優(yōu)美科DNX-GT催化劑及“雙SCR反應器”技術(shù)在超高NOx及NOx脫除率燃氣內(nèi)燃機SCR的應用

大氣網(wǎng)訊:部分燃氣內(nèi)燃機煙氣排放NOx濃度可高達2000~5000mg/Nm3，而燃氣內(nèi)燃機煙氣排放NOx的要求日趨嚴格。2018年，優(yōu)美科公司采用專用于燃氣內(nèi)燃機煙氣SCR脫硝的DNX-GT催化劑及“雙SCR反應器”技術(shù)，為內(nèi)蒙古明拓鉻業(yè)公司成功實現(xiàn)NOx自2000mg/Nm3至75mg/Nm3，同時氨逃逸小于3ppmv的排放要求。

基于持續(xù)不斷的研發(fā)改良，優(yōu)美科的DNX-GT催化劑具有薄壁、高目數(shù)、高開孔率、高活性、高NOx脫除率、良好的耐熱沖擊等顯著特征，脫硝效率可達98％時氨逃逸率小于1ppm，使用壽命可超過50,000小時無替換。詳細信息見論文《優(yōu)美科波紋式DNX-GT催化劑及技術(shù)在大型燃氣輪機煙氣SCR脫硝裝置上的應用經(jīng)驗》。

圖1優(yōu)美科DNX系列SCR催化劑截面示意圖

然而，受限于流場均勻性，在SCR入口NOx超高（＞2000mg/Nm3）、脫除效率超高（＞95%）的情形下，噴射入的氨在SCR反應器截面出現(xiàn)局部過量而局部不足的現(xiàn)象。如此，在氨過量部分，NOx脫除率即便達到100%，而由于氨不足部分NOx脫除率受氨量限制而偏低，則整個SCR的NOx脫除率遭遇“天花板”，即無論添加多少催化劑和噴入多少氨，SCR的NOx脫除率及氨逃逸也無法達到排放要求。明拓項目即要求NOx從2000mg/Nm3減排至75mg/Nm3，同時氨逃逸小于3ppmv。這就需要在工藝上為SCR催化劑創(chuàng)造條件。

圖2即為明拓項目若采用常規(guī)單SCR反應器時，催化劑用量及氨逃逸的關(guān)系。橘紅色點則為明拓項目采用DNX-GT催化劑及“雙SCR反應器”技術(shù)后的性能，即在較小的催化劑用量下，滿足氨逃逸小于3ppmv的要求。

圖2 催化劑用量與氨逃逸的關(guān)系

實驗及應用經(jīng)驗證明，NOx與氨在經(jīng)過SCR催化劑反應后，NH3的分布會變的極其不均勻，最高可達2900%，如圖3所示。

圖3 第一級反應器入口NH3分布相對標準偏差與第一級反應器出口NH3分布相對標準偏差&NH3逃逸的關(guān)系

優(yōu)美科通過多年的研發(fā)實驗及應用，開發(fā)出“雙SCR反應器”技術(shù)，從而解決了SCR入口NOx超高（＞2000mg/Nm3）、脫除效率超高（＞95%）應用中脫硝效率“天花板”的問題。

優(yōu)美科的“雙SCR反應器”技術(shù)，將兩級SCR反應器串聯(lián)，在兩級SCR反應器之間增設(shè)煙氣導流混合裝置，使進入第二級SCR反應器的NH3分布大為改善，一般NH3/NOx的標準偏差可＜15%。

為了使“雙SCR反應器”第二級SCR反應器入口煙氣流場均勻分布，優(yōu)美科公司為此進行了CFD模擬設(shè)計，使煙氣流速的分布相對標準偏差＜15%，NH3/NOx的分布相對標準偏差＜15%，溫度偏差小于±10℃。

圖4明拓項目“雙SCR反應器”CFD模擬氨分布云圖

實際運行中，該項目SCR脫硝出口NOx儀表最低顯示接近0mg/Nm3（低于儀表最低檢測限制）。

明拓項目的成功實施，是優(yōu)美科DNX-GT催化劑及“雙SCR反應器”技術(shù)完美結(jié)合的又一典范，不僅對于國內(nèi)燃氣內(nèi)燃機SCR脫硝行業(yè)提供范例，對于其他行業(yè)類似的超高NOx（＞2000mg/Nm3）、超高NOx脫除效率（＞95%）的SCR脫硝應用也具有重要的參考意義。