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优美科DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术在超高NOx及NOx脱除率燃气内燃机SCR的应用

2021-05-31 19:00:17| 来源:| 编辑:| 点击:0次

北极星大气网讯:部分燃气内燃机烟气排放NOx浓度可高达2000~5000mg/Nm3,而燃气内燃机烟气排放NOx的要求日趋严格。2018年,优美科公司采用专用于燃气内燃机烟气SCR脱硝的DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术,为内蒙古明拓铬业公司成功实现NOx自2000mg/Nm3至75mg/Nm3,同时氨逃逸小于3ppmv的排放要求。

基于持续不断的研发改良,优美科的DNX-GT催化剂具有薄壁、高目数、高开孔率、高活性、高NOx脱除率、良好的耐热冲击等显著特征,脱硝效率可达98%时氨逃逸率小于1ppm,使用寿命可超过50,000小时无替换。详细信息见论文《优美科波纹式DNX-GT催化剂及技术在大型燃气轮机烟气SCR脱硝装置上的应用经验》。

图1优美科DNX系列SCR催化剂截面示意图

然而,受限于流场均匀性,在SCR入口NOx超高(>2000mg/Nm3)、脱除效率超高(>95%)的情形下,喷射入的氨在SCR反应器截面出现局部过量而局部不足的现象。如此,在氨过量部分,NOx脱除率即便达到100%,而由于氨不足部分NOx脱除率受氨量限制而偏低,则整个SCR的NOx脱除率遭遇“天花板”,即无论添加多少催化剂和喷入多少氨,SCR的NOx脱除率及氨逃逸也无法达到排放要求。明拓项目即要求NOx从2000mg/Nm3减排至75mg/Nm3,同时氨逃逸小于3ppmv。这就需要在工艺上为SCR催化剂创造条件。

图2即为明拓项目若采用常规单SCR反应器时,催化剂用量及氨逃逸的关系。橘红色点则为明拓项目采用DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术后的性能,即在较小的催化剂用量下,满足氨逃逸小于3ppmv的要求。

图2 催化剂用量与氨逃逸的关系

实验及应用经验证明,NOx与氨在经过SCR催化剂反应后,NH3的分布会变的极其不均匀,最高可达2900%,如图3所示。

图3 第一级反应器入口NH3分布相对标准偏差与第一级反应器出口NH3分布相对标准偏差&NH3逃逸的关系

优美科通过多年的研发实验及应用,开发出“双SCR反应器”技术,从而解决了SCR入口NOx超高(>2000mg/Nm3)、脱除效率超高(>95%)应用中脱硝效率“天花板”的问题。

优美科的“双SCR反应器”技术,将两级SCR反应器串联,在两级SCR反应器之间增设烟气导流混合装置,使进入第二级SCR反应器的NH3分布大为改善,一般NH3/NOx的标准偏差可<15%。

为了使“双SCR反应器”第二级SCR反应器入口烟气流场均匀分布,优美科公司为此进行了CFD模拟设计,使烟气流速的分布相对标准偏差<15%,NH3/NOx的分布相对标准偏差<15%,温度偏差小于±10℃。

图4明拓项目“双SCR反应器”CFD模拟氨分布云图

实际运行中,该项目SCR脱硝出口NOx仪表最低显示接近0mg/Nm3(低于仪表最低检测限制)。

明拓项目的成功实施,是优美科DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术完美结合的又一典范,不仅对于国内燃气内燃机SCR脱硝行业提供范例,对于其他行业类似的超高NOx(>2000mg/Nm3)、超高NOx脱除效率(>95%)的SCR脱硝应用也具有重要的参考意义。

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