I. Как пользоваться этим руководством
Данное руководство предназначено для инженеров-технологов, EPC-подрядчиков и владельцев предприятий и поможет вам в течение 10 минут выполнить первоначальный выбор катализаторов SCR-денитрификации. Процесс выбора включает в себя ответы на четыре вопроса в последовательности: Какие загрязняющие вещества удаляются? Каков температурный диапазон дымовых газов ? Какие другие компоненты присутствуют в дымовых газах? Какой масштаб необходим? Следуя дереву решений на рисунке 1 сверху вниз, вы сможете точно определить целевой продукт и соответствующие решения. Дозировка катализатора и подробные технические решения будут рассчитаны и подтверждены техническим отделом Aiyipu с использованием модели VOLKORR.
Рисунок 1. Обзор дерева решений по выбору катализатора.
Шаг 1: Определение целевого загрязняющего вещества
Во-первых, четко определите целевые загрязняющие вещества. Если присутствует несколько загрязняющих веществ, объедините их, используя подход «сначала определите основной путь SCR, а затем наложите на него окислительный катализ».
Таблица 1. Целевые загрязняющие вещества и соответствующие растворы.
| Целевой загрязнитель | иллюстрировать | Соответствующие продукты/решения |
| оксиды азота | Оксиды азота — основная мишень процесса денитрификации. | Катализатор SCR (постоянный выбор в зависимости от температурного диапазона) |
| CO | Оксид углерода — продукт неполного сгорания топлива. | катализатор окисления CO |
| ЛОС | Летучие органические соединения (включая CH₄ и др.) | Катализатор окисления CO (одновременное удаление летучих органических соединений) |
| NH₃ escape | Концентрация непрореагировавшего аммиака на выходе из системы SCR превысила допустимый уровень. | Катализатор окисления аммиака ASC (установлен после системы SCR) |
| твердые частицы PM | Пыль в высокотемпературных дымовых газах | Фильтрующий элемент из керамического волокна с каталитическим эффектом (удаление пыли + синергетический эффект NOx) |
| Оксиды азота (NOx), угарный газ (CO) и летучие органические соединения (ЛОС) сосуществуют. | Необходимость скоординированного подхода к борьбе с множественными загрязняющими веществами. | Комбинация катализаторов SCR и окисления CO |
III. Шаг второй: Согласование температурного диапазона дымовых газов.
Температура дымовых газов является основным ограничивающим фактором при выборе катализатора: ниже диапазона активности реакция будет неполной; выше диапазона существует риск дезактивации в результате спекания. Выбор продукции должен осуществляться в соответствии с фактической рабочей температурой проекта (включая условия минимальной нагрузки), как показано в таблице 2.
Таблица 2. Соответствие температурного диапазона продукции.
| продукт | Применимый температурный диапазон | Ключевые технические индикаторы | Типичные области применения |
| Низкотемпературный катализатор SCR | 160~280℃ | Он демонстрирует хорошую активность при низких температурах и подходит для условий эксплуатации с недостаточной температурой дымовых газов. | Низкотемпературная секция коксовой печи и модификация низкотемпературных дымовых газов |
| Среднетемпературный сотовый SCR-катализатор (основной поток) | 280~420℃ | Система на основе диоксида титана с ванадием обеспечивает эффективность денитрификации ≥90%, при этом можно совместно контролировать превращение SO₂ и утечку аммиака. | Угольные котлы, промышленные печи, газовые двигатели внутреннего сгорания, выхлопные газы химических предприятий |
| Высокотемпературный катализатор SCR | 450~600℃ | Благодаря высокотемпературной стабильности состава, уровень выбросов NOx на экспорт может составлять всего 2,5 ppm, что соответствует требованиям США к выбросам газовых турбин. | Выработка электроэнергии с помощью газовых турбин и газовых двигателей внутреннего сгорания |
| Катализатор окисления аммиака ASC | SCR ниже по течению | Глубокое устранение утечки аммиака | Проекты со строгими ограничениями на выбросы аммиака. |
| катализатор окисления CO | 250–450℃ (определяется в зависимости от условий эксплуатации) | Высокая степень преобразования CO/ЛОС | Скоординированная очистка обогащенных кислородом выхлопных газов, угарного газа и летучих органических соединений. |
| Каталитический фильтрующий элемент из керамического волокна | Высокотемпературные дымовые газы | Интегрированные функции высокотемпературной фильтрации и катализа. | Синергия высокотемпературного удаления пыли из дымовых газов, насыщенных пылью, и денитрификации. |
Четвертый, третий шаг: подтверждение пригодности условий эксплуатации дымовых газов.
В пределах одного температурного диапазона состав дымовых газов определяет рецептуру продукта и конструкцию. Для подтверждения эксплуатационных характеристик проекта обратитесь к таблице 3.
Таблица 3. Ключевые моменты адаптации условий эксплуатации дымовых газов.
| Характеристики дыма | Основные риски | контрмеры Айипу |
| Высокопыльные дымовые газы (спекание, цементирование, коксование) | Засорение пылью и износ приводят к увеличению потерь давления в системе. | Сотовая конструкция с большими отверстиями и функциями предотвращения засорения, дополненная продувкой сажей и оптимизацией расхода. |
| Содержит мышьяк, щелочные металлы и тяжелые металлы. | Отравление катализатора ускоряет снижение его активности. | Противоотравляющая формула в сочетании с кривой разложения для регулирования продолжительности жизни. |
| Очищенные дымовые газы (газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания, химические выхлопные газы) | Главное противоречие заключается в балансе между эффективностью и сопротивлением. | Стандартная клеточная формула, низкое сопротивление и высокая активность. |
| Температура дымообразования ниже 160℃ или выше 600℃ | Недостаточная активность или дезактивация вследствие высокотемпературного спекания. | Интегрированная система теплообмена и регулирования температуры с использованием SCR направляет дымовые газы в подходящий температурный диапазон. |
Шаг 4: Определение объема с использованием формулы Волькорра.
После определения характеристик продукта и условий эксплуатации дозировка катализатора была рассчитана с использованием модели VOLKORR. Эта модель описывает экспоненциальную зависимость между эффективностью денитрификации, объемом катализатора и расходом дымовых газов.
η = 1 − exp(−k·V/Q)
Таблица 4 Параметры модели VOLKORR
| параметр | значение | единица |
| η | Целевая эффективность денитрификации определяется предельным уровнем выбросов и концентрацией NOx на входе. | % |
| к | Объемный коэффициент массопереноса определяется составом катализатора и фактической температурой дымовых газов. | h⁻¹ |
| В | Необходимый объем катализатора определяет количество модулей и количество упаковочных слоев. | м³ |
| В | Расход дымовых газов (при согласованных условиях: на влажной основе/на стандартной основе/на сухой основе) | м³/ч |
Имея η, Q и калибровочное значение k, можно определить объем катализатора V = −(Q/k)·ln(1−η), что позволяет определить технические характеристики модуля и количество упаковочных слоев. В детальном проектировании совместно рассчитываются коэффициент ослабления катализатора, коэффициент конверсии SO₂ и предел утечки аммиака. Для выполнения прямых расчетов можно также использовать онлайн-калькулятор выбора aireptech: www.aireptech.com/calculator.html
VI. Краткий указатель типичных сценариев применения
Для типичных сценариев вы можете напрямую обратиться к рекомендуемой конфигурации в Таблице 5 и перейти на соответствующую страницу продукта, чтобы получить подробные параметры.
Таблица 5. Типичные сценарии применения и рекомендуемые конфигурации.
| Сценарии применения | Типичные условия образования дымовых газов | Рекомендуемая конфигурация |
| Газовая турбина/газовый двигатель внутреннего сгорания (распределенные источники энергии, резервное электропитание центров обработки данных) | 450–600℃, чистые дымовые газы | Высокотемпературный катализатор SCR с концентрацией NOx ≤ 2,5 ppm может быть получен с использованием ASC. |
| Угольные котлы/промышленные печи | 280–420℃, пыльный | Среднетемпературный сотовый SCR-катализатор, расстояние между порами которого выбирается в зависимости от пылесодержания. |
| Спекание/коксование/цементирование стали | Высокая запыленность или низкий температурный диапазон | Высокопористая среднетемпературная сотовая структура или низкотемпературный катализатор SCR |
| Химические выхлопные газы (NOx + CO + летучие органические соединения) | Множество загрязняющих веществ | Комбинация катализаторов окисления SCR+CO |
| После модификации системы SCR выбросы аммиака превысили допустимые значения. | Концентрация NH₃ превысила допустимый предел. | Добавление катализатора окисления аммиака ASC |
| Совместная обработка высокотемпературных запыленных дымовых газов | Твердые частицы и оксиды азота сосуществуют. | Каталитический фильтрующий элемент из керамического волокна |
VII. Глоссарий
Таблица 6. Часто используемые термины и определения.
| термин | определение |
| СКР | Селективное каталитическое восстановление: аммиак или мочевина вводятся в дымовые газы, и NOx селективно восстанавливается до N₂ и H₂O под действием катализатора. |
| АСК | Катализатор аммиачного скольжения: каталитически окисляет NH₃, выходящий из SCR-системы, до N₂ и воды. |
| катализатор окисления CO | В дымовых газах средней и высокой температуры CO и летучие органические соединения каталитически окисляются до CO₂ и H₂O. |
| сотовый катализатор | Монолитный катализатор с сотовым поперечным сечением обладает большой удельной поверхностью и является основной формой продукта Aiyipu. |
| Airspeed SV | Отношение расхода дымовых газов к объему загрузки катализатора (ч⁻¹) отражает время пребывания дымовых газов внутри катализатора. |
| утечка аммиака | Концентрацию NH₃, не участвовавшего в реакции на выходе из SCR, следует контролировать в соответствии с проектными ограничениями. |
| коэффициент конверсии SO₂ | Доля SO₂, окисленного до SO₃ в дымовых газах, является ключевым индикатором побочных реакций для катализаторов на основе ванадия, работающих при средних температурах. |
| модель VOLKORR | Основная модель Айипу для выбора катализатора и определения его объема описывает экспоненциальную зависимость между эффективностью денитрификации, объемом катализатора и скоростью потока дымовых газов. |
8. Свяжитесь с нами
Компания Shandong Aiyipu Environmental Protection Technology Co., Ltd. — это специализированное и инновационное предприятие национального уровня, относящееся к категории «малых гигантов», а также высокотехнологичное предприятие. Она реализовала более 1500 проектов по денитрификации, охватывающих неэнергетические отрасли и сценарии высокотемпературной денитрификации газовых турбин, и предоставляет комплексные решения по принципу «катализатор + системная интеграция».
Официальный сайт: airepdenox.com
Онлайн-калькулятор выбора продукции: www.aireptech.com/calculator.html
Контактный адрес электронной почты: info@aireptech.com
Контактный номер: 18853365952
Адрес компании: уезд Хуантай, город Цзибо, провинция Шаньдун.
