المشاكل الشائعة في التطبيق العملي لمحفز نزع النتروجين SCR لمراجل الكتلة الحيوية

• سابق
• التالي

1. خصائص غاز المداخن مرجل الكتلة الحيوية

(1) تركيز ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين منخفض ومتقلب بشكل كبير ؛ عند حرق الكتلة الحيوية النقية ، يتقلب تركيز ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين بين 120-250 مجم / م 3 ، مثل القالب والخشب واللحاء في الوقود ، ويتراوح تركيز ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين في غاز المداخن من 250 إلى 600 مجم / م 3.

(2) محتوى الهيدروجين في الكتلة الحيوية مرتفع نسبيًا ، كما أن محتوى الرطوبة في غاز المداخن مرتفع أيضًا ، حيث يصل إلى 15٪ إلى 30٪.

(3) الجزء الكتلي للمعدن القلوي في دخان الكتلة الحيوية مرتفع نسبيًا ، والذي يمكن أن يصل إلى أكثر من 8٪.

(4) كفاءة نزع النتروجين SNCR لفرن صر الكتلة الحيوية هي 10٪ -25٪ ، وكفاءة نزع النتروجين SNCR للطبقة المميعة المتداولة للكتلة الحيوية هي 40٪ -60٪. كفاءة نزع النتروجين غير مستقرة ولا يمكنها تلبية متطلبات الانبعاثات شديدة الانخفاض بثبات. أقل من 50mg / Nm3.

نظرًا لانخفاض كفاءة نزع النتروجين في SNCR ، من الضروري الجمع بين تقنية نزع النتروجين SCR لتحقيق كفاءة أعلى في نزع النتروجين. ومع ذلك ، يحتوي وقود الكتلة الحيوية نفسه على مواد قلوية مثل K و Na و Ca. بعد الاحتراق ، يدخل الرماد المتطاير إلى نظام SCR ، ويمتص على سطح محفز SCR أو يسد مسام المحفز ، ويتفاعل مع المكونات النشطة على سطح المحفز ، مما يتسبب في تسمم المحفز وإلغاء تنشيطه.

ثانيًا ، نظرًا لانخفاض درجة الحرارة ومحتوى الرطوبة العالي لغاز المداخن عند ذيل غلاية الكتلة الحيوية. إذا تم تركيب محفز عند ذيل الغلاية ، فسيتم امتصاص الماء على المواقع النشطة لسطح المحفز ، مما يقلل من مواقع امتصاص الأمونيا ، وبالتالي تقليل سرعة تفاعل نزع النتروجين ونشاط نزع النتروجين ؛ في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة ، فإن المحتوى الرطوبي الأكبر سيجعل الرماد المتطاير أكثر عرضة للالتصاق. تعلق على سطح المحفز ، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التسمم القلوي.

في الوقت الحاضر ، من أجل تجنب تأثير الفلزات القلوية على المحفز ، غالبًا ما تعتمد غلايات الكتلة الحيوية إزالة الغبار وإزالة الكبريت متبوعًا بنزع النتروجين ؛ يتم زيادة درجة حرارة غاز المداخن بعد إزالة الغبار وإزالة الكبريت عن طريق GGH أو موقد الانفجار الساخن أو سخان البخار ، ثم يتم استخدام SCR التقليدي. المحفز يستخدم لنزع النيتروجين. هذه الطريقة وتكاليف الاستثمار والتشغيل مرتفعة للغاية. إذا تم استخدام تقنية نزع النيتروجين SCR قبل إزالة غبار غاز المداخن من غلايات الكتلة الحيوية ، يمكن تقليل تكلفة واستهلاك الطاقة لإزالة نترات الكتلة الحيوية بشكل فعال ، ولكن يجب حل مشاكل تسمم المحفز وإلغاء التنشيط والانسداد والتآكل.

2. تأثير الفلزات القلوية على محفز نزع النيتروجين وخطة المعالجة

2.1 تأثير أملاح الفلزات القلوية القابلة للذوبان مثل الصوديوم والبوتاسيوم على محفزات نزع النيتروجين

الفلزات القلوية هي أكثر العناصر سمية بالنسبة للعوامل الحفازة ، وتتناسب قوتها السمية مع قلويتها. يشمل التسمم بالمحفزات التي تسببها الفلزات القلوية التسمم الفيزيائي والتسمم الكيميائي. التسمم الجسدي: لا يوجد معدن قلوي عادة في صورة سائلة. تترسب جزيئات الملح الخاصة به فقط على سطح المحفز أو تسد بعض مسام المحفز ، مما يعيق انتشار NO و NH3 في المحفز ، مما يؤدي إلى تسمم المحفز وإلغاء تنشيطه. إذا تكثف بخار الماء على المحفز ، فإن الفلزات القلوية سوف تسبب التسمم الكيميائي.

المادة الفعالة لمحفز الاختزال الحفزي الانتقائي هي V2O5 ، والتي تحتوي على مواقع حمض B (V-OH) ومواقع حمض L (V = O). يتناسب نشاط المحفز مع عدد مواقع حمض ب. سيؤدي وجود أيونات فلز قلوية إلى تقليل عدد مواقع حمض B للمحفز وتوليد KVO3 غير نشط ؛ كما أنه سيقلل من استقرار مواقع حمض B ويقلل من قدرة الاختزال التحفيزي للفاناديوم والتنغستن / الموليبدينوم. سيؤدي الانخفاض في عدد مواقع حمض B وانخفاض الاستقرار بشكل مباشر إلى انخفاض في NH3 وامتصاص الأكسجين السطحي ، وبالتالي تقليل نشاط المحفز.

الأملاح المعدنية القلوية القابلة للذوبان مثل الصوديوم والبوتاسيوم هي أساسية أكثر من NH3 ، ويتفاعل المعدن القلوي مع المواقع النشطة للمحفز ، مما يتسبب في تسمم المحفز. في بيئة رطبة ، يكون تأثير الفلزات القلوية على المحفز أكثر خطورة.


2.2 تأثير أكسيد الكالسيوم على محفز نزع النيتروجين

سيتم إلغاء تنشيط المحفز تدريجياً بعد التشغيل طويل الأمد في غاز المداخن المحتوي على رماد متطاير عالي الكالسيوم. العديد من الأسباب المحتملة لإلغاء التنشيط هي: يتسبب CaO في انسداد المسام الدقيقة ، وتقلل قلوية CaO من حموضة المحفز ويقلل CaSO4 المتولد من النشاط.

(1) يسبب أكسيد الكالسيوم انسداد المسام الدقيقة

يحتوي الرماد المتطاير على نسبة عالية من CaO ولزوجة عالية ؛ والرماد المتطاير له حجم جسيم صغير ، معظمها أقل من 10 ميكرومتر. عندما يتلامس الرماد المتطاير مع المحفز ، فإنه من السهل جدًا الامتصاص على سطح المحفز وسد المسام الدقيقة للمحفز ، مما يؤدي إلى انخفاض نشاط المحفز. ومع ذلك ، فإن ألفة CaO بالنسبة للمكونات الأخرى في الرماد المتطاير مع مكونات المحفز ليست بارزة بشكل خاص ، وهي ليست مكونًا يسهل انتشاره في المحفز بشكل خاص. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للتأثيرات الكيميائية ، فإن التأثيرات الفيزيائية يمكن عكسها بشكل عام. يمكن إزالة الرماد المتطاير المترسب على سطح المحفز بمرور الوقت عن طريق النفخ الدوري للسخام ، وبالتالي فإن انسداد المسام الدقيقة للمحفز بواسطة CaO ليس السبب الرئيسي لانخفاض النشاط.


(2) قلوية أكسيد الكالسيوم تقلل من حموضة المحفز

نظرًا لأن CaO نفسها عبارة عن مادة قلوية ، والمواقع النشطة في المحفزات القائمة على V2O5 المستخدمة حاليًا حمضية ، فإن CaO المترسب على سطح المحفز سيعادل المواقع الحمضية على سطح المحفز ويمنع حدوث التفاعل التحفيزي. نظرًا لأن التفاعل بين CaO والمواقع الحمضية على سطح المحفز هو تفاعل صلب - صلب ، فإن سرعة التفاعل تكون بطيئة ؛ وغالبًا ما يحتوي الرماد المتطاير على المزيد من K2O و Na2O الأساسي ، ومن المعتقد عمومًا أن CaO هو السبب الثانوي للتسمم القلوي للمحفز. ومع ذلك ، في ضوء التركيز العالي للرماد المتطاير ومحتوى الكالسيوم العالي في الرماد المتطاير ، يجب الانتباه إلى تأثير قلوية أكسيد الكالسيوم على المحفز.

(3) ينتج CaSO4 عن انخفاض النشاط


بسبب CaSO4 المتكون من تفاعل CaO المترسب على سطح المحفز و SO3 في غاز المداخن ، فإن انسداد المسام الدقيقة للمحفز هو السبب الرئيسي لتدهور أداء المحفز. تتضمن آلية تسمم CaO أربع خطوات.

الخطوة 1 - يتم ربط CaO بالمسام العيانية الموجودة على سطح المحفز.

الخطوة 2-SO3 تسرب فيلم الهواء حول جسيمات CaO.

تنتشر الخطوة 3-SO3 في جزيئات CaO.

الخطوة 4 - عندما ينتشر SO3 في جسيمات CaO ، فإنه يتفاعل مع CaO لتكوين CaSO4.

في عملية تسمم CaO ، يتم ترسيب CaO أولاً على سطح المحفز ، ويكون معدل الترسيب بطيئًا نسبيًا. التفاعل بين CaO المترسب على سطح المحفز و SO3 في غاز المداخن هو تفاعل غاز صلب. نظرًا لوجود مواد نشطة على سطح المحفز لتحفيز أكسدة SO2 لتوليد SO3 ، يكون تركيز SO3 مرتفعًا نسبيًا وسرعة التفاعل سريعة. سوف يتوسع حجم CaSO4 الناتج عن التفاعل السريع بحوالي 14٪ ، والذي سيغطي المواقع النشطة للتفاعل ، ويمنع سطح المحفز ، ويؤثر على انتشار المواد المتفاعلة في البنية الصغيرة التي يسهل اختراقها للمحفز. في آلية التسمم CaO ، يعد معدل الترسيب البطيء نسبيًا لـ CaO هو مفتاح التحكم. يعد تقليل كمية أكسيد الكالسيوم المترسبة على سطح المحفز وسيلة فعالة لإبطاء تسمم المحفز.

2.3 خطة علاج التسمم المعدني المضاد للقلويات

نظرًا لخصائص غاز مداخن غلاية الكتلة الحيوية ، أجرت Huadian Guangda تحسينات في الأداء على أساس المحفزات التقليدية: طورت محفز نزع النيتروجين بكفاءة عالية ومقاومة للمعادن القلوية ، والتي لها نشاط ممتاز واستخدام طويل في ذبابة المحتوى المعدني القلوي العالي عمر غاز مداخن الرماد.

من خلال التحليل النظري ، وتقييم الأداء ، وتوصيف المحفز ، وتحليل العلاقة بين حدوث العناصر المختلفة في المحفز وأداء المحفز ، والفهم المتعمق لمبدأ تسمم المحفز ، والاقتطاع في الحد من التسمم الكيميائي والفيزيائي للمحفز ، نجح في تطوير محفز نزع النيتروجين SCR للتسمم القلوي المعدني.

(1) زيادة حموضة سطح المحفز

تقوم الفلزات القلوية والمعادن الأرضية القلوية بتسميم المحفز ، وذلك بشكل أساسي من خلال التفاعل مع الموقع الحمضي للمركز النشط (V). يؤدي احتلال الموقع الحمضي إلى عدم قدرة الأمونيا على الامتصاص في الموقع الحمضي ، مما يؤدي إلى انخفاض نشاط المحفز. على هذا الأساس ، فإن العناصر المعدنية الانتقالية للمجموعات الفرعية VIB و IB و VIII والمعادن الأرضية النادرة يمكن أن تزيد من الموقع الحمضي للمحفز. من خلال سلسلة من الأعمال مثل تجميع الغربلة ، وتحسين طرق المعالجة ، وتعديل النسب ، تم اختيار مُعزز مناسب بنجاح ، مما أدى إلى زيادة موقع الحمض الكلي لمحفز نزع النتروجين ، وزيادة مواقع الامتزاز للأمونيا ومقاومة المعادن القلوية. مما يزيد من قدرة الفلزات القلوية.

(2) أضف إضافات معدنية مضادة للقلويات

تتفاعل الفلزات القلوية والمعادن الأرضية القلوية مع المواقع الحمضية للمركز النشط للمحفز. من أجل تجنب تعطيل المحفز أو تقليل معدل تعطيل المحفز ، من الضروري تقليل التلامس بين الفلزات القلوية والفلزات القلوية الترابية والمواقع الحمضية للمركز النشط ، أي لحماية المركز النشط للمحفز. زيادة حاجز الطاقة للمعادن القلوية والمعادن الأرضية القلوية للاتصال بالمركز النشط واستخدام مواد مضافة ذات نشاط أعلى وتفاعل أسهل مع الفلزات القلوية. بدءًا من هذين الجانبين ، اخترنا أولاً عاملًا مساعدًا له قابلية تشتت جيدة على ثاني أكسيد التيتانيوم وعائق فاصل معين ، بحيث لا تتفاعل الفلزات القلوية والفلزات القلوية مع المحفز.


(3) اضبط صيغة المحفز

نظرًا للمحتوى العالي للمعادن الأرضية القلوية في الرماد المتطاير لغاز المداخن ، تم تعديل نسبة المواد الفعالة والمحفزات المساعدة وطريقة المعالجة ، وتم تحسين نشاط المحفز الكلي من خلال تركيب المواد المضافة وتحسين تكنولوجيا المعالجة. من خلال اختبار نشاط ما قبل التسمم بالتشريب ومراقبة التشكل الظاهر ، يكون للمحفز مقاومة جيدة للمعادن القلوية.