SCR法脫硝特性、流場(chǎng)優(yōu)化與催化劑配方改良研究.pdf

1、CHARACTERSTICOFCAIALYSTSPERFORMANCE，F(xiàn)LOWFIELDOPTIMIZATIONA1NDCATALYSTSFORMULARIMPROVEMENTINSELECTIVEC峨kLYTICREDUCTION八DissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHAOJin—xiaoSuper

2、visedbyProfZHONGZhong—pingSchoolofEnergyandEnvironmentSoutheastUnivcl‘sityMar2012摘要摘要選擇性催化還原(SCR)是目前煙氣脫硝的主流技術(shù)之一，其關(guān)鍵技術(shù)為NH3／NOx的均勻混合及催化劑性能。本文以燃煤電廠600MW機(jī)組為研究對(duì)象，應(yīng)用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，利用靜態(tài)混合器改善NH3／NOx的混合，并基于商用蜂窩狀催化劑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，耦合流動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)

3、進(jìn)行模擬及驗(yàn)證；同時(shí)以自制過(guò)氧鈦系化合物(PTC)為催化劑載體前驅(qū)物，分別對(duì)催化劑載體、催化劑制備方法及催化劑配方進(jìn)行研究。以某商用蜂窩狀催化劑為研究對(duì)象，在自制的活性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分別考察空速比、氧氣比例、NO含量、溫度、氨氮比對(duì)催化劑的脫硝活性影響。再通過(guò)確定排除內(nèi)、外擴(kuò)散影響的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)該商用催化劑進(jìn)行化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析，得出其活化能為47872J／tool，指前因子為1710卜S1。采用自行設(shè)計(jì)的靜態(tài)混合器改善NH3／NOx的混合。

4、應(yīng)用數(shù)值模擬的方法，分別考察靜態(tài)混合板傾斜角度、靜態(tài)混合板長(zhǎng)、靜態(tài)混合板形狀對(duì)于混合效果的影響。模擬結(jié)果表明：當(dāng)該類型靜態(tài)混合器傾斜角度為60度、混合板與噴氨管一一對(duì)應(yīng)、混合板上邊：下邊=l：10時(shí)效果最好。把優(yōu)化的靜態(tài)混合器應(yīng)用在SCR系統(tǒng)中，第一層催化劑入口速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為179％，氨氮比相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為30％，引起的額外壓損為43Pa。在流場(chǎng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮內(nèi)擴(kuò)散、外擴(kuò)散、化學(xué)動(dòng)力學(xué)的影響，利用用戶自定義函數(shù)(UDF)進(jìn)行耦

5、合反應(yīng)的模擬。模擬結(jié)果與商用蜂窩狀催化劑的性能測(cè)試結(jié)果作對(duì)比，在空速比較高時(shí)脫硝效率的模擬值與實(shí)驗(yàn)值相差不大，在4500V1時(shí)僅相差72％，證明考慮了內(nèi)外擴(kuò)散的反應(yīng)模擬基本正確。在獲得均勻穩(wěn)定的流場(chǎng)后，選用高效廉價(jià)的催化劑成為SCR脫硝的關(guān)鍵，因此本文進(jìn)一步對(duì)顆粒狀催化劑制備進(jìn)行研究，分為載體與活性組分兩個(gè)部分。以工業(yè)級(jí)偏鈦酸為原料，雙氧水為絡(luò)合劑，氨水為沉淀劑，制備PTC凝膠作為載體前驅(qū)物。分別考察了摩爾比n(H202)／n(H2Ti

6、03)、反應(yīng)溫度、初始反應(yīng)物濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)于載體的影響，并進(jìn)行了BET／SEM／XRD表征分析。優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)制備條件為：n(Hz02)／n(H2Ti03)10：反應(yīng)溫度20。C；偏鈦酸起始濃度O6mol／L；反應(yīng)時(shí)間30min。以優(yōu)化的PTC凝膠為載體前驅(qū)物，采用凝膠浸漬法制備顆粒狀低溫催化劑?？疾炝薓n／F彰cⅣzr／ce／W的不同組合作為活性組分的低溫脫硝性能，得出MnCe／Ti02是較有前景的活性組分組合的結(jié)論。同時(shí)，通過(guò)BET／