【摘要】： 本文針對電站鍋爐燃煤污染物排放濃度高的現(xiàn)狀,通過大量的現(xiàn)場測試和實驗,研究了多種容量燃煤鍋爐的NOx排放特性,以及低NOx燃燒技術(shù)和低NOx燃燒器在這些鍋爐上的應(yīng)用效果;采用理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法,研究了顆粒狀催化劑的成分對活性的影響、添加劑的成分和含量對催化劑活性的影響,以及催化劑的成分和制作工藝對成型性能和活性的影響,利用擠出成型法制備了峰窩狀成型催化劑;通過測試成型催化劑在中型燃燒實驗臺上的活性,研究了煙氣成分和實驗參數(shù)對催化劑活性的影響;通過研究篩選出了成型性能好、活性高的催化劑,為開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)催化劑打下了良好的基礎(chǔ)。 1、系統(tǒng)地研究了山東電網(wǎng)不同容量、不同型式、不同煤種、不同時期低NOx燃燒技術(shù)和燃燒器鍋爐的NOx排放濃度。早期投產(chǎn)的小容量機組鍋爐的NOx排放濃度在800～1200mg/m~3之間;300MW機組鍋爐的NOx排放濃度在600～1100mg/m~3之間,其中燒貧煤的300MW機組鍋爐的NOx排放濃度達800～1100m/m~3;近幾年新投產(chǎn)的大容量機組燃煤鍋爐,引進利用新型爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)和燃燒器,NOx排放濃度可控制在300～700mg/m~3之間,由于燃燒調(diào)整不及時等原因,個別貧煤鍋爐和煙煤鍋爐的NOx排放濃度仍然高達800～1000mg/m~3。 2、分析了燃煤鍋爐NOx排放濃度與燃燒煤種、鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒器型式、鍋爐運行工況和運行參數(shù)的關(guān)系。在所有因素中,煤種對NOx排放濃度的影響最大;在所有鍋爐運行參數(shù)中,爐膛內(nèi)平均氧量以及氧濃度分布對NOx排放濃度的影響最明顯�！癢”火焰鍋爐燃燒貧煤,其NOx排放濃度最高,達1000～1500mg/m~3;其次是四角切圓直流燃燒器鍋爐;燃用相同煤種時,采用新型低NOx旋流燃燒器鍋爐的NOx排放濃度低于四角切圓燃燒鍋爐;循環(huán)流化床鍋爐的NOx排放濃度最低,一般不超過200 mg/m~3;燒煙煤的四角切圓燃燒鍋爐的NOx排放濃度比貧煤鍋爐低約50%;隨過量空氣系數(shù)和鍋爐負荷的降低,煙煤鍋爐NOx排放降低的量比貧煤鍋爐大;鍋爐運行工況和運行參數(shù)對NOx排放濃度有較大影響,及時地調(diào)整鍋爐燃燒工況和運行參數(shù),NOx排放濃度可降低10～20%。 3、研究了浸漬法制備的V_2O_5-WO_3-MoO_3/TiO_2顆粒狀催化劑在固定床反應(yīng)器上的活性。釩是催化劑中的主要活性成分,釩的含量增加,SCR反應(yīng)的脫硝效率增加;當(dāng)釩的含量增加到1%時,催化劑具有較高的活性,且溫度窗口拓寬到了200～300℃之間;隨著釩的含量進一步增加,催化劑的活性降低,活性溫度窗口范圍減小。鎢在催化劑中主要起促進作用,增強催化劑在高溫區(qū)域的活性;但當(dāng)鎢的含量超過7%時,WO_3搶占釩在載體表面的位置,造成V_2O_5活性中心數(shù)目下降,催化劑活性下降。鉬的存在改善了催化劑在高溫區(qū)域的活性,增強了催化劑的表面酸性和NH_3的吸附性,反應(yīng)的選擇性增加;當(dāng)鉬的含量達到7%以上時,鉬的含量進一步增加,催化劑的性能改善不大。以釩、鎢、鉬的含量分別為1%、5%和5%的催化劑活性最好,該配方的顆粒狀催化劑的脫硝效率達到95%以上。 4、通過實驗對催化劑活性成分、添加劑成分及含量對催化劑成型性能和活性的影響進行了研究,利用擠出成型法,制備了蜂窩狀催化劑。研究結(jié)果表明:添加劑加入到催化劑中,對成型性能和活性產(chǎn)生了不利的影響;添加劑成分和含量改變,催化劑的活性和最佳焙燒溫度也改變,同時活性和最佳焙燒溫度的關(guān)系也改變;通過調(diào)整各種添加劑成分及其含量,改變催化劑的成型工藝,對各物料的成型性能進行了研究,最終獲得了成型性能好、活性高的蜂窩狀成型催化劑。 5、分析了催化劑樣品的表征及其影響因素。催化劑的孔結(jié)構(gòu)特性受活性成分、載體本身、添加劑成分、成型過程和制作工藝影響較大。混合法制得的顆粒催化劑的孔體積和比表面積都比浸漬法制得的顆粒催化劑的孔體積和比表面積小;合適的添加劑有利于改善催化劑的孔結(jié)構(gòu);成型過程中的擠壓作用導(dǎo)致催化劑的孔體積和比表面積減小;隨著焙燒溫度的升高,成型催化劑的比表面積下降,活性降低;在所有成型催化劑中,經(jīng)350℃焙燒后的催化劑的比表面積最大,催化劑的活性最高。分析掃描電鏡結(jié)果得到:在成型性能好、活性高、經(jīng)350℃焙燒后的催化劑表面,添加劑和活性成分、TiO_2載體結(jié)合良好,形成了形狀規(guī)則的顆粒,顆粒表面孔上又分布著許多類似蜂窩的細小微孔結(jié)構(gòu)。催化劑孔結(jié)構(gòu)特性的差異最終導(dǎo)致了催化劑脫硝活性的差異,而且這種孔結(jié)構(gòu)上的差異和催化劑的脫硝活性具有良好的對應(yīng)關(guān)系。 6、研究了成型催化劑在中型燃燒實驗臺上的催化活性。實驗結(jié)果表明,催化劑的活性受各種因素影響較大:脫硝效率隨氨氮比的增加而增加,氨氮比大于0.85時,脫硝效率達到90%以上,增大氨氮比會使脫硝效率提高,但當(dāng)氨氮比大于1.1時,脫硝效率增長趨勢平緩,在SCR催化劑還原反應(yīng)中,維持氨氮比為1;在NO濃度為250～830ppm的實驗范圍內(nèi),NO初始濃度對脫硝效率的影響不明顯;空速增大時,脫硝效率降低,在中型燃燒實驗臺上,反應(yīng)空速為2000/h左右;反應(yīng)溫度對脫硝效率有較大影響,在100～200℃低溫下,催化劑的活性很低,脫硝效率不到70%,隨溫度升高,脫硝效率急劇升高,溫度升至315℃時,脫硝效率達到90%以上,在375℃左右,脫硝效率達到95%以上,隨后脫硝效率隨溫度的升高而下降,催化劑的活性溫度窗口較寬,從300℃到425℃。 本課題得到國際科技合作重點項目(大氣中氮氧化物NOx控制技術(shù)應(yīng)用研究,NO.2004DFA07700)和山東電力集團科技項目(大容量燃煤鍋爐氮氧化物NOx排放控制技術(shù)實驗研究,NO.2008ZB-19)的資助。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：X701.3
【圖文】：

空氣--.圖1一SCR脫硝系統(tǒng)布置示意圖1、高含塵系統(tǒng)布置:如圖1一4所示，SCR反應(yīng)器布置在省煤器出口和空氣預(yù)熱器進口之間約350℃的溫度區(qū)間。這一布置方案的溫度范圍適合于多數(shù)催化劑，因此得到廣泛采用。但存在的主要問題之一是煙氣中的飛灰對催化劑的污染、腐蝕、磨損和堵塞，所以，需要選擇高活性的催化劑，合理布置催化元件，以減輕腐蝕和磨損。由于這種布置方式是煙氣脫硝裝置在煙氣脫硫裝置的上游，因此存在的另一個問題是煙氣中的50:對脫硝設(shè)備運行所產(chǎn)生的不利影響，氨與煙氣中的50:反應(yīng)形成酸性硫酸按，這一反應(yīng)產(chǎn)物會堵塞催化劑

.月..尸進煙L_________一l!l||﨎圖2一1飛灰取樣系統(tǒng)示意圖2、等速飛灰取樣:在空氣預(yù)熱器出口等速飛灰取樣測點，用PND一32型煙道飛灰取樣槍采集飛灰樣，取樣系統(tǒng)包括取樣槍、過濾筒、U型管壓力計、橡膠管

山東大學(xué)博士學(xué)位論文及抽氣器，如圖2一1所示。飛灰取樣采用零壓等速法，按網(wǎng)格法逐點取樣，每點采樣5分鐘，將等速飛灰樣進行縮制并送發(fā)電用煤質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心化驗，化驗內(nèi)容為灰中可燃物含量，化驗結(jié)果作為鍋爐效率計算的最終依據(jù)。3、爐底大渣取樣:每15分鐘人工取大渣樣1次，每次取樣Zkg。將渣樣進行縮制，并送發(fā)電用煤質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心化驗，化驗內(nèi)容為大渣中可燃物含量，化驗結(jié)果作為鍋爐效率計算的最終依據(jù)。4、煙、風(fēng)溫度測量:在空氣預(yù)熱器進出口煙道煙氣溫度測點和空氣預(yù)熱器進口一二次風(fēng)道風(fēng)溫測點測量煙、風(fēng)溫度，按網(wǎng)格法布置熱電偶和煙氣溫度測量導(dǎo)管，采用一級E型熱電偶測量煙氣溫度

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李璐;章小林;李小定;;氨選擇性催化還原脫硝催化劑的研究進展[J];氮肥技術(shù);2012年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 任雯;硫酸亞鐵SCR催化劑脫硝機理及制備研究[D];清華大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 凡榮榮;大型燃煤鍋爐的燃燒優(yōu)化[D];太原理工大學(xué);2012年

2 肖先念;Hg~(2+)對好氧反硝化脫氮的影響研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 張曉波;NaClO_2/(NH_4)_2CO_3溶液脫除SO_2、NO的基礎(chǔ)研究[D];上海電力學(xué)院;2012年

4 陳潔鶴;光催化氧化結(jié)合液相吸收對燃煤煙氣中SO_2、NO_x和Hg聯(lián)合脫除的機理研究[D];上海電力學(xué)院;2012年

5 于國峰;Mn-Ce/TiO_2系低溫SCR催化劑脫硝性能及蜂窩狀成型制備研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2777625