山东(SCR)脱硝催化剂技术要求

ICS70.100.01G75DB37山东省地方标准DB37/T2603—2014山东省选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂技术要求ShandongProvinceSelectiveCatalyticReduction(SCR)DenitrationCatalystsTechnicalRequirements2014-09-25发布2014-11-01实施山东省质量技术监督局山东省环境保护厅发布DB37/T2603—2014I前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准的附录A为规范性附录。本标准由山东省环境保护厅提出并解释。本标准由山东省环保标准化技术委员会归口。本标准起草单位：山东天璨环保科技有限公司。本标准主要起草人：祝社民、王志民、张延东、王东、李喜红、隋秀芬、许磊、周广贺、翟长征。DB37/T2603—20141山东省选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂技术要求1范围本标准规定了选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂的术语和定义、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本标准适用于脱除锅炉、窑炉及其它产生氮氧化物（NOX，主要是NO和NO2）的工业装置用选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T6285气体中微量氧的测量电化学法GB/T6730.32—2013铁矿石钒含量的测定硫酸亚铁铵滴定法GB/T8170—2008数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T14669空气质量氨的测定离子选择电极法GB/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法GB/T18204.25公共场所空气中氨测定方法靛酚蓝分光光度法HJ/T56固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ479环境空气氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的测定盐酸萘乙二胺分光光度法HJ629固定污染源废气二氧化硫的测定非分散红外吸收法HJ692固定污染源废气氮氧化物的测定非分散红外吸收法HJ693固定污染源废气氮氧化物的测定定电位电解法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1标准状态standardcondition烟气在温度为273K，压力为101325Pa时的状态，简称“标态”。本标准中所规定的烟气成分的浓度均指标态下的数值。3.2选择性催化还原法selectivecatalyticreduction(SCR)DB37/T2603—20142利用SCR还原剂（NH3）在催化剂作用下，与烟气中的氮氧化物（NOX，主要是NO和NO2）有选择地发生化学反应，生成氮气（N2）和水，从而减少烟气中NOX排放的一种脱硝工艺。3.3SCR还原剂SCRreductant烟气脱硝工艺中用于与NOX发生还原反应的物质。3.4脱硝催化剂denitrationcatalysts促使还原剂与烟气中的NOX在一定温度下选择性地发生化学反应的物质。3.5几何比表面积geometricspecificsurfacearea烟气流通孔道的总表面积与催化剂几何体积的比值，用β表示，单位为m2/m3。3.6抗压强度compressivestrength催化剂单位截面所能承受的最大压力，单位为MPa，其中平行于催化剂长度方向为轴向抗压强度，垂直于催化剂长度方向为径向抗压强度。3.7磨损强度abrasionresistance催化剂经磨损前后质量损失的百分比，与所消耗的磨损剂质量的比值，单位为%/kg。3.8脱硝效率denitrationefficiency脱除的NOX量与未经脱硝前烟气中所含NOX量的百分比，用η表示，单位为%。3.9氨氮摩尔比NH3/NOXmolarratio烟气中氨的物质的量与氮氧化物物质的量之比，用m表示。3.10催化剂活性catalystactivity催化剂促使还原剂与氮氧化物发生化学反应的能力，用Ko表示，单位为m/h。3.11SO2/SO3转化率SO2/SO3conversionrateDB37/T2603—20143烟气中的二氧化硫（SO2）在反应器中被氧化成三氧化硫（SO3）的百分比。4要求4.1理化性能要求理化性能要求应符合表1内指标。表1理化性能要求项目指标轴向抗压强度，MPa≥2.5径向抗压强度，MPa≥0.8磨损强度（未硬化），%/kg≤0.15活性Ko，m/h≥35SO2/SO3转化率，%≤0.4V2O5含量，wt%不得检出化学寿命，h≥24000aa正常工况（具体参数见表2）下，按照化学寿命24000h设计，其它情况根据实际使用需要设计。表2脱硝催化剂使用的正常工况烟气参数序号项目参数单位备注1SO2≤5000mg/Nm3湿基，实际氧条件2O22～15%湿基，实际氧条件3H2O5～22%实际氧条件4NO2≤1500mg/Nm3干基，6%O25CaO含量≤25%6使用温度300～420℃4.2环保技术要求脱硝催化剂产品无毒、无害。5试验方法5.1抗压强度测量5.1.1测量要求在规定条件下，对已知尺寸的试样以恒定的加压速率施加载荷，直至试样破碎，记录最大载荷，根据试样所承受的最大载荷和平均受压截面积计算抗压强度。5.1.2设备和材料设备和材料应包括：a)机械式或液压式压力试验机，应具备均匀加压功能，并确保施加于试样上的最大应力大于量程的10%，示值误差在±2%以内；DB37/T2603—20144b)游标卡尺，量程为0～200mm，最大允许误差为±0.01mm；c)衬垫片，厚度为3～6mm的高岭棉；d)切割机。5.1.3测试方法5.1.3.1试样制备5.1.3.1.1在催化剂单元体的两端未经硬化部位，截取两个长度为（150±3）mm的试样，分别用于测定轴向抗压强度和径向抗压强度。试样应无裂纹或其它明显缺陷。5.1.3.1.2测量试样受压面4个不同位置的高度以检验受压面的平行度，任何两个测量点的高度之差应不大于平均高度的2%。5.1.3.1.3测量试样受力面的截面尺寸，测量点的位置应分散且分布均匀。测量点的数量应不少于10个，最终结果取其算术平均值。5.1.3.1.4将两片高岭棉分别放在试样受力面的顶部和底部，并将试样装入塑料袋中折叠封好。5.1.3.2测试将试样置于压力试验机两块压板的中心位置，开启压力试验机并以1125N/s的加压速率连续均匀施加压力，直至试样完全破碎或压力试验机完全停止，记录此时的最大压力示值。5.1.3.3计算按式（1）分别计算轴向和径向抗压强度：WLFP.......................................(1)式中：P——抗压强度，MPa；F——最大压力示值，N；L——试样底部（或顶部）长度，mm；W——试样底部（或顶部）宽度，mm。5.2磨损强度测量5.2.1测试原理以特定的流速向催化剂样品鼓入含有磨损粉体的空气，在指定时间内，测量催化剂经磨损前后质量损失的百分比，与所消耗的磨损剂质量的比值。5.2.2测试设备磨损强度测试装置由送风机、风量调节装置、自动加料机、样品仓和磨损剂收集装置等主要部分组成，测试样品可以采用串联或并联方式，其中：a)送风机气体流速：10m3/min；b)加料机加料速度：15kg/h，精度：3%；c)袋式除尘器过滤面积：10m2，气体流速：10m3/min，温度：小于100K；d)气体介质：空气（25℃，标准大气压）；e)电子称，最大允许误差为±10g；f)电子天平，最大允许误差为±0.001g；DB37/T2603—20145g)磨损剂：石英砂（粒径范围：400μm～450μm）。5.2.3测试步骤测试步骤如下：a)取1条催化剂单体，截取2块截面尺寸（70±5）mm×（70±5）mm，长度为（100±2）mm的样品，置于（105±2）℃的恒温烘箱中干燥2h，取出并自然冷却至室温后称重。其中1块装入测试样品管道，用来做磨损强度实验，重量记为W1；1块装入旁路样品管道，用于测量鼓入空气后重量的改变，重量记为W3；b)将两个试样的四个侧面与管道间密封完好，往两管道中通入流速为（14.5±0.5）m/s的气流，其中测试管道气流中含有浓度为（50±5）g/m3的石英砂作为磨损剂，旁路管道内无石英砂；c)试验持续时间为2h；d)测试完毕后，取出两个试样再次分别称重，将放入测试样品管道中的试样的重量记为W2，将放于旁路样品管道的试样的重量记为W4，同时收集通过试样的磨料并称重，记为W5；e)按照上述方式分别测试带有硬化端的试样和未硬化的试样，如图1所示；f)所得数据按照公式（2）进行数据计算。风机流量控制风速仪风速仪自动加料机试验样品仓对比样品仓磨损剂收集收尘器调节阀调节阀图1磨损试验装置5.2.4计算结果21341(/)(/)100%.............................(2)式中：M——磨损强度，单位为%/kg；W1——磨损试验前样品的质量，单位为g；W2——磨损试验后样品的质量，单位为g；W3——旁路试验前样品的质量，单位为g；W4——旁路试验后样品的质量，单位为g；W5——试验后收集的磨料质量，单位为kg。5.3活性Ko和SO2/SO3转化率的测定DB37/T2603—201465.3.1测定原理5.3.1.1还原剂NH3在催化剂作用下，与烟气中的氮氧化物（NOX，主要是NO和NO2）有选择地发生化学反应，生成无害的氮气（N2）和水（H2O），主要反应方程式如下：32224446NHNOONHO...........................(3)322224236NHNOONHO..........................(4)5.3.1.2SO2/SO3转化率的反应方程式如下：22322SOOSO..................................(5)5.3.1.3通过模拟工况烟气或设计烟气条件，测量脱硝反应器的进出口烟气参数，计算催化剂的活性Ko和SO2/SO3转化率。5.3.2测定流程SCR脱硝催化剂化学性能测定试验装置流程见图2。配气系统烟气加热系统反应器系统烟气净化和排放系统烟气参数测量烟气参数测量控制系统图2SCR脱硝催化剂脱硝率测定试验装置5.3.3装置组成5.3.3.1配气系统试验采用标准钢瓶气模拟烟气，其中N2采用制氮机制得。烟气组成包括N2、O2、NO、CO2、SO2、H2O及NH3。气体经质量流量计控制计量后进入混合器，混合后进入烟气预热器。NH3在反应器入口前加入并与其他气体混合后参与反应。5.3.3.2烟气加热系统烟气加热器将烟气加热至一定温度，以确保反应器内能达到所需的温度条件。采用温控仪控制烟气预热器出口烟温，控制精度为±5℃。5.3.3.3反应器系统反应器为4个内径尺寸为160mm×160mm、长度1500mm的方形不锈钢反应器，为防止烟气短路，催化剂在放入反应器之前外壁以石棉带缠绕，将催化剂与反应器内壁间的缝隙密封。反应器采用电加热方式，在催化剂上、中、下部均设置热电偶测试反应器的温度，采用温控仪控制反应温度，控制精度为±5℃。5.3.3.4烟气净化和排放系统DB37/T2603—20147SCR反应中，可能会生成硫酸氢铵等物质，磨损也会将部分催化剂粉末带到反应器的下游，在烟气分析仪前加装陶瓷过滤器除尘，并采用浓磷酸洗涤烟气以防NH3对测试结果造成影响。5.3.4检测方法气体取样按照GB/T16157执行。脱硝催化剂单元体工艺特性指标测试装置的烟气成分检测方法及参考标准见表3。表3推荐的烟气成分检测方法及标准序号烟气成分推荐方法参考标准1NO/NO2定电位电解法非分散红外吸收法盐酸萘乙二胺分光光度法HJ693HJ692HJ4792O2电化学法GB/T62853SO2非分散红外吸收法碘量法HJ629HJ/T564SO3控温凝结法附录A.1a5NH3离子选择电极法次氯酸钠、水杨酸分光光度法靛酚