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ko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

2、标准的严厉要求下，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(300380C) SCR催化剂已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

3、公式如下：V0=Qxln(l/(l-r)/100m)/( kox 3 )(1-1)式中V。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，k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，V。和Q成正比关系，但式中小m、区和B的取值是随玻璃熔窑烟尘特性而改变的，所以V。和Q不是简单的正比例关系。n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

4、导则”，计算公式如下：m=n/1 OO+ya/22.4/(Cno/30+Cno2x2/46)(1-2)n为脱硝效率，ya为氨逃逸，Cno和Cno?分别烟气中NO和NCh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ya为3ppm,以此计算 m= (t|+0.01) 5+0.03)。k0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。催化齐I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kO取38o调整k0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

5、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2125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512 m2/nAB值选取详见表1：表1催化剂参数孔数节距孔径单体截面尺寸内壁厚外壁厚孔隙率儿何比表面积个mmmmmmmmmm%m2/m3207.46.35150x1500.931.771.7452217.16.04150x1501.011.5371.5474226.755.95150x1

6、500.81.1576.15512236.55.72150x1500.721.3176.9538256.15.11150x1500.821.3472.55683054.22150x1500.731.1371.2675354.33.57150x1500.661.3669.4777403.73.09150x1500.611.2867.98792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=Q/V(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

7、应器的主要设计参数。根据式(1-1)计算得V。，带入式(2-2)可得Q值,Q值如在30003500( 1/h)范围内，说明V。选取合理。22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：Lu=Q/(3600xAxn)(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

8、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，是反映催化反应特征的一个参数。其计算公式为：Av=Q/(V X B )(2-3)烟气量一定时;面积速度Av越小，说明催化剂的儿何表面积越大，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67m/h,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600t/d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n=91.18,带入公式(1-2)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

9、氨逃逸率Nm3/hmg/m3mg/m3ppm煤制气120000350280040033.2 催化剂体积计算根据烟气特点，参考表1选取催化剂的节距为6.75mm,孔数为22x22个,再参照市场上生产的标准催化剂参数(见表3),可计算出8=511.960?/0?。参考1.2中心的选取，取=38,将小m、B、k0带入公式(1-1)计算得：Vo= 12()000xln(l/(l-91.18/l 00x0.9136)/(38x511.96)=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m

10、m1.15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1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v()m336.82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。