玻璃熔窑SCR脱硝催化剂选型介绍.docx

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1、玻璃熔窑烟气SCR脱硝蜂窝状催化剂的选型计算雷本喜，尹海滨，蔺海艳(江苏科行环保科技有限公司，江苏盐城224051)摘要：介绍了蜂窝状催化剂选型体积公式的计算及应用，包括催化剂节距、孔内风速、面积速度和初始活性系数k0选取，计算所得结论与工程应用情况基本吻合，对今后玻璃熔窑烟气脱硝催化剂的选型具有重大的指导意义，对水泥、陶瓷等其他行业脱硝催化剂的选型也有一定借鉴意义。关键词：玻璃熔窑；蜂窝状催化剂；选型计算；活性系数k0引言截止2014年12月，玻璃熔窑近300条浮法生产线已有约一半启动了SCR脱硝工程，并且有一部分生产线脱硝工程已经开始投运。但这并不意味着玻璃熔窑烟气NoX治理的结束，在新标

2、准的严厉要求下，剩下的多数玻璃生产线势必也会在2015年7月1号之前开启脱硝工程。SCR催化剂是脱硝工程的关键与核心，它决定着整个脱硝系统的成败，直接影响烟气出口NOX浓度是否达标，排放是否达标关乎玻璃企业的效益乃至生存。因此，了解现行催化剂的选型对催化剂生产厂家、环保企业和玻璃企业都相当重要。蜂窝状中温(3(X)380C)SCR催化剂己在玻璃熔窑脱硝系统中广泛使用，本文参考火电SCR脱硝催化剂选型的计算，结合玻璃熔窑烟气特性，对蜂窝状催化剂的选型进行了深入研究探讨，希望所得结论对后续从事相关工作的人员有所帮助！1催化剂体积计算1.1 推导公式参考火电烟气SCR脱硝工程技术，催化剂体积计算公式

3、如下：Vo=Q1n(1(1-1OOm)(k0)(1-1)式中VO为催化剂的推算体积，Q为标准状态下的湿烟气量，n为催化剂的脱硝效率，m为理论氨氮摩尔比，ko为初始活性系数，B为催化剂的几何比表面积。1.2 参数的选取Q随玻璃生产线的产能增大而增大。在其他值不变的前提下，Vo和Q成正比关系，但式中小m、ko和B的取值是随玻璃熔窑烟尘特性而改变的，所以VO和Q不是简单的正比例关系。T1可根据脱硝工程业主提供技术指标计算得来，业主所要求的脱硝效率越高,催化剂所需的体积数越大，参照前面烟气参数及国家环保标准，脱硝效率取值一般在81%93%之间。m的取值计算参考“华能导则”或“顾问导则”，计算公式如下：

4、m=100+a22.4(CN(30+CN2246)(1-2)n为脱硝效率，ya为氨逃逸，CNo和CNOz分别烟气中NO和NO2的浓度，以NO占NOx的95%,NO2占NOx的5%计算。玻璃环保标准要求的a为3ppm,以此计算m=(+0.01)(+0.03)ok0代表的是催化剂的初始脱硝能力，玻璃熔窑脱硝催化剂的k值一般为3545。理论上，k越大，所代表催化剂的脱硝能力越强，反之也成立。催化剂选型时，选取的k值一般比理论值略微偏大，常规浮法玻璃熔窑脱硝工程k0取38o调整ko的取值，可以合理控制催化剂体积的裕度。B值的大小受催化剂几何结构影响，理论上讲，催化剂B越大，单位体积催化剂内烟气与催化剂

5、表面接触的面积越大，越有利于催化反应的进行，进而提高催化效率。但是，B值越大，孔径越小，催化剂越容易堵塞。目前玻璃熔窑SCR脱硝一般放在除尘之后，粉尘浓度相对较小，催化剂孔数的选择一般为21-25孔，根据目前使用情况，孔数选为22较为合理，此时对应的B值为512m2nB值选取详见表1：表1催化剂参数孔数个节距mm孔径mm单体截面尺寸mm内壁厚mm外壁厚mm孔隙率%几何比表面积m2m3207.46.351501500.931.771.7452217.16.041501501.011.5371.5474226.755.951501500.81.1576.15512236.55.721501500.

6、721.3176.9538256.15.111501500.821.3472.55683054.221501500.731.1371.2675354.33.5715OI5O0.661.3669.4777403.73.091501500.611.2867.98792催化剂运行参数评估2.1 体积空速体积空速描述的是烟气体积流量与SCR反应器中催化剂体积的比值，反映了烟气在SCR反应器内停留时间的长短。根据定义其计算公式为：Sv=QV(2-1)实际上，Sv的倒数所表达的是接触时间概念，是催化剂的重要性能参数，也是催化剂反应器的主要设计参数。根据式(Ij)计算得V。，带入式(22)可得Q值，Q值如在

7、30003500(1h)范围内，说明Vo选取合理。2.2 孔内风速孔内风速代表气体流过催化剂孔道内的速度，它是决定反应器横截面面积和气体在反应区停留时间的重要参数。其计算公式为：1u=Q(3600An)(2-2)式中A为反应器横截面积，n为催化剂的孔隙率。考虑到玻璃熔窑烟气中粉尘粒度较细，烟质较低，孔内流速一般要求偏高，取值一般在m/s之间，孔内风速过低，容易造成堵塞，过大则磨损严重。催化剂体积确定5.87.3后，可通过孔内风速指标来验证催化剂选型是否合理。2.3 面积速度SCR系统的面积速度，描述的是烟气掠过催化剂表面的速度，其定义是单位时间内烟气体积与催化剂的几何表面积之比，是反映催化反应

8、特征的一个参数。其计算公式为：Av=Q(V)(2-3)烟气量一定时，面积速度AV越小，说明催化剂的几何表面积越大，对应的催化剂微孔数目增多，有利于反应器内催化反应的进行。它的取值为67mh,可通过控制面积速度来对选取的催化剂体积进行微调。3工程应用实例分析3.1 工况参数以某新建600td浮法玻璃生产线烟气SCR脱硝工程为例，表2是该生产线的主要工况参数：由表1中数据可计算=91.18,带入公式(12)可计算出m=0.9136o表2主要工况参数燃料烟气流量温度入口NOx浓度目标NoX浓度氨逃逸率Nm3Zhmgm3mgm3PPm煤制气120000350280040033.2 催化剂体积计算根据烟

9、气特点，参考表1选取催化剂的节距为6.75mm,孔数为2222个,再参照市场上生产的标准催化剂参数（见表3）,可计算出B=511.96m2nA参考1.2中ko的选取，取心=38,将rm、6、ko带入公式（I-I）计算得：V0=I200001n(1(1-91.181000.9136)(38511.96)=36.82m表3标准催化剂参数催化剂净高度mm1150模块纵向单元数量个6模块横向单元数量个12单个模块内单元总数个72元件截面边长mm150单元孔数个22外壁厚mm1.15内壁厚mm0.80孔径mm5.95节距mm6.75模块长mm1910模块宽mm9603.3 参数校准与修正综合考虑催化剂的

10、运行参数，采取合理的反应器内部布置形式（见表4）,最终的修正参数见表5,修正后k=37.55,V=37.26,修正后的参数为选型的最终参数。表4反应器设计参数催化剂长度布置箱5催化剂宽度布置箱2初装催化剂层数层2预留催化剂层数层I反应器截面长mm5100反应器截面宽mm4000表5催化剂运行参数初始活性系数ko38校准活性系数K37.55推算总体积V0m336.82校准总体积Vm337.26空速1/h3221空塔速度m/s4.7孔内风速m/s6.17面积速度m/h6.373.4 工程应用情况该工程已于2014年9月开始投运，并已通过国家环保单位的验收，项目运行正常，脱硝效率高达95%。结束语催化剂的精确选型是一个十分复杂的过程，不同的工况参数，催化剂的选型可能会有很大差别。本文的计算针对玻璃熔窑具有一定的可信度，对其他行业来说，不能生搬硬套，仅具备参考价值。本文的催化剂体积计算未考虑催化剂活性的衰减，这也是本文选型计算的一个缺失，由于玻璃熔窑催化剂的使用时间还较短，最早使用的催化剂也不到3年，催化剂的衰减率还很难统计和预算，望随着催化剂使用时间的延长，后续能总结出规律填补此缺陷。