NOx是大氣的主要污染物之一,對人體健康和生態環境都有巨大的危害,N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5是NOx的主要存在形式。高濃度的NO會對人體產生強烈危害,NO進入人體后會與血液中的血紅蛋白結合,降低紅細胞輸送氧氣的能力,引起組織缺氧。此外,NO和NO2是光化學污染中的一次污染物,經強烈太陽紫外線照射后會生成新的二次污染物,危害環境。隨著我國經濟發展的日新月異,氮氧化物的排放日益增多,主要來源于化石燃料的燃燒、機動車尾氣的排放。如果不采取進一步的措施,未來我國的氮氧化物排放量將持續增長,勢必會造成嚴重的環境危害。目前應用在工業上的脫硝技術主要是SCR脫硝技術。20世紀50年代美國Eegelh-arcl公司首先發明了SCR脫硝技術,日本于20世紀六七十年代實現了商業化應用。SCR脫硝技術目前以氨催化還原法為主,NH3優先與NOx發生還原脫除反應,生成氮氣和水,沒有副產物,不形成二次污染。目前商用催化劑主要是V2O5-WO3、MoO3/TiO2,以TiO2為載體、V2O5為活性組分、WO3或MoO3為活性助劑,活性助劑的添加提高了催化劑的高低溫活性并有效抑制副反應的發生。該催化劑屬于中高溫催化劑,活性溫度窗口在300~400℃,在低溫下無法達到預期的脫硝效果。此外。SCR的脫硝效率可以達到97%;SNCR脫硝簡介
NOx)在水中和氮氣中被有效地還原為氮。將氨(NH3)或尿素(CO(NH2)2)引入發生還原的非均相催化劑上游的煙道氣中。根據煙氣中的灰塵量,酸性氣體組分的類型和濃度,SCR過程通常在300至400°C的溫度范圍內運行。由于其轉化效率和緩沖能力高,SCR催化劑后的NH3逃逸通常非常低,例如在1ppm或更低的范圍內。恒定工藝條件下的滑移增加是催化劑活性降低的精確指標。在SNCR工藝中,通常將氨(NH3)或尿素(CO(NH2)2)引入熱燃燒區中的煙道氣中,其中NOx的還原是自發進行的。根據所用還原劑的類型,SNCR工藝通常在800至950°C的溫度范圍內運行。在低于**佳溫度的溫度下,反應速率太慢,導致NOx的低效率降低和氨泄漏過高。在**佳溫度以上,氨氧化成NOx的過程變得非常高,并且該過程傾向于產生NOx而不是減少它。由于燃燒過程通常在溫度分布和煙道氣組成方面顯示出快速和***的變化,因此SNCR脫硝過程的效率強烈依賴于反應區中的溫度和NOx分布。在反應區后面的恒定NOx水平下,NH3逃逸是目前反應條件的強烈指標。福建低溫脫硝脫硝會造成氨的逃逸,較高的氨逃逸會造成對下游設備的腐蝕;
SO2/SO3轉化率是SCR系統中的重要指標之一。SO2/SO3轉化率越高,說明催化劑的活性越好,所需要的催化劑量越少。但高塵布置的脫硝反應器SO2/SO3轉化率越高,則越易產生煙道、空氣預熱器乃至電除塵器被硫酸腐蝕的危險。因此,SCR系統中應嚴格控制SO2/SO3轉化率。SO2向SO3的轉化率可以通過SO2分析儀測量經DCS控制系統計算得到。目前,國內要求的SCR系統催化劑對SO2向S03的轉化率不大于1%.所有的SCR系統的催化劑使煙氣中的部分SO2向SO3的轉化率與催化劑的體積成比例,降低催化劑的量將減少SO3的形成。SO3的形成將在三個方面影響電廠的運行:②SO3會使空氣預熱器的堵塞更為嚴重;③在酸的**以下,SO3會形成硫酸并在空氣預熱器的下游管道形成嚴重的腐蝕。六、SCR系統的壓力損失SCR系統的壓力損失是指煙氣由SCR系統入口經反應器到反應器后空氣預熱器入口煙道之間的壓力降。SCR系統的壓力損失的大小,將直接影響到鍋爐主機及引風機的安全運行和廠用電的多少。SCR系統的壓力損失,可以通過壓力測量儀表測得,其大小一般在1kPa左右。七、催化劑模塊催化劑是SCR系統中**關鍵的部件,催化劑模塊是在現場安裝的一個基本單元,由若干片或塊催化劑元件組成一個催化劑單元。
當鉻錳摩爾比為∶1時,在空速30000h-1和120℃條件下,NOx轉化率達,N2選擇性達100%。(1)以TiO2為載體由于TiO2表面具有豐富的Lewis酸性位點,低溫下NH3易在催化劑上吸附與活性的特性,TiO2常被用作低溫SCR催化劑載體。陳煥章等采用共沉淀法制備了Mn-Co-Fe/TiO2低溫SCR脫硝催化劑,考察了錳前驅體種類、負載量、活性組分分配比、焙燒溫度等對催化劑低溫脫硝性能的影響。實驗結果表明,以硝酸錳為錳的前驅體,負載量(質量分數)為20%,Mn、Co、Fe的摩爾比為4∶1∶,焙燒溫度為500℃的條件下,NO的轉化率達97%以上。Zhang等采用溶劑熱合成法制備了摻雜Sn的三元混合Ce-Sn-Ti催化劑。與未改性的催化劑相比,Sn摻雜的催化劑顯示出較好的低溫活性,能較好地耐受H2O或SO2。Sn的加入可以***改善和優化金屬氧化物的結構,同時證實了Ce與Sn的協同作用明顯增加晶體缺陷、氧空位、酸位以及比表面積。(2)以Al2O3為載體郭靜等采用凝膠溶膠法制備大比表面積的Al2O3載體,等體積浸漬法配制負載MnOx和CeO2組分的CeO2-MnOx催化劑。實驗結果表明,活性組分的負載量和焙燒溫度對催化劑性能有很大影響。4%CeO2-7%MnOx/Al2O3催化劑顯示了比較大催化活性。一般采用氨水、液氨、尿素、臭氧等作為還原劑;
V對生態環境有0作用,不利于V基催化劑的未來發展。因為環境法規的嚴格要求,包括工業NOx的排放標準要求、柴油發動機NOx排放限值要求等,需要SCR脫硝催化劑毒性更低、溫度窗口更寬以及低溫活性更好。因此,低溫高效、性能穩定、對環境無0作用的低溫SCR脫硝催化劑已成為研究熱點。1低溫SCR脫硝催化劑Mn基低溫SCR脫硝催化劑由于錳的價態分布較廣,不同價態的錳之間能相互轉化產生氧化還原性,促進NH3選擇性還原NO從而促進SCR反應的進行。Kapteijn等對單組分的MnOx做了深入的研究,制備了不同價態的純MnOx,研究了不同價態的Mn的催化活性的差異。結果表明,在低溫環境中,選用NH3作為還原劑進行SCR反應,得到結論MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4>MnO,證明MnOx中Mn元素的價態對催化劑活性有很大影響。單組分的Mn基催化劑雖然反應溫度低,催化效率高,但是由于在低溫條件下對N2的選擇性差,對SO2和H2O的抵抗性能較差,容易在煙氣中失活。為了解決單組分Mn基催化劑的缺點,近年來研究人員將其他金屬元素摻雜到單組分Mn基催化劑中,形成復合Mn基催化劑。陳志航等采用檸檬酸法制備了一系列鉻錳復合氧化物催化劑,考察了鉻錳摩爾比對反應活性的影響。實驗結果表明。SNCR脫硝的效率一般在60%~90%之間;極低排放脫硝系列
SNCR系統的加壓站宜采用立式多級泵,并應有備用泵;SNCR脫硝簡介
Fe2O3表面的WOx處于高度不飽和配位狀態,是一種有效的表面改性劑。另外,在SCR反應過程中,WOx也為NH3的吸附和活化提供了豐富的Lewis和Brnsted酸位點。該催化劑上的NH3-SCR反應主要遵循氣態NO與活性NH3吸附之間的ER反應途徑,這是其抗SO2性能優良的主要原因。Chen等制備了δSCR低溫脫硝催化劑。根據DRIFTS的結果,氣相NO+O2通入后能與預吸附在表面的NH3反應,說明該SCR反應遵循E-R機理;同時,NH3吸附在催化劑表面后能迅速與預吸附的硝酸鹽發生反應,說明該SCR反應也遵循L-H機理,由此可推斷,E-R和L-H機理在δ催化劑上一起作用。3低溫SCR脫硝催化劑存在的問題據報道,在水蒸汽存在的條件下,催化劑的表面會形成一層水膜,這層膜會對NOx、NH3與催化劑上活性位點的結合造成阻力。Jiang等通過浸漬法制備了V2O5/TiO2催化劑,考察了H2O對該催化劑NH3選擇性催化還原NO性能的影響。結果表明,H2O對V2O5/TiO2催化劑上的選擇性催化還原反應具有一定抑制作用,但是同時能抑制N2O的生成。H2O的存在會提高催化劑表面的Brnsted酸性位,催化劑的脫硝活性隨著反應氣氛中H2O體積分數的增加而降低,原因可能是出現的大量水蒸汽抑制了催化劑表面Brnsted酸性位上NH+4與NO的反應。SNCR脫硝簡介
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