窑炉SCR脱硝应用的关键技术难点与对策
窑炉烟气的复杂性给SCR应用带来了巨大挑战:
烟气温度窗口:
难点:不同窑炉的排烟温度差异很大。例如,水泥窑尾烟气约300-350°C,而玻璃窑烟气可能高达500°C以上。催化剂有最佳活性温度窗口(通常是300-400°C)。
对策:
高温催化剂:对于温度过高的场合,需使用耐高温的催化剂(如特种分子筛催化剂)。
烟气调温:在温度过低时,可通过补燃炉或换热器提升烟气温度;温度过高时,则需喷水降温或通过换热器降温。这会增加能耗和系统复杂性。
高粉尘与特殊粉尘:
难点:窑炉烟气含尘浓度高,且粉尘性质特殊。例如:
水泥窑:粉尘中含碱金属、碱土金属和重金属,会导致催化剂中毒和堵塞。
玻璃窑:粉尘中含有酸性成分,具有腐蚀性。
对策:
“高尘”布置:最常见的布置方式,将SCR反应器安装在窑炉主流程中(如水泥窑的预热器C1旋风筒之后)。优点是烟气温度合适,缺点是催化剂工作环境恶劣。
“低尘”布置:在SCR反应器前加设高温电除尘器,预先除去大部分粉尘,大大减轻了催化剂的磨损和堵塞,延长了其寿命,但增加了设备和能耗。
“末端”布置:在烟气经过所有热回收和除尘设备后,进入SCR反应器。此时烟气温度已很低,必须使用低温催化剂,且可能需要重新加热烟气,运行成本高。
催化剂中毒与失活:
难点:烟气中的碱金属、砷、磷?等会与催化剂活性中心发生反应,导致其永久性中毒。CaO会与烟气中的SO3反应生成CaSO4,覆盖在催化剂表面,造成物理堵塞。
对策:
催化剂配方优化:开发抗中毒能力强的催化剂,例如通过添加?;ば灾粱虿捎锰厥獾目椎澜峁?。
增大催化剂节距:设计更宽的催化剂孔道,减少粉尘堵塞的风险。
定期吹灰和维护:强化清灰效果。
SO2/SO3转化与铵盐堵塞:
难点:烟气中的SO2会被SCR催化剂氧化成SO3。SO3会与喷入的NH3反应生成硫酸氢铵,该物质在低温下(通常<280°C)呈粘稠状,会严重堵塞和腐蚀下游设备(如空预器和风机)。
对策:
控制SO2转化率:选用低SO2氧化率的催化剂。
提高运行温度:确保SCR出口温度高于硫酸氢铵的露点温度。
控制氨逃逸:精确控制喷氨量,减少未反应的NH3。
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