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燃煤电站烟气脱硝SCR催化剂中型工业实验研究

作　者: 程凯
导　师: 栾涛
学　校: 山东大学
专　业: 工程热物理
关键词: SCR催化剂工业配方工业实验性能评价 SO2氧化
分类号: X773
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 3次
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内容摘要

为了减轻燃煤电站NOx污染物的排放,多种脱硝技术应用于燃煤电站,其中SCR技术以其独特的优势成为当今世界上燃煤电站的主流烟气脱硝方式。SCR催化剂是SCR脱硝技术的核心。为了加快SCR技术在我国燃煤电站的推广,必须加大SCR催化剂的研发力度,改变依赖价格高昂的进口SCR催化剂的局面。因而应用于燃煤电站的SCR催化剂成为各科研院校争相研究的焦点。本文以V-W-Mo/TiO2催化剂作为研究对象进行了如下工作：首先,对V-W-Mo/TiO2催化剂的配方进行工业级原料替代研究,得到了采用工业级活性组分的配方,它与采用分析级配方的催化剂具有基本一致的活性,初步实现了催化剂配方原料由分析级向工业级的转化。其次,对工业级催化剂配方进行成型实验研究,通过对成型胚料制作过程的筛分、碾压和封存等工艺过程的实验研究,获得了兼具成形效果良好和稳定的催化剂。该工艺探索的成功为大量制备工业用催化剂奠定了基础。再次,依托中型工业实验台研究所制备的催化剂在真实烟气条件下的性能表现,重点研究变SCR反应器运行工况条件下,诸如烟气温度、空速、氨氮比、初始NO浓度、积灰时间对催化剂脱硝效率的影响。试验结果表明在330-410℃温度窗口内,空速5900/h、氨氮比为1的条件下,系统的脱硝效率高于80%,在380℃时达到最大脱硝效率85%,能够满足电站对脱硝效率的要求。最后,为了考察所制备的催化剂在SO2存在的条件下的脱硝性能和S02/S03转化率,对不同Mo元素含量和不同焙烧温度制备工艺的粉末催化剂进行了实验研究,并结合XRD技术对催化剂结构进行表征,从材料微观结构的角度为下一步完善配方和工艺提供指导。

全文目录

目录  4-7
CONTENTS  7-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第1章绪论  13-33
  1.1 课题背景  13-19
    1.1.1 NO_x的来源和危害  13-14
    1.1.2 我国火电厂氮氧化物排放标准和控制政策  14-16
    1.1.3 国外火电厂氮氧化物排放标准  16
    1.1.4 NO_x的生成和控制措施  16-19
  1.2 SCR催化剂的国内外研究综述  19-31
    1.2.1 SCR技术的发展历史  19
    1.2.2 SCR技术的化学反应原理和工艺流程  19-22
    1.2.3 SCR催化剂的性能和组分  22
    1.2.4 SCR催化剂的分类和选用  22-25
    1.2.5 商用催化剂生产商  25-26
    1.2.6 SCR催化剂的基础理论研究进展  26-28
    1.2.7 SCR催化剂的发展趋势  28-30
    1.2.8 我国SCR催化剂的生产和应用现状  30-31
  1.3 本课题的目的和意义  31-32
  1.4 本课题的研究内容  32-33
第2章课题研究方案和实验系统  33-41
  2.1 课题研究方案  33-36
    2.1.1 影响催化剂使用寿命的因素  33-34
    2.1.2 模拟烟气与真实烟气的差别  34-35
    2.1.3 课题研究路线  35-36
  2.2 烟气脱硝实验系统  36-41
    2.2.1 模拟烟气脱硝实验台简介  36-37
    2.2.2 工业脱硝实验台简介  37-41
第3章催化剂工业级配方制备研究  41-57
  3.1 催化剂工业级配方筛选实验  41-49
    3.1.1 实验原料  41-42
    3.1.2 实验仪器和设备  42-43
    3.1.3 粉末状催化剂的制备  43-44
    3.1.4 粉末催化剂测试方法  44-45
    3.1.5 工业级原料对催化剂活性的影响  45-49
  3.2 蜂窝状催化剂的批量制备研究  49-55
    3.2.1 蜂窝状催化剂的制备方法  50
    3.2.2 蜂窝状催化剂挤出成型设备  50-51
    3.2.3 催化剂胚料加工方法  51-52
    3.2.4 胚料处理工艺对催化剂成型的影响  52-55
  3.3 本章小结  55-57
第4章催化剂的工业评价实验  57-71
  4.1 影响SCR催化剂脱硝性能的因素  57-59
  4.2 工业实验台的组装和锅炉烟气参数  59-61
    4.2.1 工业实验台组装  59-60
    4.2.2 锅炉和烟气参数  60-61
  4.3 工业实验台运行调试  61-64
    4.3.1 实验台工况参数测试方法和调试维护  61-63
    4.3.2 工业实验测试项目  63-64
  4.4 工业评价实验结果讨论  64-70
    4.4.1 烟气温度对催化剂脱硝性能的影响  64
    4.4.2 空速对催化剂脱硝性能的影响  64-66
    4.4.3 催化剂体积对催化剂脱硝性能的影响  66-67
    4.4.4 氨氮比对催化剂脱硝性能的影响  67
    4.4.5 NO初始浓度对催化剂脱硝性能的影响  67-68
    4.4.6 积灰时间对催化剂脱硝性能的影响  68-69
    4.4.7 积灰时间对SCR反应塔压降的影响  69-70
  4.5 本章小结  70-71
第5章催化剂抗SO_2氧化实验研究  71-85
  5.1 影响SO_2/SO_3氧化率的因素  71-72
  5.2 Mo含量和焙烧温度对催化剂SO_2氧化性的影响  72-78
    5.2.1 催化剂抗SO_2氧化性能测试方法  72-73
    5.2.2 Mo含量对催化剂抗SO_2氧化性的影响  73-75
    5.2.3 焙烧温度对催化剂抗SO_2氧化性的影响  75-77
    5.2.4 工业催化剂使用半年活性测试  77-78
  5.3 应用XRD表征催化剂  78-82
    5.3.1 XRD表征的基本原理  78-79
    5.3.2 X射线衍射仪  79-80
    5.3.3 XRD表征结果讨论  80-82
  5.4 本章小结  82-85
结论与展望  85-89
参考文献  89-97
致谢  97-99
攻读硕士学位期间发表论文  99-100
学位论文评阅及答辩情况表  100

燃煤电站烟气脱硝SCR催化剂中型工业实验研究

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