2.1.1  催化劑選型設(shè)計(jì) 

SCR 催化劑選型設(shè)計(jì)是 SCR 脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要由煙氣參數(shù)、灰分組成、設(shè)計(jì)要求等決定。催化劑選型設(shè)計(jì)主要包括配方、結(jié)構(gòu)、停留時(shí)間或空

間速度、系統(tǒng)壓降、SO2 氧化率、氨氮摩爾比、目標(biāo)脫硝效率等內(nèi)容。 

（1）配方 

SCR 催化劑配方是指活性劑、助催劑、載體等成分配比。商業(yè) SCR 催化劑活性劑主要為 V2O5，活性劑對(duì)催化反應(yīng)起決定性作用，催化劑中V2O5 含量的不同使催化劑具有不同的最佳活性溫度區(qū)間。WO3 或 Mo O3 是常用的催化劑助催劑，助催劑能加強(qiáng)催化劑熱穩(wěn)定性，提高活性、選擇性和機(jī)械強(qiáng)度。Ti O2 

作為載體可以支撐、分散、穩(wěn)定催化活性物質(zhì)。根據(jù)具體工程項(xiàng)目中煙氣的溫度、NOx 含量、硫的含量、灰分的大小及 Ca、As 等元素含量等參數(shù)的大小，來(lái)確定催化劑中各成分含量的配比。 

（2）結(jié)構(gòu) 

商用蜂窩式催化劑單體截面尺寸一般為 150 mm*150 mm，長(zhǎng)度為 500 ~1300 mm。蜂窩孔道可以作為催化劑的基本組成單元，結(jié)構(gòu)參數(shù)包括壁厚(δ)、節(jié)距(s)、比表面積等。壁厚和節(jié)距共同決定了催化劑孔數(shù)。根據(jù)煙氣中飛灰濃度應(yīng)選取適 當(dāng)孔數(shù)催化劑，飛灰濃度越低，孔數(shù)越多，催化劑阻力也越大。  

（3）停留時(shí)間或空速

 通常用空間速度（Space velocity）來(lái)衡量催化劑的脫硝反應(yīng)過(guò)程的充分程度。其定義如式（2 - 1）：

空速越小反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。工程上常用的單位為h?1。反應(yīng)器的空間速度由試驗(yàn)決定?？臻g速度降低時(shí) NOx 的脫除率上升，即對(duì)于給定的煙氣流率，催化劑量要增加。 

（4）系統(tǒng)壓降

 SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)的增加會(huì)帶來(lái)上下游設(shè)備壓力的變化，進(jìn)而影響其他設(shè)備的運(yùn)行情況。所以無(wú)論是在設(shè)計(jì)前還是運(yùn)行后都要考慮 SCR 系統(tǒng)壓力的影響。

 （5）SO2 

氧化率對(duì)于實(shí)際煙氣中含有的 SO2 在脫硝過(guò)程中被氧化，SCR 反應(yīng)器入口氨氮比在 1 以下，氨氣理論上會(huì)在脫硝反應(yīng)中反應(yīng)完全，但由于催化劑老化、中毒或活性溫度窗口變化，噴氨不均等造成氨逃逸。還原劑氨會(huì)與 SO3 生成硫酸氫銨或硫酸銨。硫酸氫銨黏附在下游設(shè)備會(huì)造成設(shè)備腐蝕。所以要盡量控制 SO2 轉(zhuǎn)化率。

（6）氨氮摩爾比 

NSR 氨氮摩爾比定義為：

根據(jù) SCR 反應(yīng)化學(xué)方程式，對(duì)于氨參加的還原反應(yīng)，理論上化學(xué)當(dāng)量比為 1。反應(yīng)物和脫除的 NOx 量之間有 1:1 線性關(guān)系的假設(shè)，化學(xué)反應(yīng)速率和煙氣中其他與 NH3 反應(yīng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)。實(shí)際燃煤鍋爐 SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)中氨氮比選取 1~1.1 之間。

   （7）脫硝效率

 對(duì)于特定的 SCR 脫硝過(guò)程，當(dāng)所選用的催化劑確定時(shí)，脫硝效率是氨氮摩爾比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等的函數(shù)。 

實(shí)際上，影響催化劑選型的因素遠(yuǎn)不止以上幾種，SCR 催化劑設(shè)計(jì)是一種挑戰(zhàn)，只有在完整考慮了布置方式、脫硝效率、煙氣組分、SO2 氧化控制、催化劑活性、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行情況、以及對(duì)其他設(shè)備的影響等之后，反復(fù)計(jì)算調(diào)整，才能得到適合的催化劑用量。設(shè)計(jì)流程如圖