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国产板式催化剂实现垃圾焚烧发电厂超低温长期运行

[日期:2021-04-12]   来源:华电光大   作者:   [字体: ]

一、项目背景

今年3月18日,全球能源互联网发展合作组织在京举办中国碳达峰碳中和成果发布暨研讨会,在国内首次提出通过建设中国能源互联网实现碳减排目标的系统方案。总体来说,我国将于2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。要想达成这个任务,需要转变能源发展方式,实现能源体系的低碳、脱碳、清洁利用。尤其是如今占据发电总量60-70%的煤电机组,计划将于2060年全部退出,而太阳能、风能、生物质能则要占据主导。垃圾焚烧发电行业,是整个环保行业中变废为宝的出路,是解决垃圾围城与能源利用的最佳方案。

但是垃圾焚烧烟气具有其特殊性:烟气中含有酸性物质、烟气温度低、烟气成分波动大、烟气中水分含量高等。因此垃圾焚烧行业专用催化剂一直被国外产品所垄断。

北京华电光大环境股份有限公司依托于华北电力大学(北京),响应时代号召,积极进行工艺改进、技术突破,于2021年1月在浙江光大环保能源(淳安)有限公司成功投运垃圾焚烧专用催化剂,现场使用效果良好,一举打破国外脱硝催化剂在垃圾焚烧行业的垄断。

二、项目简介

经过大量的调研总结,垃圾焚烧烟气有如下特点:

(1)含湿量大、波动大:烟气中水分一般为 15~25%,实际运行最高测得 35%,且随垃圾成分不同有波动。

(2)酸性气体多:烟气中除了 NOx,SOx 外,还有大量的盐酸,氢氟酸等酸性气体。

(3)飞灰中含有大量的碱金属(钠、钾)、碱土金属(镁、钙),其粘度大、粒径小、堆积后易吸水潮解、膨胀板结。

(4)烟气中含有大量的重金属:铅、汞、砷等金属的单质及氧化物。

(5)物料来源不稳定,垃圾成分复杂;另外,烟气中可能含有油性物质,容易造成堵塞并影响清灰。

本项目旨在验证国产催化剂在垃圾焚烧行业的可行性,为垃圾焚烧行业提供低温、节能、高效的解决方案。项目采用华电光大自主研发的平板式低温抗碱金属中毒催化剂,设计温度170℃,2+1层布置,设计脱硝出口NOx≤50 mg/Nm3。自2021年1月22日投运以来,运行良好,完全满足设计要求。从现场投运效果来看,浙江光大环保能源(淳安)项目的烟气脱硝催化剂有以下特点:

1、温度低

相对于目前垃圾焚烧行业SCR脱硝催化剂最低温度只能做到190~210℃这一情况,浙江光大环保能源(淳安)项目的烟气脱硝催化剂可在170℃时实现高效、连续、稳定运行,完全满足NOx超低排放要求和设计要求,属于世界首创。

2、能耗低

催化剂在实际运行过程中的能耗,除了因升温所消耗的高温蒸汽之外,还会因催化剂床层的压损和堵灰产生一部分电耗,而浙江光大环保能源(淳安)项目的脱硝催化剂低耗能主要体现在以下几方面:

① 脱酸后烟气温度约130℃,本催化剂只需升温到170℃就可以满足要求,相比较190℃以上的催化剂,本催化剂可大幅度降低高温蒸汽的耗量;

② 相比蜂窝式、波纹板式催化剂较大的压损,本催化剂2层整体压损<0.3Kpa,比原来降低77%。在实际运行过程中,可极大地降低引风机的出力,节约电耗成本;

③ 由于板式催化剂是以金属网板为基材,华电光大通过基材选型和生产工艺的改进降低催化剂壁厚使催化剂单板更具具有柔性结构,烟气流过催化剂时,催化剂单板会不停的振动,使飞灰难以附着于催化剂表面,可以有效避免飞灰在催化剂表面的沉积;另外催化剂结构型式为“通道型”结构,几何形状弯角较少,开孔率较大,因此在实际运行过程中可大幅减少吹灰频率。

3、运行成本低

华电光大通过调整配方和改进工艺,能使催化剂在低温下保持较高活性,运行中可节省氨耗量。能保证在出口NOx浓度合格的情况时,氨逃逸较低,还原剂反应充分。

本项目的成功运行,更进一步证明了SCR脱硝催化剂可完全实现“国产化”,同时也为其他特殊工业窑炉的烟气脱硝催化剂的选型提供参考。



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