發(fā)布時(shí)間：2020-11-05 10:06

　　 隨著火電廠NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,特別是超潔凈排放的推廣和脫硝旁路的取消,SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐乃至整個(gè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性影響更加直接更加明顯。在此背景下,研發(fā)SCR催化劑管理和脫硝裝置運(yùn)行優(yōu)化技術(shù),不僅能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,也是火電廠安全環(huán)保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的內(nèi)在需求。本文應(yīng)我國火力發(fā)電行業(yè)發(fā)展需求,對火電廠用三元V2O5-WO3/TiO2 SCR催化劑的失活機(jī)理和運(yùn)行管理優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究開發(fā)。為此,本文在充分調(diào)研分析SCR煙氣脫硝技術(shù)及V2O5/TiO2基催化劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,立足我國火力發(fā)電行業(yè)SCR煙氣脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用需求,通過現(xiàn)場性能試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室催化劑活性檢測與失活分析、催化劑失活機(jī)理與反應(yīng)動力學(xué)研究、SCR反應(yīng)器運(yùn)行特性模擬、催化劑更新方案模擬與評價(jià),全面分析了我國燃煤電廠SCR催化劑的失活機(jī)制和脫硝裝置的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。進(jìn)而構(gòu)建了適合我國火電廠的SCR催化劑運(yùn)行管理方法體系,并針對局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)用戶使用需求,分別開發(fā)了具備催化劑更新周期預(yù)測與更新方案成本效益評估、催化劑選型、脫硝裝置運(yùn)行特性三維模擬分析等新功能的C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)的SCR催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理綜合分析系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn),催化劑類型對其失活機(jī)制有很大影響。對于波紋板型SCR催化劑,其NH3-DeNOx活性下降的主要原因是飛灰顆粒沖刷沾污造成的活性組分流失、比表面積下降和堿金屬中毒,而蜂窩型SCR催化劑NH3-DeNOx活性下降的主要原因是堿金屬富集中毒。進(jìn)一步通過研究燃煤電廠煙氣成分對催化劑表面氨吸附位和氧化還原位反應(yīng)特性和動力學(xué)的影響規(guī)律發(fā)現(xiàn),V2O5-W03/TiO2 SCR催化劑在燃煤電站鍋爐上服役過程中,煙氣中的堿金屬雜質(zhì)會優(yōu)先中毒其表面與V相連的V5+-OH和/或V5+=O活性位,而不是與W和Ti相連的氨吸附位。動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),氨吸附為一個(gè)非活化反應(yīng)過程,且不受催化劑失活的影響。而活性組分V2O5的流失會造成NH3直接氧化和SCR反應(yīng)活化能的上升,堿金屬中毒會造成NH3解吸附活化能的下降,而輕度的燒結(jié)會造成NH3直接氧化和SCR反應(yīng)活化能下降。然后,本文利用已開發(fā)的催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理綜合分析系統(tǒng)和以上動力學(xué)研究結(jié)果,對催化劑活性下降、氨濃度和流速分布不均對SCR反應(yīng)器NH3-DeNOx性能的影響規(guī)律進(jìn)行了模擬分析。研究發(fā)現(xiàn),對于SCR催化劑在燃煤電廠最普遍的失活情況(飛灰磨蝕+沾污堵塞+活性組分流失+堿(土)金屬中毒),其活性下降后NH3-DeNOx溫度窗口向高溫區(qū)移動,最高脫硝效率點(diǎn)溫度升高,應(yīng)適當(dāng)提高運(yùn)行溫度,以避免NOx脫除率急劇下降。如要通過爐內(nèi)燃燒調(diào)整減少NOx生成量實(shí)現(xiàn)降低排放時(shí),還需考慮到SCR脫硝裝置效率隨入口 NOx濃度同步下降的問題。入口氨濃度場和流場不均會放大催化劑活性下降對SCR反應(yīng)器NH3-DeNOx性能的影響,進(jìn)一步減小SCR反應(yīng)器的運(yùn)行溫度區(qū)間和最大安全噴氨量,并使最大氨逃逸和平均氨逃逸差值急劇上升,進(jìn)一步增加氨逃逸準(zhǔn)確監(jiān)測的難度。本文通過以上基礎(chǔ)研究和SCR催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理綜合分析系統(tǒng)開發(fā),將實(shí)驗(yàn)室活性檢測、失活原因分析、更新周期預(yù)測與更新方案評價(jià)、NH3-DeNOx反應(yīng)動力學(xué)研究、脫硝裝置三維模擬與現(xiàn)場性能試驗(yàn)集成在一起,形成了一套比較完善的催化劑及脫硝裝置運(yùn)行管理方法技術(shù),為提升我國火電廠SCR脫硝裝置及機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提供了有力支撐。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：X773
【部分圖文】：

反應(yīng)器出口截面的ＮＨ３濃度分布等。試驗(yàn)參照《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》、??《空氣與廢棄監(jiān)測分析方法》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。??各項(xiàng)測試內(nèi)容的采樣／檢測位置如圖２－１所示。位置１為原煤取樣點(diǎn)，位置２為??飛灰取樣點(diǎn)，位置３為ＳＣＲ反應(yīng)器進(jìn)口煙氣靜壓、溫度場、速度場和ＮＯｘ、０２、??Ｓ０２、Ｓ０３濃度分布測量截面，位置４為ＳＣＲ反應(yīng)器出口靜壓和ＮＯｘ、ＮＨ３、０２、??Ｓ０３濃度分布測量截面。其中，ＮＨ３和Ｓ０３濃度采用代表點(diǎn)法進(jìn)行測量，其它煙氣??１５??

甚至進(jìn)一步粘附煙氣中攜帶的飛灰顆粒，造成空氣預(yù)熱器冷端的腐蝕和??沾污堵塞，阻力倍增，嚴(yán)翥時(shí)會影響鍋爐出力，必須停機(jī)對Ｓ氣預(yù)熱器進(jìn)行清洗。??圖２－４為某電廠空氣預(yù)熱器冷端的腐蝕和堵塞照片。??＿??圖２－４某電廠空氣預(yù)熱器冷端的堵塞和腐蝕照片??從現(xiàn)場性能試驗(yàn)分析可以看出，ＳＣＲ反應(yīng)器進(jìn)口截面溫度場最均勻，ＮＯｘ濃度??場次之，流場最差。在ＳＣＲ催化劑服役過程中，它們的均勻性無明顯劣化趨勢Ｐ??煙氣流速分布不均容易造成低流速區(qū)飛灰沉積，高流速區(qū)傕化劑磨蝕和ＮＨ３停留時(shí)??間不足，從而造成ＳＣＲ催化劑有效利用率下降和加速摜耗，如圖２－５所求。ＳＣＲ??反應(yīng)器積灰會造成阻力明上升和Ｎ０Ｘ脫除率下降，例如Ｂ電廠５＃機(jī)組２００８年４??月份大修后，通過清灰處理反應(yīng)器壓損減少了近４４％，同時(shí)ＮＯｘ脫除率上升，氨逃??逸下降（見表２－１１?ｈ??通過催化劑服役過程中ＳＣＲ脫硝裝置性能變化分析發(fā)現(xiàn)，ＳＣＲ催化劑老化后??ＮＯＪＡ除率和Ｓ０２氧化率下降

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文??下游空氣預(yù)熱器安全運(yùn)行，如圖２－２和２－４所錄＾??＿籠酬（｜??Ｓ；ｉ：；￡ＳＫＳＳＳＳＳ＂??ｍ?ｃ?：．Ｓ！｜［ｉ�。。椋�?＼??ＫＬＵＵ９Ｖｍ?－?＂?＾??％?５｜｜�。�?—?ｄｄ??瞻ｃｍｍ＇?＇?ｍ??催化劑甚積灰?催化劑磨蝕和堵塞??圖２－５某電廠ＳＣＲ反應(yīng)器催化劑賡積灰堵塞和磨蝕??綜＾合以上分析，反應(yīng)器入口流場不均和催化劑老化失活是影響ＳＣＲ脫硝裝置及??機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性的主要問題。ＳＣＲ反應(yīng)器入口流場均勻性主要取決乎脫硝??裝置的初始設(shè)計(jì)，在催化劑服役過程中反應(yīng)器入口物理場均勻性變化不大，無明Ｍ??劣化趨勢《通過不同時(shí)期投運(yùn)的ｓｃｒｊ兌硝裝置反應(yīng)器進(jìn)ａ流場均勻性對比也發(fā)現(xiàn)，??隨翁脫硝裝置設(shè)計(jì)水平的進(jìn)步，新近投運(yùn)的ＳＣＲ脫硝裝置反應(yīng)器進(jìn)口煙氣流速分??布均勻性明顯變好，如表２－３所私＊面此，有效的催化劑運(yùn)行管理是提升在役ＳＣＲ??脫硝裝置及機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。??２．６本章小結(jié)??本章采用現(xiàn)場性能試驗(yàn)方法對典型燃煤機(jī)組ＳＣＲ脫硝裝置主要性能指標(biāo)及其??在催化劑服役過程中的變化進(jìn)行了測試分析，確定了影響脫硝裝置及機(jī)組運(yùn)行安全??性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵問題。得到的主要結(jié)論有Ｓ??（１）?ＳＣＲ反應(yīng)器進(jìn)口截面煙氣溫度場非常均勻，相對標(biāo)準(zhǔn)偏髮小于２％；?Ｎ０Ｘ??濃度分布也比較均勻
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本文編號：2871487