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SCR烟气脱硝效率及催化剂活性的影响因素简述

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-08-21
SCR烟气脱硝效率及催化剂活性的影响因素简述
燃煤过程中容易产生许多环境污染物。氮氧化物是燃煤过程中产生的污染物之一,严重污染环境。本文对燃煤烟气中氮氧化物脱除技术选择性催化还原法(SCR) 技术的原理和发生过程进行分析,并对催化剂效率的影响因素进行探讨,为SCR技术研究和实践应用提供参考。
尾部烟气脱硝方法是目前国际上常用的降低NOx的方法。常用方法中,选择性催化还原脱硝法(SCR)的脱硝效率可以达到90%以上,具有较好的应用前景。本文针对SCR烟气脱硝技术,简要介绍SCR烟气脱硝的基本原理和控制步骤,对影响脱硝催化剂效率的因素进行探讨分析。
1 SCR烟气脱硝基本原理
SCR烟气脱硝技术就是利用还原剂在催化剂的作用下选择性地将烟气中的NOx反应生成对环境无害的氮气和水。还原剂一般为碳氢化合物,应用较多的是氨气。
燃煤烟气中的NOx主要为NO,在没有催化剂的条件下,NOx和NH3也可以发生化学反应,但只能在相对较窄的温度范围内进行,一般在930℃左右。通过选择合适的催化剂,可有效的降低反应温度,提升反应的效率。
SCR烟气脱硝的反应过程主要分为以下几个步骤:
(1)外扩散过程。外扩散即氮氧化物和氨气从气相主体中扩散到催化剂外表面的过程。
(2)内扩散过程。催化剂的活性中心一般存在于催化剂的内表面上,因此反应物需要在内表面的活性中心吸附才能发生反应。反应物质从催化剂外表面向内表面扩散的过程为内扩散过程。
(3)吸附过程。反应物在活性中心吸附的过程。
(4)催化反应。吸附在活性中心的反应物,在催化剂活性中心和一定温度下发生催化还原反应,氮氧化物还原分解生成氮气和水。
(5)脱附过程。反应产物从活性中心脱离的过程。
(6)内扩散过程。反应产物从活性中心脱附后通过催化剂的内表面向外表面扩散的过程。
(7)外扩散过程。反应产物从催化剂外表面向气相主体中进行扩散传质的过程。
以上七个步骤可以分为三大类:外扩散、内扩散及表面反应。外扩散主要与气相主体的流速有关,内扩散主要与催化剂的孔道结构有关,表面反应主要与催化剂性质及反应温度有关。
2 SCR烟气脱硝效率和催化剂活性的主要影响因素
SCR烟气脱硝能力的主要指标是脱硝的效率。脱硝效率的主要影响因素有反应温度、烟气中氨气和氮氧化物的比例、空速、氮氧化物浓度等。
(1)反应温度的影响
反应温度对于催化剂的效率和活性都存在联系,催化剂的效率和活性随温度的变化规律一致,即均在200℃-400℃之间随温度增加而增加,活性和效率均在400℃时达到最大值。温度大于400℃时,活性和效率均降低。
(2)氨氮摩尔比的影响
氨氮摩尔比是评价SCR工艺经济性的技术指标。在相同的脱硝效率下,氨氮摩尔比越大,其经济性越低。一般情况下,氨氮的摩尔比一般设置在0.9-1.05的范围内。
(3)NOx浓度的影响
氨气含量不变的情况下,烟气脱硝效率随着NOx浓度的升高而降低。氨气含量不变,氮氧化物含量增加使得氮氧化物的摩尔比下降,导致最终的效率下降。
(4)空速的影响
空速是化学反应的动力学指标,关乎催化剂的处理能力。空速即单位时间内处理的气体体积量与催化剂装填体积的比例。脱硝效率随着空速的增加而逐渐降低。空速增加,反应物在反应器中的保留时间较短,反应不充分,导致效率下降。
3 总结
烟气中氮氧化物对于环境存在严重的影响,电厂进行烟气脱硝对于环境保护和提升企业的社会责任都具有积极的作用。通过对SCR烟气脱硝技术的简述,可以为SCR技术的研究和实践应用提供参考。


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