催化劑作為SCR脫硝反應(yīng)的核心,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系到脫硝效率的高低，所以，在火電廠脫硝工程中,除了反應(yīng)器及煙道的設(shè)計(jì)不容忽視外，SCR脫硝催化劑的參數(shù)設(shè)計(jì)同樣至關(guān)重要。
脫硝催化劑的重要指標(biāo)有哪些？
一般來說,脫硝催化劑都是為項(xiàng)目量身定制的,即依據(jù)項(xiàng)目煙氣成分、特性,效率以及客戶要求來定的。催化劑的性能(包括活性、選擇性、穩(wěn)定性和再生性)無法直接量化，而是綜合體現(xiàn)在一些參數(shù)上，主要有：活性溫度、幾何特性參數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度參數(shù)、化學(xué)成分含量、工藝性能指標(biāo)等。我們下面先來說一下活性溫度以及幾何特性參數(shù)。
1、活性溫度
催化劑的活性溫度范圍是重要的指標(biāo)。反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度,而且決定催化劑的反應(yīng)活性。如V2O5-WO3/TiO2催化劑,反應(yīng)溫度大多設(shè)在280——420℃之間。如果溫度過低,反應(yīng)速度慢,甚至生成不利于NOx降解的副反應(yīng);如溫度過高,則會出現(xiàn)催化劑活性微晶高溫?zé)Y(jié)的現(xiàn)象。
2、幾何特性參數(shù)
2.1節(jié)距/間距
這是催化劑的一個(gè)重要指標(biāo),通常以P表示。其大小直接影響到催化反應(yīng)的壓降和反應(yīng)停留時(shí)間,同時(shí)還會影響催化劑孔道是否會發(fā)生堵塞。對蜂窩式催化劑,如蜂窩孔寬度為(孔徑)為d,催化劑內(nèi)壁壁厚為t,則:
P=d+t
對平板和波紋式催化劑,如板與板之間寬為d,板的厚度為t,則:
P=d+t
由于SCR裝置一般安裝在空預(yù)器之前,飛灰濃度可大于15g/m3(干,標(biāo)態(tài)),如果催化劑間隙過小,就會造成飛灰堵塞,從而阻止煙氣與催化劑接觸,效率下降,磨損加重。一般情況下,蜂窩式催化劑堵灰要比平板式嚴(yán)重些,需要適當(dāng)?shù)丶哟罂讖?。燃煤電站SCR脫硝工程中的蜂窩式催化劑節(jié)距一般在6.3——9.2mm之間,同等條件下,板式催化劑間距可以比蜂窩式稍小些。
2.2比表面積
比表面積是指單位質(zhì)量催化劑所暴露的總表面積,或用單位體積催化劑所擁有的表面積來表示。由于脫硝反應(yīng)是一個(gè)多相催化反應(yīng),且發(fā)生在固體催化劑的表面,所以催化劑表面積的大小直接影響到催化活性的高低,將催化劑制成高度分散的多孔顆粒為反應(yīng)提供了巨大的表面積。蜂窩式催化劑的比表面積比平板式的要大得多,前者一般在427——860m2/m3,后者約為其一半。
2.3孔隙率和比孔體積
孔隙率是催化劑中孔隙體積與整個(gè)顆粒體積之比?？紫堵适谴呋瘎┙Y(jié)構(gòu)直接的一個(gè)量化指標(biāo),決定了孔徑和比表面積的大小。一般催化劑的活性隨孔隙率的增大而提高,但機(jī)械強(qiáng)度會隨之下降。比孔體積則指單位質(zhì)量催化劑的孔隙體積。
2.4平均孔徑和孔徑分布
通常所說的孔徑是由實(shí)驗(yàn)室測得的比孔體積與比表面相比得到的平均孔徑。催化劑中的孔徑分布很重要，反應(yīng)物在微孔中擴(kuò)散時(shí)，如果各處孔徑分布不同，會表現(xiàn)出差異很大的活性，只有大部分孔徑接近平均孔徑時(shí)，效果好。
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