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        技術文章
        燃煤機組脫硝超低排放方案
        2016-12-30
        脫硝系統超低排放主要途徑是對催化劑進行改造,同時加大噴氨量


        燃煤機組脫硝超低排放方案


         脫硝系統超低排放主要途徑是對催化劑進行改造,同時加大噴氨被提前量。隨著超低排放改造的推進,脫硝催化劑再生、更換或加層的節點了。


        脫硝系統的運行費用主要有三塊:一是還原劑消耗;二是催化劑費用、三是電費。如何制定提效改造方案,發揮催化劑*大價值成為了關鍵。


        一、加裝催化劑層的不利因素


        脫硝系統實現超低排放的*普遍的做法就是催化劑加層。電廠在考慮催化劑加層時,認為新加一層催化劑層屬原設計方案,加層后完全可達到脫硝超低排放的要求;且直到2015年下半年才有成熟的催化劑再生廠家出現,在此之前除加層外其它也別無選擇。但催化劑加層方案有以下不利因素:


        1、SCR系統阻力增加


        加裝備用層催化劑后,脫硝反應器阻力增加(200Pa),導致引風機電耗增加(廠用電率增加0.04%-0.07%),運行費用高。


        2、SO2/SO3轉化率升高


        脫硝催化劑既能夠促進NOxNH3反應,同時也能夠促進SO2轉化為SO3。一般來說脫硝系統的SO2/SO3轉化率要求不高于1%。增加備用層催化劑,系統的SO2/SO3轉化率就會增加,三層催化劑運行系統的SO2/SO3轉化率很難保證在1%以內,導致下游空預器易堵塞等。


        3、催化劑再生次數降低


        一般催化劑機械壽命為10年,如果達到24000小時化學壽命就進行再生,那么這批催化劑可再生3-4;如果沒有進行再生,而是選擇加層后等到整體脫硝效率達不到設計值時再進行再生,那么催化劑的再生次數將對應減少。以運行5年為例,那么催化劑*多只能再生2次,這樣就沒有發揮出催化劑TiO2基材的*大價值。加層增加了原有2層催化劑的機械磨損,不利于今后的再生。


        二、催化劑更換原則---潛能Potentail


        催化劑潛能P公式:


         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         








        K——催化劑活性,m/h;AV——催化劑面速度,m/h。


        催化劑活性是催化劑產品的一個綜合性表征值,取決于催化劑的材料組分、幾何結構以及流動條件等。AV表示單位可視面積單位時間內對應的煙氣體積。因此潛能P是催化劑層總體性能的表征值。


        每個脫硝效率都有相對應的潛能P,也就是說每個反應器都有一個*低限度的潛能要求。如24000小時內需要滿足脫硝效率80%,那么盡管潛能是會隨著活性的衰減而衰減,但是在這段時間內催化劑的潛能必須都要高于80%脫硝效率所對應的潛能P。


        反應器總的潛能P總與各層催化劑的潛能Pn有如下關系:


        P=P1+P2+P3(2)


        如果一個SCR系統想要達到某個脫硝效率,只需要保證整體潛能高于*低脫硝效率對應的潛能。在加裝備用層催化劑之前就必須先了解目前使用中的催化劑潛能,歸根到底就是了解活性,需要對目前的運行催化劑進行活性檢測。


        三、不加層實現超低排放的方法


        1、制定再生方案時提高催化劑活性K,不加層。


        2、用其它型式的催化劑整層更換(新的或再生的),不加層。


        3、如果以上兩種方案都無法滿足脫硝超低排放的要求,則推薦采用二合一催化劑更換新模式,即通過增加催化劑層的體積(新的或再生的),不加層。


        四、二合一催化劑更換新模式


        脫硝催化劑二合一新模式是指將原有2層舊催化劑挑選出1層基本完好的催化劑進行深度清灰或再生,并回裝到SCR反應器,剩余催化劑先存放在再生工廠倉庫,同時采購更大體積的一層新催化劑(或再生工廠有合適的庫存再生催化劑)安裝至另一層,脫硝裝置長期保持2層運行,實現超低排放。


        相比加層的方案,二合一更換方案都有哪些優點?


        首先,催化劑用量更加合理,有效控制SO2/SO3轉化率。


        一般來說,隨著催化劑體積數的增加,其整體使用壽命近似線性提升。然而在選擇催化劑用量時,需要考慮SO2/SO3轉化率。脫硝催化劑安裝體量過大,加上超低排放噴氨量增大,容易導致過高的硫酸氫銨(ABS)產生。


        其次,更加有效利用催化劑基材,節約資源。


        二合一更換模式下,催化劑中毒物質得到及時的清除,并且補充適當的催化劑活性物質。一般來講,催化劑基材的壽命在10年左右,在物理壽命期間內,發揮出更多的催化作用才是節約資源的途徑。如果催化劑基材長期在病態中運行,無法發揮其應有作用,是對資源的浪費。


        第三,靈活補充催化劑,防止催化劑坍塌。


        二合一催化劑更換模式及時更換損傷的催化劑,可以有效的遏制催化劑磨損的局部擴圍進而塌陷的事故發生。剩余的催化劑可以放在危廢工廠進行儲存或全部進行再生返回到電廠,可以有效補充催化劑運行中一些催化劑。


        第四,實現超低排放。


        目前我國燃煤機組一般配有低氮燃燒器,并進行適當的燃燒優化。有些煤粉爐機組的SCR入口氮氧化物已經低至300mg/Nm³,循環流化床甚至更低。SCR入口氮氧化物有些已經偏離了設計值較多,這種情況下,催化劑常規的加層計劃完全可以隨之改變。二合一催化劑更換模式長期保持2層運行更加經濟合理。


        第五,更加經濟。


        根據我們對兩種模式的經濟性進行分析,二合一新模式(長期保持2層運行)相對加層舊模式(長期保持3層運行),費用大約是后者的70%,優勢明顯。上述經濟性分析未考慮三層運行對于空預器和其他后續設備造成的影響,如果加進這部分的影響,二合一新模式無疑是*佳的催化劑更換方案。


        五、結論


        隨著脫硝超低排放時代的到來,低氮燃燒器技術不斷優化,脫硝入口氮氧化物相對初始設計值有較大幅度降低的情況下。二合一新模式相對加層舊模式有著明顯的優勢,同樣滿足超低排放要求時,長期保持2層運行是*優的方案。


         


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