动力学流动模型优化气流分布；在垂直催化剂床层安装气流调节装置等。基于上述催化剂钝化和具体工程应用中的一些要求，SCR催化剂必须满足以下条件：1) 在较低的温度和较宽的温度范围，具有较高的活性；2) 具有较高的选择性和较低的SO2/SO3转化率；3) 具有

13、抗SO2、卤素氢化物（HCl）、碱金属、重金属（As）等性能；4) 在温度波动较大时，有良好的热稳定性；5) 机械稳定性好，耐冲刷磨损；6) 压力损失低，7) 可再生能循环使用，成本低。催化剂性能曲线（1）NOx脱除率随烟气中氮氧化物含量变化的曲线（2）催化剂阻力随时间变化曲线（3）脱硝效率随运行时间变化曲线（4）NOx去除率与入口烟气流量的关系（5）NH3消耗量随NOx去除率的变化曲线Chemical composition: According to the fuel analysis, desired pressure drop and required NOx reduction ef

14、ficiency, the Vanadium content is varied in order to have either highly active catalyst (with the disadvantage of high SO2 to SO3 conversion) or less active catalyst (with a low SO2 to SO3 conversion).化学组分：依据燃料分析、期望压降和要求的NOx去除率，通过改变钒的含量以获得具有高活性的催化剂（具有SO2向SO3高转化率的缺点），或者低活性的催化剂（具有SO2向SO3的低转化率）。Surface

15、 of the catalyst: The larger the surface per cubic meter of catalyst, the smaller the volume required to achieve certain performance. In order to have a certain geometric surface the numbers of cells per element are varied.催化剂的表面积：每立方米催化剂的表面积越大，达到一定的性能需要的催化剂体积就越小。为具有一定的几何表面积，每个元件具有的小孔数量是随之变化的。In ord

16、er to optimize the performance of the SCR plant all process parameters as well as the coal and flue gas analysis have to be taken into account. In the case of the coal to be fired in the Gaojing power plant the following parameters draw immediate attention:为了优化SCR装置的性能，需要考虑所有的工艺参数，包括煤和烟气的分析。对于高井电厂的燃

17、煤，以下的参数需要特别的注意： Ash content of the coal is very high The SiO2 content, especially for the check coal is high. This usually means that the ash is rather erosive The Arsenic content is low, and there is still enough CaO in the coal to neutralize the negative effects of the Arsenic. 煤的含灰量很高 SiO2的含量，特别是

18、在校核煤种中很高。这通常意味着飞灰具有相当的磨蚀能力 砷的含量低，所以煤中仍然有足够的CaO来中和砷产生的负效应The chemical composition of the catalyst is a proven one that was specifically adopted for the operating conditions of this power plant. It allows that simultaneously the NOx reduction, the ammonia slip and the SO2/SO3 conversion rate guarantee

19、s will be fulfilled. 催化剂的化学组分经验证是符合这个电厂的运行条件的。它同时完全满足脱硝效率、氨逃逸率以及SO2/SO3转化率等保证值。The very high dust content of the flue gas makes a big pitch selection mandatory, otherwise the catalyst will get plugged in the shortest period of time. Considering the erosiveness of the ash and the high dust concentrat

20、ion, pluggage would inevitably cause erosion damage. Therefore we decided to choose catalyst with 18x18 cells. The high SiO2 content does not allow to use a thin walled catalyst, it would get damaged quickly by erosion. Therefore 0.9mm wall thickness was selected as the right choice.烟气中非常高的含灰量使得必须选择

21、大孔径的催化剂，否则，催化剂将在最短的周期内发生堵塞。考虑到飞灰和高粉尘浓度的磨蚀，堵塞会不可避免地造成磨蚀危害。因此，我们决定选择催化剂的孔数为1818。高SiO2含量不允许使用薄壁催化剂，它将很快因为磨蚀而被损坏。因此，催化剂的壁厚选择为0.9mm。Given the chemical composition of the catalyst and the flue gas properties we can use the feed back from about 40000m of catalyst that we have delivered so far to predict the deactivation rate in the specific environment of the Gaojing power plant. The catalyst is designed to fulfill all guarantee values for at 24000 operating hours. It will be mechanically intact for 60000 operating