脱硝催化剂再生技术及应用
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SCR脱硝催化剂再生技术的发展及作用分析摘要:随着我国城市化建设进程的持续推进,各地区汽车数量的增长速度及火电厂等行业的发展速度也越来越快,这也导致氮氧化物(NO x)的污染问题日益严重。
而SCR脱销催化剂是现阶段控制NO x排放最成熟、最有效的方式之一,能够使NO x 脱除率达到90%以上。
但随着SCR脱销催化剂使用时间增长,其脱除率也逐渐降低,主要原因是催化剂的活性下降了,为改善这一情况,SCR脱硝催化剂再生技术应运而生。
基于此,本文将围绕SCR脱硝催化剂再生技术的发展及作用展开详细分析与探究,以供相关研究人员参考。
关键词:SCR脱硝催化剂;再生技术;发展;作用1.SCR脱硝催化剂再生技术的基本概述1.1SCR脱硝催化剂再生技术SCR脱硝催化剂是一种通过催化反应去除烟气中二氧化氮(NOx)的技术,其中SCR(Selective Catalytic Reduction)即选择性催化还原,它是一种利用催化剂将氨或尿素洒入烟气中,与NOx发生氧化还原反应,从而将其转化为氮气和水蒸气的技术。
而SCR脱硝催化剂再生技术是指使用特定的物料和设备对脱硝催化剂进行再生,以恢复催化活性,从而达到减少脱硝催化剂替换次数,降低运行成本的目的。
它具有催化剂利用率高、操作方便、减少运行成本等优势特征,其缺点则是再生时间相对较长、安全问题需要特殊关注等。
1.2SCR脱硝催化剂再生技术的发展现状目前,SCR脱硝催化剂再生技术在国内外的应用越来越广泛,且不断向着更高效、更可持续的方向发展。
国外的一些发达国家对SCR催化剂再生技术的应用比较成熟,尤其是在酸碱液处理再生、热处理还原爱生等方面具有十分突出的研究成果,且将该技术广泛应用于石化、冶金、火力发电等领域。
我国目前已经形成了一套完整的SCR脱硝技术方案,SCR催化剂成为市场上的热门产品之一,同时国内许多科研机构、企业也在加强对该技术的研究和应用。
比如国内某些有实力的企业已研制出一种新型的SCR催化剂再生技术,该技术采用现场化学浸泡再生法,使催化剂再生效果显著,且寿命稳定。
脱硝催化剂的失活机理及其再生技术崔恒祥摘㊀要:当前废弃脱硝催化剂的合理处置成为亟待解决的问题㊂如何利用废弃脱硝催化剂中有价金属成为研究的主要方向之一,但是当前一些处理工艺基本处于实验室阶段,处理成本高及回收金属初度不足成为研究者面临的主要问题㊂降低废弃脱硝催化剂中有毒金属元素含量,将其作为普通固废处理同样是废弃脱硝催化剂无害化处理发展方向之一㊂鉴于此,文章主要分析脱硝催化剂的失活机理及其再生技术㊂关键词:脱硝催化剂;失活;再生技术一㊁引言NOx作为复合型大气污染的主要一次性污染物,是造成光化学烟雾㊁酸雨㊁臭氧层破坏等环境问题的主要原因之一,同时,严重危害人体健康㊂选择性催化还原(SCR)技术因其NOx去除率高㊁二次污染小等优点而成为国内外广泛应用的脱硝技术㊂随着我国绝大多数燃煤电厂的脱硝改造完成,SCR脱硝技术正逐步向钢铁㊁水泥㊁玻璃等非电行业覆盖,其中烧结机作为钢铁行业NOx的最大排放源受到广泛关注㊂二㊁SCR脱硝催化剂的组成及其作用SCR脱硝催化剂最早是由Pt,Rh,Pd等贵金属作为活性物质组成,其活性温度较低且有效的温度区间较窄,通常小于300ħ㊂这类贵金属催化剂不仅成本高昂,而且易发生硫中毒,因此限制了它的使用范围㊂之后金属氧化物基催化剂以其优异的性能和更低的价格被作为新一代的SCR脱硝催化剂,主要以V2O5,WO3,Fe2O3,NiO,CuO,MoO3等金属氧化物作为活性组分㊂目前在燃煤电厂尾气脱硝工序中常用采用锐钛矿型TiO2为载体的钒类催化剂,其主要成分占比如表1所示㊂表1㊀V2O5/TiO2系催化剂中各活性组分含量活性组分TiO2V2O5WO3/MoO3SiO2+Al2O3其他质量百分数/wt%80% 85%1%5%10%<3%三㊁脱硝催化剂的失活及原因分析(一)堵塞失活在SCR系统运行的过程中,受运行条件的影响,会出现催化剂表面堵塞的情况,从而降低了系统的效率㊂引起催化剂表面堵塞的原因一般分以下两种:(1)煤燃烧产生了大量的飞灰,会引起催化剂空隙堵塞;(2)烟气中存在SO2,所有未反应的NH3都将可能与SO2反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4㊂生成的硫酸盐为亚微米级的微粒,易于附着在催化转化器内或者下游的空气预热器以及引风机内㊂飞灰在催化剂表面的沉积速度较慢,通过周期性地声波吹灰或蒸汽吹灰可将飞灰及时除去,近些年的解决方法主要是对设备管理与运行方面的改良㊂针对SO2造成的堵塞失活的研究较多,对于负载在表面催化剂的硫酸盐,会引起催化剂空隙消失,比表面积大幅降低,V价态变化,覆盖活性位点,并有其他的杂质沉积在催化剂表面㊂这类失活在以上三类催化剂中都比较常见,而且往往与反应温度有关,故在今后的研究中,可以根据反应温度对SO2的影响来探求新的催化剂再生技术㊂(二)中毒失活SCR脱硝催化剂中毒一般是反应原料中含有的微量杂质使催化剂的活性㊁选择性明显下降或丧失㊂中毒失活主要发生在分子筛催化剂和金属氧化物催化剂中㊂P㊁Zn中毒失活一般易发生于分子筛催化剂中㊂I.Lezcano-Gonzalez等研究了P㊁Ca㊁Zn㊁Pt对分子筛型催化剂Cu-SSZ-13化学失活的影响㊂结果表明,P中毒的影响至关重要,完全抑制了催化活性(即位点阻挡㊁分子筛骨架破裂㊁CuO形成和减少孤立Cu2+数量)㊂Ca㊁Zn引入带来不显著下降的活性影响,主要是孔阻塞㊂另外,Zn使催化剂失活的主要原因是Zn导致Cu2+形成量下降㊂Pt强烈影响催化剂的选择性而使之失活,根本上是由于Pt物质的高氧化性,高度促成N2O和NO2的形成,根据NH3-SCR反应机理可知,脱硝效果随之降低㊂四㊁脱硝催化剂的再生技术(一)水洗再生水洗液中金属元素含量的变化情况见表1㊂由表1可见:随着水洗时间的延长,水洗液中各金属含量均逐渐增加,其中K含量增加明显,水洗30min时达到138.8mg/L;Ca在30min时达到72.1mg/L;水洗使活性物质V出现一定量的流失,30min时水洗液中V含量达到65.3μg/L;水洗对As的去除效果不明显㊂表1㊀水洗液中金属元素含量的变化情况水洗时间/minρ(K)/(mg㊃L-1)ρ(Ca)/(mg㊃L-1)ρ(V)/(μg㊃L-1)ρ(As)/(μg㊃L-1)00.40.2未检出未检出535.533.413.94.771045.228.219.54.971580.135.926.47.8020117.849.641.310.9025124.257.660.711.7730138.872.165.312.13清水再生催化剂的氧化物含量见表2㊂由表2可见,与失活催化剂相比,清水再生催化剂的K2O含量明显减少,CaO和As2O3含量也有一定量下降,说明水洗可将催化剂表面的碱金属和碱土金属成分以及飞灰溶解于水中而去除㊂261技术与检测Һ㊀表2㊀清水再生催化剂的氧化物含量w,%试样V2O5AS2O3K2OCaO失活催化剂0.4640.0430.0611.116清水再生催化剂0.4330.0400.0220.984㊀㊀(二)酸洗再生酸洗液中金属元素含量的变化情况见表3㊂由表3可见:酸洗液中的碱金属和碱土金属质量浓度很低,且变化很小,但V有明显的溶出,相比水洗30min时的65.3μg/L,酸洗的溶出量达到19.1mg/L;酸洗对As的溶出量也大幅提高㊂酸洗再生催化剂的氧化物含量见表4㊂由表4可见:相比于清水再生催化剂,酸洗再生催化剂的K2O含量和CaO含量均有一定程度的减少,As2O3含量明显减少㊂可见水洗主要去除碱金属,酸洗主要去除As2O3,但酸洗同时也造成部分V流失,需要对催化剂进行活性组分的补充㊂表3㊀酸洗液中金属元素含量的变化情况酸洗时间/minρ(K)/(mg㊃L-1)ρ(Ca)/(mg㊃L-1)ρ(V)/(μg㊃L-1)ρ(As)/(μg㊃L-1)36.044.097.128956.012.798.7317107.144.4512.7538156.992.7215.4576207.032.8317.36.40257.113.1118.8683307.163.2519.1697表4㊀酸洗再生催化剂的氧化物含量w,%试样V2O5AS2O3K2OCaO清水再生催化剂0.4330.0430〛0.0220.984酸洗再生催化剂0.3120.0130.0180.842㊀㊀(三)V再生将酸洗再生催化剂置于质量浓度为2g/L的偏钒酸铵溶液中,浸渍1h后取出,在烘箱中于120ħ下干燥2h,再放入500ħ马弗炉中焙烧3h,如此重复2次,得到V再生催化剂㊂再生催化剂的主要物化性质见表5㊂由表5可以看出,V再生催化剂中的主要活性组分V2O5的质量分数为1.07%,接近新鲜催化剂的水平㊂催化剂失活后,比表面积㊁孔体积和孔径均明显下降,V再生后,催化剂的主要物化性质达到新鲜催化剂95%以上的水平㊂表5㊀V再生催化剂的主要物化性质物化性质再生催化剂新鲜催化剂失活催化剂V2O5质量分数/%1.071.130.45比表面积/(m2㊃g-1)58.561.030.0孔体积/(mL㊃g-1)0.220.230.19孔径/nm14.114.713.2五㊁结语虽然脱硝催化剂再生及无害化处理技术已经发展多年,但是成本仍然居高不下,高昂的废弃脱硝催化剂的处理费用给生产企业发展造成很大影响㊂还需要进一步研发相关关键技术,确保催化剂的成分配方绿色㊁高效㊁结构强度耐腐性优异,合理科学控制优化运行参数及状态,降低脱硝催化剂再生费用,提高有价金属回收纯度,开发废弃脱硝催化剂用途以及实现再生处理的规模化推广应用,将成为未来脱硝领域发展的主要方向㊂参考文献:[1]周惠,黄华存,董文华.SCR脱硝催化剂失活及再生技术的研究进展[J].无机盐工业,2017,49(5):9-13.[2]沈艳梅,魏书洲,崔智勇.造成SCR脱硝催化剂失活的关键物质及预防[J].中国电力,2016,49(4):1-5.作者简介:崔恒祥,大唐环境产业集团股份有限公司吕四港项目部㊂(上接第161页)㊀㊀(四)影像迭代裁剪数字正射影像的裁剪主要是将图幅接合表中的各图幅作为裁剪要素,利用裁剪(Clip)工具分别对正射影像进行裁剪㊂ArcGISModelBuilder模型构建器中提供的要素选择(IterateFeatureSelection)迭代器为影像的批量裁剪提供了捷径㊂要素选择迭代器将图幅结合表作为输入要素,将Name字段作为迭代分组字段完成每个图幅的迭代㊂对于裁剪后分幅影像利用迭代器每次迭代获取的Value值,构建行内变量来命名分幅影像,其名称为%Value%.tif㊂四㊁批量分幅的实现利用ArcGISPython及ModelBuilder进行批量分幅处理,其目的是为了提高正射影像分幅的自动化程度㊁提升工作效率,减少人为干预㊂通过上述批量分幅的过程分析,只需要将创建好的创建图幅接合表脚本工具㊁图幅接合表优化模型以及迭代裁剪模型再次利用ModelBuilder模型构建器连接起来,设定必要的模型参数即可完成数字正射影像的一键化批量分幅操作㊂五㊁结语文章基于ArcGIS平台,利用Python脚本语言和Model⁃builder模型构建器开发构建了影像批量分幅模型,实现了数字正射影像的批量化分幅及图幅接合表的自动化生成,减少了大量的重复性劳动,提高了工作效率,保证了影像分幅的准确性,同时,也为更多的自动化㊁流程化以及批量化的处理工作提供参考㊂参考文献:[1]熊明,王春秀等.‘山地城市影像地图集“的影像分幅裁切比较研究[J].北京测绘,2014(2):63-66.[2]侯辉娇子,林旭芳.基于ArcGIS平台的遥感影像快速分幅方法[J].测绘通报,2014(S2):179-181.作者简介:陈涛,苏州工业园区测绘地理信息有限公司宿迁分公司㊂361。
废旧脱硝催化剂再生脱硝催化剂(也称为脱硝催化剂)用于工业生产中的脱硝过程,能够有效减少大气中硝酸盐的排放,保护环境。
然而,长期使用后,脱硝催化剂会逐渐失去活性,导致脱硝效率下降,最终需要更换。
大量废旧脱硝催化剂的处理成为环境保护和资源回收利用的一项重要任务。
目前,废旧脱硝催化剂再生技术得到了广泛关注。
再生技术可以将失活的催化剂恢复活性,延长其使用寿命,降低生产成本,并且对环境友好。
下面将介绍几种常见的废旧脱硝催化剂再生方法。
热处理再生法热处理再生法是较为常用的一种方法。
首先,将废旧脱硝催化剂进行预处理,去除其中的杂质和毒害物质。
然后,将催化剂置于高温环境中,进行热处理,以去除催化剂表面的积垢和活性物质的固聚。
热处理会使催化剂结构发生改变,从而恢复其活性。
这种方法具有简单、经济的优点,可以循环使用废旧脱硝催化剂,节约资源。
高温氨解再生法高温氨解再生法是另一种常见的再生方法。
该方法利用氨解反应将废旧脱硝催化剂上的硝酸盐还原成氮气。
具体操作步骤如下:首先,将废旧催化剂放入高温反应器中,加入适量的氨气。
然后,在恰当的温度和压力下进行氨解反应,使硝酸盐转化为氮气和水蒸气。
最后,通过分离和净化,得到纯净的氮气。
这种方法能够高效地回收废旧催化剂中的有价值物质,并减少对环境的污染。
机械剥离再生法机械剥离再生法是一种将废旧脱硝催化剂进行物理处理并恢复活性的方法。
该方法通过机械剥离的方式将催化剂表面的积垢、覆盖物和固聚物等物质去除,使催化剂表面重新暴露出新鲜的活性物质。
这种方法简单易行,不需要添加化学试剂,对环境友好,可以有效延长催化剂的使用寿命。
酸洗再生法酸洗再生法是利用酸性溶液对废旧脱硝催化剂进行处理的方法。
首先,将废旧催化剂浸泡在酸性溶液中,溶解和去除催化剂表面的杂质和积垢。
然后,经过中和、洗涤等工序,得到清洁的催化剂。
酸洗再生法能够迅速恢复催化剂的活性,效果显著,但需要合理选择酸性溶液,以避免对环境产生不良影响。
脱硝催化剂是用于减少尾气中氮氧化物(NOx)排放的一种技术。
在使用过程中,脱硝催化剂会逐渐失效,需要进行再生以恢复其催化性能。
以下是八种常见的脱硝催化剂再生过程:1.热空气再生(Hot Air Regeneration):通过将热空气通入催化剂床层,提高催化剂温度,使其表面吸附的积碳燃烧,从而清除催化剂上的碳积物。
2.直接电阻加热再生(Direct Resistance Heating Regeneration):利用电流通过催化剂层产生的电阻加热效应,使催化剂温度升高,达到清除积碳的目的。
3.蒸汽再生(Steam Regeneration):通过向催化剂床层喷入蒸汽,利用蒸汽的高温和波动压力,清除催化剂上的碳积物。
4.氨气再生(Ammonia Regeneration):将氨气注入催化剂床层,在高温下与催化剂表面的碳积物反应生成氮气和水蒸气,清除催化剂上的碳积物。
5.氢气再生(Hydrogen Regeneration):将氢气通入催化剂床层,在高温下与催化剂表面的碳积物反应生成甲烷和水蒸气,清除催化剂上的碳积物。
6.氧气再生(Oxygen Regeneration):向催化剂床层供应纯氧气或含氧量较高的气体,利用氧气的高温燃烧作用清除催化剂上的碳积物。
7.催化燃烧再生(Catalytic Combustion Regeneration):在催化剂床层中引入一定量的燃料,通过催化燃烧的方式提高催化剂温度,清除催化剂上的碳积物。
8.生物再生(Biological Regeneration):利用特定的微生物,在适宜的环境条件下,通过生物降解作用清除催化剂上的碳积物。
这些再生过程可以根据具体的脱硝催化剂类型和工艺要求进行选择和调整。
不同的再生方法具有各自的优缺点,需要综合考虑成本、能耗、排放等因素进行决策。
SCR烟气脱硝催化剂再生技术简介目录1. 概述2. 催化剂再生技术2.1 水洗再生2.2 热再生2.3 热还原再生2.4 酸液处理3 催化剂再生技术应用3.1 工程实例4. 催化剂再生成本分析1. 概述在SCR系统运行过程中,催化剂的安装并不是一劳永逸的,由于烟气中各种物理化学条件的影响,催化剂的活性会逐渐降低,甚至失活。
引起催化剂失活的原因有烧结、堵塞,中毒和磨蚀等,其中堵塞和中毒是引起失活的主要原因。
堵塞失活主要是由于烟气中的细小颗粒物聚集在催化剂的表面和小孔内,阻碍了反应物分子到达催化剂表面造成的,最常见的堵塞物为铵盐和硫酸钙,将反应器温度维持在铵盐沉积温度之上,可有效减轻铵盐堵塞,因而在高飞灰情况下,硫酸钙引起的堵塞是使催化剂失活的主要原因,为了减轻硫酸钙的堵塞,还必须进行周期性的吹灰;在低飞灰情况下,催化剂活性降低的主要原因是中毒,其中又以碱金属(K、Na)、砷、和磷等是引起的中毒为主,对于燃烧生物质的锅炉来说,碱金属中毒现象比较严重,而砷中毒在液态排渣锅炉中较常见。
2. 催化剂再生技术催化剂再生分为现场再生和拆除再生。
对于失活不严重的催化剂,可采用现场再生,现场再生一般采用去离子水或纯水冲洗催化剂,清除催化剂上附着的飞灰和可溶性金属离子,该方法简单易行,费用低,可延长催化剂的使用寿命,但只能恢复部分的活性,目前在欧美国家的燃煤电站,定期现场清洗已成为SCR 系统管理方案中一个必不可少的部分;对于失活严重的催化剂,必须从反应器中拆除,送往专门的公司进行再生,拆除后再生的方法有:水洗再生、热再生、热还原再生、酸液处理。
2.1 水洗再生水洗再生过程如下:水洗再生过程如下:首先通过压缩空气冲刷,然后用去离子水冲洗,最后再用压缩空气干燥。
水冲洗过程可以冲洗溶解性物质以及冲刷掉催化剂表面的部分颗粒物,对于一些难清洗的附着物(如硫酸钙),可将催化剂模块放入超声波振动设备中进行深度清洗。
水洗再生过程简单有效,用此方法处理的催化剂活性能从50%恢复到83%左右。
燃煤烟气脱硝失活催化剂再生及处理方法
燃煤烟气脱硝失活催化剂的再生及处理方法主要包括以下步骤:
1. 催化剂的再生:催化剂的再生主要包括物理再生和化学再生两种方法。
物理再生主要是通过清洗、打磨等方式去除催化剂表面的积灰和杂质,恢复催化剂的活性。
化学再生则是通过特定的化学反应,使催化剂表面形成新的活性物质,从而恢复催化剂的脱硝性能。
2. 催化剂的处理:对于无法再生的催化剂,可以通过焚烧、掩埋等方式进行处理。
其中,焚烧是一种较为常见的处理方式,可以将催化剂中的有害物质在高温下氧化分解,生成无害的物质。
同时,对于催化剂中含有的有价金属,可以进行回收利用。
需要注意的是,燃煤烟气脱硝失活催化剂的再生及处理是一项技术性较强的工作,需要由专业的技术人员进行操作。
同时,在再生及处理过程中,需要严格遵守相关的环保法规和标准,确保处理后的污染物能够达到排放要求。
废弃脱硝催化剂回收再生技术装备的自动化与智能化发展随着环境保护意识的逐渐增强,废弃脱硝催化剂回收再生技术装备的自动化与智能化发展成为工业界的热门话题。
废弃脱硝催化剂回收再生技术意味着能够将废弃的脱硝催化剂进行回收再利用,从而减少资源浪费和环境污染。
本文将从技术装备的自动化与智能化两个方面,讨论废弃脱硝催化剂回收再生技术的发展现状和未来趋势。
首先,技术装备的自动化是废弃脱硝催化剂回收再生技术的重要发展方向之一。
自动化技术的应用可以提高回收再生过程的效率和准确性。
目前,一些传统的回收再生技术需要人工操作,存在人为因素的影响,而自动化技术可以减少人为干预,提高生产线的稳定性和连续性。
例如,利用自动化设备可以实现废弃脱硝催化剂的输送、清洗、干燥、分选等环节的自动化处理,大大减少了人工操作的弊端。
自动化技术还可以配备传感器和监控系统,实时监测废弃脱硝催化剂回收再生过程中的温度、压力、浓度等参数,及时发现和处理异常情况。
因此,技术装备的自动化是实现废弃脱硝催化剂回收再生的关键。
其次,技术装备的智能化也是废弃脱硝催化剂回收再生技术发展的重要趋势之一。
智能化技术的应用可以提高回收再生过程的精确度和可控性。
随着人工智能技术的快速发展,智能化设备可以通过学习和优化算法,对废弃脱硝催化剂进行快速识别和分类,实现高效的回收再生处理。
例如,利用计算机视觉和机器学习技术,可以实现对废弃脱硝催化剂颗粒形状、颜色、大小等特征的自动识别和分类,提高回收再利用的效率和利用率。
同时,智能化技术还可以和大数据分析相结合,对废弃脱硝催化剂回收再生过程中的数据进行实时监测和分析,优化回收再生工艺,提高资源利用效率。
然而,目前废弃脱硝催化剂回收再生技术装备的自动化和智能化发展还面临一些挑战。
首先是技术成本的问题。
自动化和智能化设备需要高科技的支持和大量的投入,导致技术成本较高。
这对于一些中小型企业来说可能是一个不小的负担,限制了技术装备的普及和应用。
烟气脱硝催化剂再生技术及其应用一、前言烟气脱硝是环保领域中的重要技术之一,它可以有效地降低燃煤发电厂等工业生产过程中NOx的排放量。
然而,在脱硝过程中,催化剂会逐渐失活,需要进行再生。
本文将介绍烟气脱硝催化剂再生技术及其应用。
二、烟气脱硝催化剂再生技术1. 催化剂失活原因在烟气脱硝过程中,催化剂会受到许多因素的影响,导致其逐渐失活。
主要原因包括:(1)SO2的存在:SO2会与催化剂表面上的活性组分发生反应,形成不活性物质。
(2)水汽的存在:水汽会抑制NOx与NH3的反应,从而降低催化剂效率。
(3)粉尘颗粒:粉尘颗粒会堵塞催化剂孔道,降低其表面积和活性。
(4)高温:高温会使得催化剂表面上的活性组分被破坏,从而导致其失活。
2. 再生技术为了解决催化剂失活的问题,需要对其进行再生。
目前常用的再生技术主要有以下几种:(1)热氧化法:将失活的催化剂置于高温、氧气环境中进行热氧化处理,使得表面上的不活性物质被氧化分解,从而恢复催化剂活性。
(2)蒸汽再生法:将失活的催化剂置于高温、高湿度环境中进行蒸汽处理,从而使得NOx和SO2等物质被蒸发出去,恢复催化剂活性。
(3)超声波再生法:利用超声波的作用,在水溶液中加入适量的还原剂和表面活性剂,使得催化剂表面上的不活性物质被还原分解,并且通过表面活性剂的作用使得其重新分散在水溶液中。
三、应用案例1. 江苏海门电厂江苏海门电厂是一家大型燃煤发电厂,其NOx排放量一直是环保部门关注的重点。
为了降低NOx排放量,该电厂采用了SCR技术进行脱硝。
然而,由于催化剂失活,SCR系统的效率逐渐下降。
为了解决这一问题,该电厂采用了热氧化法对催化剂进行再生。
经过再生处理后,SCR系统的效率得到了明显提高。
2. 河北唐山钢铁厂河北唐山钢铁厂是一家大型钢铁企业,其烟气中含有大量的SO2和NOx等有害物质。
为了降低烟气排放量,该企业采用了SNCR技术进行脱硝。
然而,在使用过程中,催化剂会逐渐失活,从而影响脱硝效果。
SCR脱硝催化剂再生技术的发展及应用SCR脱硝催化剂是一种重要的大气污染治理技朧,主要用于减少燃煤电厂和柴油发动机等工业设施排放的氮氧化物(NOx)污染物。
在SCR脱硝过程中,氨气(NH3)作为还原剂与NOx在催化剂的作用下发生反应,生成氮气(N2)和水(H2O),从而实现降低NOx排放的目的。
然而,随着SCR脱硝技术的广泛应用,催化剂表面会逐渐积累吸附物和活性物质,使得催化剂活性逐渐降低,因此需要对催化剂进行再生。
SCR脱硝催化剂再生技术的发展主要包括物理方法、化学方法和生物方法三大类。
物理方法主要是通过高温氧化还原(HTOR)处理,将积碳、硫和钾等物质氧化还原为无害物质,恢复催化剂的活性。
化学方法主要是采用酸洗法或溶剂法,通过将催化剂浸泡在酸溶液或溶剂中,去除积碳和硫等物质,然后再进行还原处理。
生物方法则是利用微生物对催化剂进行降解处理,将积碳和硫等物质降解为无害物质,从而恢复催化剂的活性。
随着SCR脱硝催化剂再生技术的不断发展,其应用范围也在逐渐扩大。
目前,SCR脱硝催化剂再生技术已经广泛应用于燃煤电厂、燃气锅炉、石油化工等工业领域,有效降低了NOx排放量,保护了环境。
在未来,随着环保要求的不断提高,SCR脱硝催化剂再生技术将会进一步完善和推广,成为治理大气污染的重要手段之一值得注意的是,虽然SCR脱硝催化剂再生技术在大气污染治理中具有重要意义,但在实际应用中仍存在一些挑战和问题。
首先,催化剂再生成本较高,需要经济上的支持。
其次,高温氧化还原处理可能导致催化剂结构破坏和活性降低。
同时,催化剂再生处理过程中的废水废气处理也需要考虑,以避免对环境造成二次污染。
为了更好地应对这些挑战和问题,未来可以进一步深入研究SCR脱硝催化剂再生技术,提高再生效率,降低成本,减少再生过程对催化剂性能的影响。
同时,加强催化剂再生技术与环保法规政策的结合,促进技术应用和推广。
通过不断创新和改进,SCR脱硝催化剂再生技术将更好地为大气污染治理做出贡献,保护人类健康和环境安全。
再生脱硝催化剂再生脱硝催化剂是一种用于处理烟气中氮氧化物(NOx)的重要技术。
它可以有效地降低工业废气、汽车尾气等中的NOx排放量,减少对环境的污染。
再生脱硝催化剂的研发和应用已成为环保领域的热点之一。
再生脱硝催化剂是一种可以循环使用的催化剂,它能够在一定的温度和气氛条件下催化氨(NH3)与NOx反应生成氮气和水蒸气。
这种催化剂通常由多种金属氧化物组成,如铜、铁、钨等。
此外,再生脱硝催化剂还可以在低温下活化,提高其催化性能。
再生脱硝催化剂的工作原理是基于氨选择性催化还原(NH3-SCR)反应。
在催化剂表面,NOx与氨发生反应生成氮气和水蒸气。
这个过程是在催化剂表面上的活性位点上进行的,需要适当的温度和气氛条件。
通过调节催化剂的成分和结构,可以优化催化剂的催化性能,提高脱硝效率。
再生脱硝催化剂的研发和应用为减少大气污染做出了重要贡献。
在工业生产和汽车尾气处理中,再生脱硝催化剂被广泛应用。
它不仅能够有效降低NOx排放量,还能减少其他有害物质的排放,对改善空气质量具有重要意义。
然而,再生脱硝催化剂在实际应用中还存在一些问题。
首先,催化剂的活性会随着使用时间的增加而降低,需要定期更换或再生。
其次,催化剂在高温条件下容易受到硫化物等有害物质的中毒,降低催化活性。
因此,提高催化剂的稳定性和抗中毒能力是当前研究的重点。
为了解决这些问题,研究人员正在不断改进再生脱硝催化剂的性能。
他们通过改变催化剂的成分和结构,优化催化剂的催化活性和稳定性。
此外,还有人在催化剂表面修饰上下功夫,以提高催化剂的抗中毒能力。
这些努力将进一步推动再生脱硝催化剂的发展和应用。
总的来说,再生脱硝催化剂是一种重要的环保技术,可以有效降低工业废气、汽车尾气等中的NOx排放量。
随着研究的深入和技术的不断改进,再生脱硝催化剂的性能将得到进一步提升,为改善空气质量和保护环境做出更大的贡献。
希望未来能有更多的创新和突破,推动再生脱硝催化剂技术的发展。
22技术与工程应用Technology & Engineering Application王春兰1,宋 浩2,韩东琴2(1.中国环保机械行业协会,北京 100823;2.苏州华乐大气污染控制科技发展有限公司,江苏 苏州 215027)摘 要:催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心,其成本占整个SCR烟气脱硝系统投资成本的40%甚至更多。
催化剂的性能直接决定了SCR烟气脱硝系统的脱硝效率和氮氧化物排放量、氨逃逸量、SO 2/SO 3转化率、系统压力、电能消耗、还原剂消耗等,一般工业应用的SCR催化剂的使用寿命为2.4万小时,逾期需要及时更换或进行再生。
文章介绍了SCR脱硝催化剂再生技术的发展现状,分析了国内SCR催化剂再生技术的发展前景,并列举了催化剂再生技术的应用案例。
关键词:选择性催化还原法(SCR);催化剂再生;烟气脱硝中图分类号:TQ426 文献标志码:A 文章编号:1006-5377(2014)04-0022-04前言我国一次能源消耗呈现逐年递增的趋势,预计到2050年,我国一次能源需求量将达到6657.4万吨[1]。
据2012年BP统计,中国消耗了全球49.6%的煤炭,位于世界第一,且在未来相当长时期内, 中国以煤为主的能源供应格局不会发生根本性改变,煤在总能源中比重很难低于50%。
中国80%以上的煤炭直接或间接用于燃烧,生成了大量SO 2、NO x 、Hg等多种烟气污染物,造成严重的大气污染问题。
就火电厂来说,二氧化硫和氮氧化物的排放量占了全国工业污染物总排放量约50%以上,其中又以氮氧化物排放比例最高[2]。
选择性催化还原法(Selective C atalytic R eduction,SCR )是目前控制NO x 排放最成熟、最有效的方法[3]。
该方法是SCR脱硝催化剂再生技术的发展及应用在一定温度和催化剂作用下,利用氨做还原剂可选择性地将NO x 还原为氮气和水的方法[4],可使NO x 脱除率达到90%以上,该法已在全球范围内得到广泛应用[5]。
废旧脱硝催化剂再生工艺及工程案例脱硝催化剂在火电厂SCR脱硝技术中占据重要比重,不仅加装的费用占总投资的近40%,且催化剂性能的好坏直接影响脱硝的效率。
本文系统综述了催化剂中毒失活的物理及化学机制、再生方法及工艺,并结合大唐南京环保科技有限责任公司SCR脱硝催化剂再生项目,详细介绍了再生工艺流程在实际工程的应用,经测试,再生后的催化剂各项性能(如元素含量、比表面积、活性K值、SO2/SO3转化率等)均得到明显恢复,且达到了火电厂使用要求,该项目的成功应用对于脱硝催化剂使用寿命的延长及再生工艺的制定具有重要的指导意义。
目前,各国对煤炭的利用依然以发电为主,因其对煤炭有着较高的利用与环境效率。
而火电厂发电输出的电力,作为世界上最重要的二次清洁能源,已成为国民经济的重要支柱产业,为社会经济及工业与城市化发展做出了巨大贡献,但过量的煤炭资源消耗也带来了严重的环境污染问题,其中氮氧化物(NOX)是主要的大气污染物之一。
为实现NOX的超低排放,选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)因其高效率、低费用的优点得到了广泛应用,现已成为电厂烟气脱硝中最为成熟的一种技术。
其中,脱硝催化剂的活性是SCR脱硝工艺中最为关键的一环,其品质的优劣直接影响着脱硝的效率。
通常SCR脱硝催化剂的设计化学寿命约为3年,且更换加装新鲜催化剂费用占脱硝工程总投资约40%的比例,另外SCR运行时催化剂经常会出现堵塞、磨蚀及中毒等现象。
因此,若选择将废旧催化剂直接填埋,将会造成资源的极大浪费与环境污染。
2014年08月05日,环保部发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》,提出将废旧烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入到危险废物进行管理,并将其归类为《名录》中的“HW50”系列,同时也指出需将废旧烟气脱硝催化剂(钒钛系)的管理和再生、利用情况纳入污染物减排管理和危险废物规范化管理范畴,从环保和经济角度来说,催化剂再生终将成为最佳的废旧烟气脱硝催化剂处理方式。
火电厂烟气脱硝催化剂再生技术及应用目录催化剂再生介绍3催化剂失活因素2催化剂再生实例4背景11背景NOx排放控制日趋严格脱硝市场大规模启动脱硝催化剂供不应求《火电厂大气污染物排放标准》NOx:100~200mg/Nm3数目巨大的失活催化剂市场预估:2013~2015年,催化剂总需求量约30~40万方。
失效脱硝催化剂的处理方式有:再生、回收利用及填埋。
处理方式基本特点再生通过催化剂再生工艺恢复活性,可恢复至原始活性的95 ~105%,成本约为新催化剂的50%回收利用因其成本较高,还没有大规模应用填埋污染环境及浪费资源“失效催化剂应优先进行再生处理,无法再生的应进行无害化处理”。
——《火电厂氮氧化物防治技术政策》脱硝催化剂再生成为失效催化剂首选处理方式。
2催化剂失活因素物理破损烧结“γ型”失活 “β型”失活不可再生可再生2.1.1 催化剂孔道烟灰堵塞2.1“γ”型催化剂失活因素某脱硝反应器内催化剂模块某脱硝反应器内催化剂模块((堵塞堵塞))、蜂窝式及板式催化剂运行图片波纹式波纹式、NH 4HSO 4新鲜催化剂使用后催化剂微孔2.1.2硫酸铵盐(包括细颗粒物)2.2.1CaSO4中毒催化剂表面活性位催化剂表面活性位SO3催化剂表面活性位催化剂表面活性位非活性位2.2 “β”型催化剂失活因素2.2.2化学中毒砷中毒碱金属中毒M eOM eO O HM eO M eO O A s OA s O OOM eO A s 2O 3 O 2O M eO A s O O新鲜催化剂中毒后MeOMeO O HNa+(K+)MeOMeO O Na(K)新鲜催化剂中毒后3.脱硝催化剂再生介绍4.1催化剂再生工艺4.2催化剂再生方式对比4.3催化剂检测依据4.4再生催化剂活性恢复3.1 催化剂再生流程催化剂失活分析指导再生机械除灰化学清洗负载工艺:V+W或(Mo)漂洗热处理催化剂模块成品3.2再生方式对比项目现场再生工厂再生脱硝活性K*50~70%95~105%SO2/SO3转化率升高基本保持再生后废水处理无有受损催化剂更换与补充不能及时质控及实验室技术支持无有热处理系统无有*脱硝催化剂运行初始安装层+备用层化学寿命结束后,此时催化剂相对活性约40%3.3 脱硝催化剂检测依据火电厂烟气脱硝催化电力行业标准—《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范》(报批稿)剂检测技术规范明确了小试测试装置仅适用于脱硝催化剂生产厂家或科研单位的产品研发及生产过程以催化剂运行管理为目的的性能测试质量;以催化剂运行管理为目的的性能测试或任何第三方检测须采用中试测试装置”。
脱硝催化剂回收方法
脱硝催化剂的回收方法主要包括物理回收、化学回收和微生物回收。
1. 物理回收:将废脱硝催化剂进行粉碎和筛分,分离出贵金属元素和基质材料,再进行加工和提纯。
2. 化学回收:采用化学溶解和再结晶等方法,分离出贵金属元素和基质材料。
这种方法可以提高贵金属回收率,但是操作难度较大。
例如,湿法回收主要利用浓度较高的强碱(如NaOH)对废弃催化剂进行浸出反应,其中的TiO2转化成难溶于水的钛酸盐或偏钛酸盐;而其余组分则反应生成水溶性的钒酸盐和钨酸盐。
3. 微生物回收:利用微生物解脱贵金属,适用于含有难以溶解的元素和复杂的污染物的催化剂。
除了回收,废脱硝催化剂也可以通过水泥固化处理、铁矿粉固化处理等方式进行处理。
例如,将废催化剂磨成细粉与水泥、沙子和水混合并充分搅拌成混凝土,然后制作成浇注混凝土的模具。
或者,对废弃SCR烟气脱硝催化剂进行破碎、研磨成粉末,催化剂粉末与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿和水混合,制粒得到烧结混合料用于高炉冶炼。
以上信息仅供参考,具体的回收方法应根据催化剂的具体成分、使用状态以及环境等因素综合考虑。
同时,处理脱硝催化剂时应遵循相关的环保法规,确保处理过程的安全性和环保性。
SCR脱硝催化剂再生技术及工程应用摘要:本文系统综述了脱硝催化剂的物理及化学中毒机制、再生方法及工艺,并结合安徽元琛环保科技SCR催化剂再生工程,详细介绍了失活催化剂的再生工艺流程在实际工程中的应用,其再生催化剂的相对活性恢复到原来的98%,SO2氧化率为2.3%,且各项指标达到了新鲜催化剂的水平,对延长催化剂使用寿命和制定废弃催化剂再生工艺具有重要指导意义。
关键词:脱硝催化剂;再生工艺;失活;引言环保部2014年8月正式发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》和《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》,将废烟气脱硝催化剂纳入危险废物进行管理[1]。
更换下来的废催化剂若随意堆存或不当处置,将造成环境污染和资源浪费。
废催化剂的再生处理正是解决这些问题的最佳途径,具有显著的社会效益和经济效益。
催化剂再生是指把失去活性具有再生价值的催化剂通过物理吹扫、水洗、微观超声波清洗和化学作用酸、碱洗去使催化剂中毒的碱金属、积碳和积尘,最后经过浸渍补充催化剂活性成分,干燥后能恢复催化剂脱硝效率85%以上[2]。
国内SCR再生技术起步比较晚,本文结合SCR再生技术应用案例,介绍其应用经验,对现场再生过程中遇到的问题进行了深入分析,且有针对性地提出解决方案。
1 SCR再生技术1.1催化剂失活机理催化剂的失活可分为物理失活和化学失活,典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属、碱土金属和As等引起的催化剂中毒,物理失活主要是指高温烧结、磨损和堵塞而引起的催化剂活性破坏[3]。
1、碱金属引起的催化剂中毒失活飞灰中的可溶性碱金属主要包括Na+与K+这两种物质,直接与催化剂活性颗粒反应,使酸位中毒以降低其对NH3的吸附量和吸附活性,继而降低催化剂活性[4]。
碱金属元素被认为是对催化剂毒性最大的一类元素,因此,碱金属是对催化剂毒性最大的一类元素。
随着催化剂表面K2O含量的增加,NO转化率急剧下降,当K2O质量分数达到1%时,催化剂活性几乎完全丧失。
火电厂SCR烟气脱硝催化剂再生技术火电厂SCR烟气脱硝催化剂再生技术火电厂是我国主要的能源供应来源之一,然而,火电厂的排放物对环境造成了很大的压力。
其中,烟气中的氮氧化物(NOx)是一种主要的污染物。
为了减少NOx的排放,SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原)烟气脱硝技术被广泛应用于火电厂。
然而,SCR催化剂的循环使用成本较高。
因此,火电厂SCR烟气脱硝催化剂再生技术应运而生。
催化剂再生技术是一种通过恢复催化剂活性来降低成本的方法。
目前,主要的催化剂再生技术包括热再生、物理吸附再生和化学再生等。
热再生是最为常见的催化剂再生技术之一。
它通过加热已经失活的催化剂,将吸附在催化剂上的污染物进行热脱附,从而恢复催化剂的活性。
热再生技术的优点是操作简单、成本较低。
但是,由于加热过程中可能会发生剧烈的温度变化,这可能导致催化剂的热膨胀和压力变化,从而影响催化剂的性能和寿命。
物理吸附再生是利用各种物理吸附剂来吸附催化剂表面的污染物,然后使用高温蒸汽或其他气体进行吹扫,将吸附的污染物从催化剂表面去除。
物理吸附再生技术具有再生效果好、成本低的优点。
然而,物理吸附剂的再生周期较长,再生效率也相对较低。
化学再生是一种通过添加化学试剂来去除催化剂表面污染物的方法。
常用的化学再生剂包括盐酸、硫酸等。
化学再生技术可以高效去除催化剂表面的污染物,恢复催化剂的活性。
但是,由于化学试剂的使用和废液处理成本较高,化学再生技术在实际应用中仍存在一定的局限性。
除了以上三种主要的催化剂再生技术,还有其他一些新型的再生技术在不断发展。
例如,氧化还原法、等离子体法、超声波法等。
这些新技术具有再生效果好、操作简单、成本低等优点,但是仍需要进一步的研究和实践验证。
总之,以SCR催化剂为核心的火电厂烟气脱硝是实现火电厂清洁排放的重要手段。
而催化剂再生技术则是降低运行成本、提高催化剂使用寿命的关键。
各种再生技术各具优劣,需要根据具体情况选择适合的技术。
脱硝催化剂再生技术开发运用本文介绍了催化剂再生的背景,主要催化剂再生的方法并结合华能海门电厂催化剂再生工程的成功运用对国内即将大规模开展的催化剂再生起到一定的借鉴作用。
标签:脱硝催化剂;再生;运用1 概述国家《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)颁布后,截止2016年底全国超过9亿MW燃煤机组采用了SCR脱硝装置。
蜂窝式催化剂安装总量超过80万m?,根据脱硝催化剂常规使用寿命推测,近年将超过40万m?的催化剂将到期,寿命到期后如果直接更换将是一笔庞大的资金,既不科学也不环保。
因此,催化剂的再生势在必行。
2 国内外现有脱硝催化剂再生技术催化剂再生的方法有:水洗再生、热再生、热还原再生、酸液处理和SO2酸化热再生等。
从再生工艺流程上看,一般都采取化学清洗、超声波深度清洗以及活性恢复3个主要步骤。
目前,国内外对于催化剂再生并未形成统一的技术标准,通用的方法一般是比较再生前后活性差异。
随着催化剂再生技术的日益发展,今后形成系统的评价标准是必然发展趋势。
3 催化剂再生前应掌握的要素3.1 失效催化剂的现状,包括各项物理、化学性能指标并与原始催化剂比较除了几何尺寸进行检测比较外,还要对堵塞物、晶粒尺寸、晶体结构、催化剂比表面积及脱硝效率、SO2/SO3转化率、氨逃逸等进行检测比较。
3.2 采取各种仪器表征分析出催化剂失活主要因素采用X射线荧光光谱仪(XRF)、能谱分析仪、电镜等检测设备分析中毒原因。
3.3 失效催化剂再生性能评估根据各项检测结果,对催化剂进行再生评估,现在以采用小试评估方案为主。
通过小试对催化剂进行清洗、化学处理及化学复活得到再生结果,较为成功的结果如下:①催化剂表面得到较好恢复;②中毒成分大幅降低;③化学性能大幅提高。
4 华能海门电厂催化剂再生实例4.1 华能海门电厂2号机组脱硝概况4.1.1 概述2号机组(1036MW)设计煤种为神府东胜烟煤,脱硝系统于2009年9月投运。
废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范近年来,废脱硝催化剂载体回用关键技术的研究备受关注。
废脱硝催化剂载体的回收和再利用对资源的可持续利用和环境的保护具有重要意义。
本文将从多个方面对废脱硝催化剂载体回用关键技术进行深入探讨,并结合工程示范案例进行分析和总结。
1. 废脱硝催化剂载体的成分及性质废脱硝催化剂载体主要由氧化铝、二氧化硅等材料组成,具有较高的比表面积和孔隙结构。
这些成分对于催化剂的性能具有重要影响。
在研究废脱硝催化剂载体回用关键技术时,需要对其成分和性质进行全面的分析和评估。
2. 废脱硝催化剂载体的回收技术废脱硝催化剂载体的回收技术是废物资源化利用的关键环节。
采用化学溶解、热处理等方法可以有效地回收废脱硝催化剂载体中的宝贵金属催化剂和载体材料。
在研究废脱硝催化剂载体回用关键技术时,需要考虑回收技术的成本和效率,以及对环境的影响。
3. 废脱硝催化剂载体的再生利用技术废脱硝催化剂载体的再生利用技术包括再生催化剂载体、再生金属催化剂等,对于提高催化剂的利用率和降低生产成本具有重要意义。
在研究废脱硝催化剂载体回用关键技术时,需要考虑再生利用技术的可行性和有效性,以及对催化剂性能的影响。
4. 工程示范案例分析通过对国内外废脱硝催化剂载体回用关键技术的工程示范案例进行分析,可以总结出一些成功的经验和技术路线。
这些案例对于推动废脱硝催化剂载体回用技术的发展具有重要的参考价值。
总结与展望废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范在资源可持续利用和环境保护方面具有重要的意义。
通过对废脱硝催化剂载体的成分和性质进行分析,采用有效的回收和再生利用技术,可以实现催化剂载体的循环利用,降低生产成本,减少对资源的消耗,推动清洁生产和可持续发展。
未来,还需要进一步深入研究废脱硝催化剂载体回用关键技术,积极探索更加高效、环保的技术路线,为实现资源循环利用和绿色发展做出更大的贡献。
个人观点与理解作为文章写手,我认为废脱硝催化剂载体回用关键技术的研究具有重要的现实意义和发展潜力。
废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范文章标题:废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范在工业生产中,脱硝催化剂扮演着重要的角色,然而随着使用时间的增长,脱硝催化剂会逐渐失效,成为废弃物。
对废脱硝催化剂的处理和回用,是现代环境保护和资源节约的重要课题。
本文将深入探讨废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范,并提出个人观点和理解。
一、废脱硝催化剂载体回用的需求与意义1. 对于废脱硝催化剂的处理方式及其局限性的分析2. 废脱硝催化剂载体回用的环境保护和资源节约意义3. 回用技术研究对于相关产业发展的促进作用二、废脱硝催化剂载体回用的关键技术研究1. 废脱硝催化剂载体的再生与修复技术2. 载体表面改性技术及其在回用过程中的应用3. 高效活性物质担载技术三、废脱硝催化剂载体回用工程示范1. 工程示范项目的选取与分析2. 工程示范项目的实施过程及成果评估3. 工程示范项目的社会经济效益分析总结与回顾:通过对废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范的深入探讨,我们可以看到,这一领域在环境保护和资源利用方面具有重要意义。
在实际操作中,我们需要加强对废脱硝催化剂的有效回收和再利用技术研究,不断提高技术水平,推动工程示范项目的规模化和产业化发展。
只有如此,才能更好地保护环境,实现资源的可持续利用。
个人观点和理解:作为一名文章写手,通过深入研究废脱硝催化剂载体回用的关键技术和工程示范,我认识到废弃物并非无用之物,而是有可能转化为宝贵的资源。
这种资源的可再生利用对于生态环境保护和资源利用具有积极意义。
我对废脱硝催化剂载体回用的研究工作表示支持,并认为这一领域还有很大的发展空间。
通过本篇文章的撰写,我深切体会到废脱硝催化剂载体回用技术的重要性,也更加坚定了在环保领域的责任感和使命感。
希望未来能有更多的研究者和企业投入到这一领域,共同推动技术的创新和实践成果的转化,为环境保护事业贡献自己的一份力量。
结语:废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范,对于环境保护和资源节约具有重要意义。
脱硝催化剂再生技术及应用
1脱硝催化剂再生的背景
NO X是主要大气污染物之一,是灰霾、酸雨污染及光化学烟雾的主要前驱物质。
我国70%的氮氧化物排放均来自于煤炭的燃烧,电厂是用煤大户,如何有效控制燃煤电厂NO X 的排放已成为了环境保护中的重要课题。
在一系列政策、标准的驱动下,“十二五”期间,燃煤火电厂脱硝改造呈全面爆发增长趋势。
截至2013年底,已投运火电厂烟气脱硝机组容量约4.3亿千瓦,占全国现役火电机组容量的50%。
预计到2014年底,已投运火电厂烟气脱硝机组容量约6.8亿千瓦,约占全国现役火电机组容量的75%。
按中国每MW发电机组SCR脱硝催化剂初装量(两层)为0.80~1.1立方米(即0.80~1.1m3/MW),SCR占95%以上估算,预计到2014年底,脱硝催化剂保有量约60万立方米。
脱硝催化剂的化学寿命基本上是按24000小时设计的,意味着运行三到四年后,其催化剂活性会降低。
按照脱硝催化剂的运行更换规律,预计从2016年开始,废催化剂的产生量为每年10~24万立方米(约5~12Mt/a),呈每年递增趋势。
环保部2014年8月正式发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》和《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》,将废烟气脱硝催化剂纳入危险废物进行管理。
更换下来的废催化剂若随意堆存或不当处置,将造成环境污染和资源浪费。
废催化剂的再生处理正是解决这些问题的最佳途径,具有显著的社会效益和经济效益。
作为燃煤电厂SCR脱硝系统的重要组成部分,脱硝催化剂成本约占脱硝工程总投资的35%左右。
废催化剂进行再生处理可为电厂节约可观的催化剂购置费用,否则电厂除了需要投入大量的资金采购新催化剂外还需花费一定费用处理废催化剂。
废催化剂进行再生,实现了中国有限资源的循环再利用,节约原材料,降低能耗,有利于环境保护。
如果不进行再生,将造成资源的严重浪费,并对环境带来二次污染。
可以预见,脱硝催化剂再生虽然在国内是全新的业务,但中国的SCR脱硝装置大量使用再生催化剂是大势所趋。
2脱硝催化剂的失活机理
当催化剂运行一段时间后,不可避免地因为各种复杂的物理和化学作用而失活。
再加上我国燃煤电厂多燃用劣质煤、运行煤种频繁变化以及燃煤成分复杂的特点,使得SCR脱硝催化剂的使用寿命缩短,催化剂的更换速度加快。
(1)催化剂的堵塞
煤燃烧后产生的飞灰随烟气进入SCR反应器,此时烟气的流速较小,一般在6米/秒左右。
细小的飞灰颗粒在层流状态下聚积在SCR反应器的上游,当聚积到一定程度后掉落到催化剂表面。
由此,聚集在催化剂表面的飞灰就会越来越多,最终形成搭桥,造成催化剂通道的堵塞。
烟气中除了细小的灰粒,也可能存在部分粒径较大的“爆米花”
(2)催化剂的覆盖
飞灰中的游离CaO可能与由SO2氧化生成的SO3发生反应,在催化剂表面形成低孔隙度的CaSO4层,遮蔽催化剂表面,阻止NOx、NH3、O2到达催化剂的活性位进行反应,导致催化剂的脱硝活性表现降低。
(3)热烧结
当SCR催化剂长时间暴露在450℃以上的高温时,容易引起催化剂烧结,引起锐钛矿TiO2平均晶粒尺寸增大,比表面积降低,孔容减小,孔径增大。
此外,催化剂表面孤立的单体钒氧物种会发生聚合,导致催化剂性能下降;当烟气温度超过500℃时,TiO2开始发生相变,从锐钛矿向金红石转化。
催化剂的烧结引起催化剂结构上的变化,是不可逆的,不能通过再生的方式使其恢复活性。
(4)催化剂的机械侵蚀
SCR反应器在火电厂的安装位置位于省煤器与空气预热器之间,该区域的烟气中携带有大量的飞灰。
烟气中的飞灰撞击催化剂表面会造成催化剂的磨蚀。
而由于我国煤种的特性及发电成本的考虑,电厂往往会燃用高钙煤、劣质煤,燃用这些煤种产生的烟尘颗粒大,硬度高,成分复杂,更加剧了催化剂的磨蚀。
同样,催化剂的机械侵蚀是不可逆的,不能通过再生的方式使其恢复活性。
(5)催化剂中毒
研究表明,烟气中的碱金属(钠和钾)、碱土金属(钙和镁)、砷、氯化氢、磷、铅等可致钒系SCR脱硝催化剂中毒。
中毒包括反应物、产物或者杂质通过与V2O5的活性酸性位发生强烈的化学吸附或者化学反应,减少了催化剂上有效活性位的数量,从而使得催化剂表面氨吸附量减少,导致催化剂脱硝活性下降。
催化剂中毒是造成催化剂失活的主要原因。
3废烟气脱硝催化剂的再生技术
3.1再生工艺
废烟气脱硝催化剂的再生处理工艺包括8大步骤,每个步骤采用独特的物理化学解决方案对失活的催化剂进行处理。
8大步骤如下:
图1 废烟气脱硝催化剂的再生工艺
(1)经过实验室周密检验分析,并与已有的强大数据库进行比对,量身定制出再生的最佳工艺方案。
(2)预处理:模块进入负压吸尘车间,去除催化剂表面松散的飞灰。
(3)物理化学处理:去除覆盖催化剂活性部位和堵塞催化剂微孔的化学物质。
(4)中间热处理:清洗干净的模块被放入热处理设备中,经过严格的温度控制,巩固催化剂微孔结构。
(5)经过中间热处理后的催化剂模块随即被放入具有特定催化物质的活性植入装置中,吸收活性物质,进一步恢复催化剂的活性。
3.2 催化剂再生前后性能比较
图2为波纹式、蜂窝式、平板式催化剂再生前后的外观比较。
可以看出催化剂再生后,通道中的堵塞物质得到有效的清除,外观恢复到新催化剂的水平。
图2 催化剂再生前后外观的比较
图3 催化剂再生前后的化学性能比较
图3为新催化剂、失活催化剂和再生催化剂的化学性能比较。
明显可以看出,催化剂经过再生后,能使催化剂的化学性能达到甚至超过新催化剂的活性。
图4 催化剂再生前后活性的比较
图5 催化剂再生前后SO2/SO3转化率的比较
图4、图5为新催化剂、失活催化剂和再生催化剂的活性和SO2/SO3转化率的比较。
可以看出,催化剂再生后活性能够恢复到原始水平而SO2/SO3转化率不会显著地增高。
图6为催化剂再生前后失活速率的变化,可以看出再生催化剂较新催化剂的失活速率几乎一致。
失活速率是考察再生催化剂性能好坏的重要指标之一。
如果再生催化剂的中毒物质没有被完全清除,那么该再生催化剂即使运行之初表现出与新催化剂相似的活性,但是运行一段时间后它的活性会很快地下降,即失活速率要明显快于新催化剂。
我司的再生工艺能有效彻底地清除催化剂上的化学中毒物质,从而能够严格地控制再生催化剂的失活速率在
一个较低的水平。
图6 催化剂再生前后失活速率的比较
4 再生脱硝催化剂的应用
(1)湖南华电长沙发电有限公司
湖南华电长沙发电有限公司共有二台650MW 超临界燃煤汽轮发电机组,机组同步装设SCR烟气脱硝系统,均在2007年底建成投产。
项目具有脱硝反应器入口NOx浓度高、入口烟温高、飞灰含量高、飞灰粘性大和飞灰含硫量高的特点。
本项目供货的催化剂为美国康宁公司生产,由美国Coalogix公司进行再生的蜂窝催化剂,1号机组于2013年6月投运,2号机组于2014年3月投运,均已顺利通过性能考核试验,投运至今运行情况良好。
1号机组更是国内第一个成功运营再生催化剂的SCR脱硝项目,已运行一年半时间,脱硝率稳定在90%左右,氨逃逸率<2ppm,SO2/SO3转化率<1%,各项性能指标均达到或超过技术协议要求。
(2)华润电力(常熟)有限公司
华润电力(常熟)有限公司地处长三角经济区,此地区被划分为一类地区,电厂建设有3台650MW国产超临界燃煤发电机组,于2005年10月建成投产。
本项目采用SCR烟气脱硝技术向催化剂上游的烟气中喷入氨气、利用催化剂将烟气中NO X转化为氮气和水。
其中3号机组SCR反应器安装624m3由“龙净科杰”提供的蜂窝式再生催化剂,于2013年11月投入运营。
此批催化剂由美国康宁公司生产,美国Coalogix公司负责再生,脱硝效率超过80%。
(3)江苏镇江发电有限公司
江苏镇江发电有限公司位于江苏省镇江市,处于苏南电网中心。
公司于2006年建成了2台630MW机组,2013年两台630MW机组的烟气脱硝改造工程总承包工程由上海龙净环保承接,本项目供货的催化剂为美国康宁公司生产,由美国Coalogix公司进行再生的蜂窝
催化剂,初装两层催化剂时保证脱硝效率≥80%,氨的逃逸率≤3ppm,SO2/SO3转化率<1%。
5 催化剂管理服务
合理的催化剂管理对于减小SCR装置的运行风险和降低其运行费用是非常关键的。
全面的催化剂管理服务主要包括以下几个方面:
(1)监控整个SCR脱硝系统,及时发现运行中的隐患,并提出相应的整改措施,能够承接脱硝工程改造项目,确保催化剂安全、稳定的运行;
(2)提供催化剂寿命管理服务,每年对实际使用的催化剂测试单元进行检测,根据检测结果评估催化剂的剩余寿命,向客户建议更换或再生的时间节点,最大限度节约催化剂的使用成本;
(3)帮助客户制定长期的催化剂更换计划,包括更换时间表、更换的模式和更换的类型等,以确保烟气中NOx的排放能达到国家的控制标准;
(4)提供催化剂储存服务,可再生的废催化剂如果电厂暂时不用,可先寄存在再生工厂(产生仓储费用) ,电厂需要时再进行再生处理。
畅通度得到有效的恢复,催化剂实际表面积基本得到复原,催化剂化学中毒物有效清除;然后,采用独特的活性植入技术,保证脱硝率、SO2 /SO3的转化率、氨逃逸率三者同时满足保证值。