层柱粘土催化剂在SCR烟气脱硝中的应用

电站锅炉排放的氮氧化物(主要是NO 和NO 2,其中NO 占90%左右)是促使酸雨形成的主要大气污染物之一,对人类的健康构成了极大的

威胁。在我国的燃煤电站中,大多采用低NOx 燃烧技术,而脱硝效率较高的选择性催化还原(SCR )技术则相对应用较少。但SCR 技术在国外的燃煤电站中有着十分广泛的应用,在美国、日本以及德国等一些欧洲国家,电站SCR 技术已经成为控制NOx 排放的重要技术之一。随着我国NOx 排放标准的日益严格,低NOx 燃烧技术已经不能满足需

收稿日期:2006-10-11

国际科技合作重点项目:大气中氮氧化物NOx 控制技术应用与研究。项目编号:2004DFAO7700

第一作者简介;肖琨(1982-),男,山东大学研究生,主要研究方向为大气污染治理。

综述与专论

能源环境保护

Ener gy Environmental Protection

V ol.21,N o.2A p r.,2007

第21卷第2期2007年4月

层柱粘土催化剂在SCR 烟气脱硝中的应用

肖

琨,栾

涛,程

林

(山东大学空间热科学中心,山东济南250061)

摘要:电站锅炉排放的氮氧化物(NOx )是大气污染的主要来源之一,对人类的健康构成了极大的威胁。在我国燃煤电站中,大多采用低NOx 燃烧技术,而脱硝效率较高的选择性催化还原(SCR )技术则应用较少。随着我国NOx 排放标准的日益严格,SCR 技术将会在我国获得较大的发展。在SCR 技术的应用过程中,催化剂的制备生产是其中最重要的组成部分,其催化性能直接影响到SCR 系统的整体脱硝效果。层柱粘土(P illared Interla y er C la y s ,PI LC )催化剂,是近年来国际上正在大力研究开发的一种新型催化材料,具备非常优异的催化性能。我国拥有丰富的膨润土资源,它是制备层柱粘土的主要原料。研究层柱粘土催化剂对于我国的环保产业及非金属矿业的发展具有重要意义。关键词:SCR ;烟气脱硝;层柱粘土;催化剂中图分类号:X701文献标识码:A 文章编号:1006-8759(2007)02-0004-05

SE L ECTIVE CATALYTIC RED UCTIO N (SCR )OF N Ox

OVER PI LC CATALYST

XIAO K un ,LUAN T ao ,CHENGLin

(C enter f or S p ace Thermal Science o f Shandon g Univ er sit y ,Jinan Shandon g ,250061)

Abstract :NOx em ission from p ow er p lants is a m a j or atm os p here p ollutant.It is harm ful to hum an ’s health.In China ,m ost p ow er stations a pp l y combustion m odifications to low er the NOx em ission.T he

selective catal y tic reduction (SCR )of NOx which is the m ost efficient technolo gy hasn ’t been w idel y used due to its hi g h cost.As the lim it of NOx em ission from p ow er p lants g ets m ore severe ,the SCR technolo gy w ill g et a fast develo p m ent in China.In SCR s y stem ,the catal y st is the m ost im p ortant p art ,whose p erform ances decide the efficienc y of the whole SCR s y stem.P illared Interla y er C la y s (PI LC )is a new catal y st which attracts lots of attention in the w orld.T here is abundant bentonite ,which is the m ain raw m aterial of PI LC ,in China.T he stud y of PI LC is of si g nificance to the de 2velo p m ent of environm ental p rotection industr y and nonm etal m inin g industr y in China.K e y w ords :selective catal y tic reduction ;de -NOx;PI LC;catal y st

要,SCR技术将会成为我国控制NOx排放的主流技术。在SCR技术的应用过程中,催化剂的制备生产是其中最重要的组成部分,其催化性能直接影响到SCR系统的整体脱硝效果。

层柱粘土(P illared Interla y er C la y s,PI LC),也称交联粘土(Cross-linkin g C la y s,C LC),是近年来国际上正在大力研究开发的一种类似分子筛的新型催化材料。它拥有优良的孔结构,具备优异的催化性能,非常适合成为SCR技术的催化剂。

1SCR法的基本原理及现有催化剂

1.1SCR法的基本原理

选择性催化还原法(SCR)脱硝,是在催化剂存在的条件下,采用氨、CO或碳氢化合物等作为还原剂,将烟气中的NO还原为N2。在电站锅炉所采用的SCR技术中,一般采用氨气作为还原剂。这时, SCR反应主要包括以下几个化学方程式[1]:

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

除此之外,还存在着NH3被O2氧化的竞争反应。选择性就是指NH3只是有选择地与NO发生反应,而不被氧气氧化为N2、N2O、NO等。

1.2目前SCR法中常用的催化剂及其反应机理

催化剂在SCR反应中起了非常重要的作用。催化剂不同,SCR反应的机理也不同。目前常用的催化剂有贵金属催化剂,金属氧化物催化剂,沸石分子筛型催化剂等。

贵金属催化剂主要有Pt、Rh、Pd等,通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体。这类催化剂在20世纪70年代初就已经作为排放控制类催化剂而有所发展,并成为SCR反应中最早使用的催化剂。它的特点是有较高的活性且反应温度较低,但缺点是对NH3有一定的氧化作用。因此,在八九十年代有逐渐被金属氧化物所取代的趋势。目前此类催化剂主要用于低温,以碳氢化合物为还原剂的系统[1]。

在这类催化剂中,Pt的研究相对深入,基本反应过程为NO在Pt活性位上脱氧,然后碳氢化合物再将Pt-O还原。Pt催化剂的优点是具有很高的效率,缺点是有效温度区间较窄。在这类催化剂中,较多的采用CO以及碳氢化合物作为还原剂[2]。

金属氧化物类催化剂是目前研究最多的,也是最成熟的催化剂。目前在工程中使用最多的是以具有锐钛矿结构的T iO2为载体的钒类催化剂(V2O5/T iO2)。其中V主要作为活性成分存在,T iO2是载体,具有良好的抑止SO2氧化的能力。另外在此类催化剂中,还经常添加W O3、M oO3等,以增强催化剂的活性,表面酸性,热稳定性并抑止SO2的氧化。此外,M oO3还具有防止催化剂砷中毒的作用[1～3]。

对于此类催化剂的反应机理,理论界还没有形成统一的认识,通常认为,在V2O5/T iO2催化剂上,当氨作为还原剂时,NO和NH3的反应遵循E2 le y-Rideal机理:强烈吸附在催化剂上的氨与气态的或弱吸附的NO分子反应,生成N2和水,但对于氨以何种吸附态参加反应,仍没有定论。另外,一些学者认为,O2在反应中的作用是参与催化剂的再氧化,以完成整个反应循环,它既不与NH3反应,也不与NO反应[1～4]。

沸石是一种非常重要的催化剂,它是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱或碱土金属的硅酸盐矿物。在经过一定的处理之后,其骨架会形成许多大小相同的“空腔”,空腔之间又有许多直径相同的微孔相连,形成均匀的数量级为分子直径大小的孔道。因而它能将比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部,把比孔道直径大的物质分子排斥在外,从而使分子大小不同的混合物分开,起着筛分分子的作用,故又名“分子筛”[5]。

SCR过程中应用的沸石类催化剂主要是采用离子交换方法制成的金属离子交换沸石,通常采用碳氢化合物和氨作为还原剂。这类催化剂一般在较高的温度下,具有很好的活性,是一种高温催化剂。所采用的沸石类型主要包括Y-沸石、ZSM系列、MFI和发光沸石(M OR)等,特别是Cu-ZSM-5,研究的较多。可用于离子交换的金属元素主要包括Mn,Cu,C o、Pd、V、Ir、Fe和C e等。沸石的类型和参与离子交换的金属种类,是影响催化剂性能的重要因素。另外,催化剂的制备条件和制备方法也会影响催化剂的活性和选择性[2～6]。

在此类催化剂上,以氨气作为还原剂时,研究者们都倾向于认为反应遵循Lan g muir-H inshel2 w ood机理:在NH3被吸附的同时,NO也被吸附在

肖琨等层柱粘土催化剂在SCR烟气脱硝中的应用?5?

催化剂上,并被氧化为NO2、硝酸盐等。然后,再与吸附在临近酸中心上的氨反应生成某种中间产物,这种中间产物再与NO分子反应生成N2和H2O。对于反应的具体细节,目前还存在着很多争议,但一般都认为,NO氧化为NO2是制约整个反应速度的关键因素[4、7、9]。

2SCR催化剂所需具备的条件

从对现有的催化剂分析可知,一种优异的SCR催化剂必须具备以下条件:

(1)具备合适的孔结构和较大的有效表面积。这是绝大多数非均相催化反应固体催化剂所都应具备的。一般认为,在催化剂参与的多相反应中,反应主要在催化剂表面进行,其反应过程包括反应物在催化剂表面的吸附、反应、脱附等步骤。较大的表面积可以增加反应物的吸附,合适的孔结构可以为吸附、脱附提供通道[5]。

(2)催化剂需具有较强的表面酸性。NH3是一种碱性气体,为了使它能够更好地吸附在催化剂上,要求催化剂必须是一种固体酸。固体酸就是具有Bronsted或Lew is酸中心的物质,它具有给出质子或接受电子对的倾向[5]。氨气既可以吸附到Bronsted酸中心上,形成NH4+,也可以吸附在Lew is酸中心上,形成氨的络和物。这两种物质都具有很高的活性,是SCR反应中必不可少的物质[3～4][7～8]。另外,较强的酸性也会减弱NH

3被O2氧化的反应,提高反应的选择性,因为只有气态的NH3才会被氧化[9]。

(3)催化剂上必须具备有一定氧化还原能力的活性成分。SCR反应实质上来说仍然是一个氧化还原反应,它遵循氧化还原反应机理或M ars-van K revelen机理。研究表明,在催化氧化反应中,具备很高活性的金属氧化物,在SCR反应中,往往也会具有很高的活性;而在催化氧化反应中活性低的金属氧化物,在SCR反应中,其活性一般也较低[3]。催化剂上活性成分的添加,可以通过把载体浸泡到相应金属盐溶液中,采用浸渍法或离子交换法等获得。

(4)具有一定的抗SO2氧化的能力。烟气中通常都含有一定的H2O和SO2,而一般的具有SCR 活性的成分,通常也具有氧化SO2的能力。如果SO2被氧化为SO3,会产生非常严重的后果。SO3和烟气中的H2O、NH3反应,会生成硫酸和硫酸铵盐NH4HSO4,(NH4)2SO4。硫酸铵盐容易沉积在催化剂上,覆盖催化剂的活性位,进而导致催化剂失活。除此之外,硫酸铵盐还会沉积到空气预热器上,从而导致严重的腐蚀,并造成极大的压降损失[1]。

3层柱粘土催化剂

层柱粘土(P illared Interla y er C la y s,PI LC),也叫交联粘土(Cross-linkin g C la y s,C LC)是近年来国际上正在大力研究开发的一种类似分子筛的新型催化材料。它是利用某些粘土在强极性分子作用下所具有的可膨胀性以及阳离子的可交换性,将大的有机或无机阳离子像柱一样将粘土的层结构撑开并牢固地链接,这一过程称之为柱化,所形成的结构就形象地称为层柱结构。

3.1层柱粘土的原料及制备方法

PI LC材料是由粘土矿物和聚合羟基金属阳离子基团通过离子交换、缩水交联形成的。作为基质材料的粘土应具备良好的离子交换性能和一定的层间反应空间。在众多的粘土矿物中,蒙皂石类粘土矿物(Sm ectites)具备这两个特征。蒙脱石是一种层状结构的硅酸盐矿物,其基本单元由两个硅氧四面体和夹在中间的铝氧八面体所构成。其中, S i4+,Al3+常常被其它低价阳离子部分取代,这样就会产生过量永久负电荷。这使得蒙脱石晶层产生对阳离子的吸附作用,使层间可能有K+、Na+、Ca2+、H+等交换阳离子存在。蒙皂石粘土的这些性质,有利于把柱化剂引进层间域形成PI LC。因此,制备PI LC主要选择这类粘土为基质材料[5]。

膨润土是一种重要的蒙皂石类粘土,其中纳基膨润土可以作为层柱粘土的基质材料。我国的膨润土储量非常丰富,预测资源量在7G t左右,约占世界总储量的60%。

目前的柱化剂主要是聚合羟基多核金属阳离子一类的无机柱化剂。它是金属阳离子水解过程的产物。目前常用的柱化剂有铝、锆、钛。通过改变柱化剂的种类、数量、大小,及柱化剂溶液的p H 值、老化时间等制备条件,就可以获得我们所需要的孔结构[10～11][13]。

基质粘土在水中吸水发生膨胀,通过离子交换作用,柱化剂就进入了粘土的层间域,把粘土的层与层之间撑开。经过干燥脱水,煅烧脱羟等处

?6?能源环境保护第21卷第2期

图1层柱粘土的制备过程

理,柱化剂转化成稳定的氧化物柱体,从而形成了

网孔状的PI LC 。整个过程见图1。一般认为,交联柱化过程中,柱化剂与粘土层间最初只有简单的静电吸引力,经过高温煅烧后,柱化剂与粘土之间的化学键发生了变化,由静电力、离子键转化为稳定的共价键。

3.2

层柱粘土的孔结构及扩散特性

由于粘土本身的特性,层间阳离子与柱化剂计量交换后,所制成粘土的孔结构从理论上讲也应类似于分子筛,具有一种孔分布。但实际上,由于柱化过程的复杂性,得到的层柱粘土孔结构也是非均匀的,既有大量的微孔,也有不少的中孔或大孔,但比表面主要来自微孔结构;并且层柱粘土可以获得远大于沸石分子筛的孔结构,这有利于大分子的吸附。研究表明,层柱粘土的扩散系数比具有三维骨架结构的沸石大几个数量级[11]。

层柱粘土的大孔结构不但有利于气体的扩散,而且还允许在不明显改变其孔结构的情况下,添加新的组分。例如,我们可以用浸渍、离子交换等方法引入金属组分以改善层柱粘土的性能或使其产生新的性能[11]。

3.3层柱粘土的表面酸性

催化剂的表面酸性对于NH 3的吸附来说是至关重要的,粘土柱化后,表面酸性有了很大增加。高价金属阳离子柱能显著地增加粘土的表面酸性,这主要是因为:(1)高价金属阳离子(特别是聚

合物)配位数多,难饱和,易接受外来电子配位,从

而形成Lew is 酸中心。

(2)高价金属阳离子半径小,极化能力强,易脱水形成Bronsted 酸中心。另外

Bronsted 酸和Lew is 酸亦可相互转化[12]

。

4层柱粘土作为SCR 催化剂

层柱粘土的种种特性,表明它非常适合成为选择性催化还原(SCR )技术中的催化剂。美国密

歇根大学的R.Q.Lon g ,R.T .Y an g [4][15～17]

等人对此进行了深入研究,认为层柱粘土催化剂是一种非常优异的SCR 催化剂。

根据柱化剂的不同,比较常见的层柱粘土催化剂有CrO 3-PI LC ,Fe 2O 3-PI LC ,T iO 2-PI LC ,ZrO 2-PI LC ,Al 2O 3-PI LC 等。它们的SCR 催化活性按CrO 3-PI LC →Fe 2O 3-PI LC →T iO 2-PI LC →

ZrO 2-PI LC →Al 2O 3-PI LC 的顺序递减[15～17]

。除此之外,还可以采用多金属阳离子作为柱化剂,来进一步改善催化性能[14]。

另外,还可以在PI LC 上进一步添加其它活性成分,来进一步改善其性能。常用的方法有浸渍法、离子交换法、两步交联法[11]。目前研究较多的

交换离子有Fe 离子、Cu 离子、C o 离子等[15]

。

在层柱粘土上进行的SCR 反应,其反应原理和沸石分子筛上的反应相类似,也遵循Lan g 2

muir -H inshelw ood 机理[4]

,整个反应的速度受制于NO 氧化为NO 2的速度。

层柱粘土催化剂在H 2O 和SO 2存在的情况下,仍具有良好的活性。Cu 离子交换的T iO 2-PI LC (Cu -T iO 2-PI LC )在H 2O 和SO 2存在的情况下,活性只有轻微的弱化;相比之下,Fe 离子交换的T iO 2-PI LC (Fe -T iO 2-PI LC )效果更好。和目前商用催化剂相比,Fe -T iO 2-PI LC 具有更好的反应活性、选择性及抑止SO 2氧化为SO 3的能力。并且在SO 2存在的情况下,其活性反而会大大增强。这是因为SO 2在催化剂表面形成了硫酸盐,使得催化剂的表面酸性大大增强,更加有利于碱性的NH 3吸附。在SO 2存在的情况下,Fe -T iO 2-PI LC 的活性用速率反应常数表示时,可达到目前商用催化剂的两倍[17]。

通过添加一些稀土元素,还可以进一步增强

催化剂的活性。R.Q.Lon g 和R.T .Y an g [16]

的研究表明,在Fe -T iO 2-PI LC 中,加入少量的C eO 2、

肖琨等层柱粘土催化剂在SCR 烟气脱硝中的应用?7

?

PrO1.83,可以提高催化剂的活性达35%。在SO2存在的情况下,其活性用速率反应常数表示时,可达到目前商用催化剂的3倍。这主要是因为C e等元素强化了NO氧化为NO2过程,进而加速了整个反应的进程。

5结论

层柱粘土制备简单,成本低廉,担载相应的活性成分后,具有很高的SCR活性。它在水和SO2存在的情况下,仍能保持很高的活性,是一种非常有前途的SCR催化剂。随着我国NOx排放标准的日益严格,SCR技术将成为我国控制NOx排放的主流技术,而层柱粘土也将在我国NOx减排进程中发挥重要的作用。

参考文献:

[1]P io F orzatti,Present status and p ers p ectives in de-NOx SCR catal2 y sis.A pp lied Catal y sis A:G eneral,2001,222:221～236.

[2]张鹏,姚强,用于选择性催化还原法烟气脱硝的催化剂[J].煤炭转化,2005,8(2):18～24.

[3]G uido Busca,Luca Lietti,G ian g uido Ram is et al,Chem ical and m echanistic as p ects of the selective catal y tic reduction of NOx b y amm o2 nia over ox ide catal y sts:A review.A pp lied Catal y sis B:Environm ental, 1998,18:1～36.

[4]R.Q.Lon g,R.T.Y an g,FT IR and K inetic Studies of the M echanismof

F e3+-Ex chan g ed T iO2-P illared C la y Catal y st for S elective Catal y tic Re2 ductionof NO w ith Amm onia.Journal of Catal y sis,2000,190:22～31. [5]朱洪法,催化剂载体制备及应用技术[M].北京:石油工业出版社,2002年5月.

[6]吕君英,龚凡,郭亚平等.选择性催化还原NOx催化剂的研究进展[J].化工进展,2005,24(10):1079～1083.[7]S cott A Stevenson and Jim C.Vartuli,T he S elective Catal y tic Re2 duction of NO2b y NH3over HZSM-5.Journal of Catal y sis,2002,208: 100～105.

[8]S cott A Stevenson,Jam es C.Vartuli and Carlton F.Brooks,K inetics of the S elective Catal y tic Reduction of NO over HZSM- 5.Journal of Catal y sis,2000,190:228～239.

[9]R.Q.Lon g and R.T.Y an g.S elective Catal y tic Reduction of NO w ith Amm onia over F e3+-Ex chan g ed M ordenite(F e?M OR):Catal y tic P erform ance,Characterization,and M echanistic Stud y.Journal of Catal y sis,2002,207:274～285.

[10]刘灵燕,肖金凯,张澄博等.柱化剂研究进展[J].矿物岩石地球化学通报,2002,21(4):247～252.

[11]梁娟,王善,催化剂新材料[M].北京:化学工业出版社, 1990年1月.

[12]李松军,罗来涛,郭建军,交联粘土催化剂的研究与进展[J].工业催化,2000,8(6):3～7.

[13]V.A.S ad y kov et al,M olecular desi g n and characterization of cat2 al y sts for NOx selective reduction b y h y drocarbons in the ox yg en ex cess based u p on ultram icro p orous zirconia p illared cla y s.T o p ics in Catal y sis, 2005,32:1～2.

[14]P.Canizares,J.L.Valverde,M.R.Sun K ou et al,S y nthesis and characterization of PI LCs w ith sin g le and m ixed ox ide p illars p re p ared from tw o different betonies.A com p arative stud y.M icro p orous and M eso p orous M aterials,1999,29:267～281.

[15]R.Q.Lon g,R.T.Y an g,S elective Catal y tic Reduction of N itro g en Ox ide b y Amm onia over F e3+-Ex chan g ed T iO2-P illared C la y Cata2 l y sts.Journal of Catal y sis,1999,186:254～268.

[16]R.Q.Lon g,R.T.Y an g,T he p rom otin g role of rare earth ox ides on

F e-ex chan g ed T iO2-p illared cla y for selective catal y tic reduction of nitric ox ide b y amm onia.A pp lied Catal y sis B:Environm ental,2000,27: 87～95.

[17]R.Q.Lon g,R.T.Y an g,Enhancem ent of activities b y sulfation on

F e-ex chan g ed T iO2-p illared cla y for selective catal y tic reduction of NO b y amm onia.A pp lied Catal y sis B:Environm ental2001,33:97～107.

均

金

(2)根据微观粒子运动理论,得出了粉尘粒子的起动机理:当风速达到或超过某一临界值(起动风速)后,尘粒受湍流流速和压力脉动的影响其振动或前后摆动加强,拖曳力和上升力相应增大并足以克服重力的作用,旋转力矩促使一些不稳定的尘粒首先沿着煤堆床面滚动或滑动,颗粒群中的小颗粒具有较好的湍流跟随性,在大气中呈悬浮状态,并在来流的带动下,随着气流一起运动。

(3)通过反复应用La g ran g e法导出的运动轨迹方程可得出粉尘颗粒的运动轨迹,为利用计算机对颗粒运动进行模拟提供了科学依据。参考文献:

[1]孙其诚、王光谦.风沙运动的计算机模拟[J].北京:科学通报,2001,46(3):254～256.

[2]陈东.风沙运动规律的初步研究[J].北京:泥沙研究,1999 (12):84～89.

[3]丛晓春,张旭.开放性尘源粉尘运动轨迹的数值计算[J].上海:同济大学学报,2005,3(3):330～333.

[4]程经权.露天贮煤场煤尘污染与防治研究[J].煤矿环境保护.1992(1):23～28.

[5]朱景韩、刘琴.煤堆垛起尘风速的试验研究[J].上海:交通环保(水运版),1986(2,3):71～73.

[6]芩可法,樊建人.工程气固多相流动的理论及计算[M].杭州:浙江大学出版社,1990.

(上接第3页)

?8?能源环境保护第21卷第2期

scr脱硝催化剂介绍[整理版]

scr脱硝催化剂介绍[整理版] SCR脱硝催化剂介绍 1(催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为VO，载体为锐钛矿型的TiO，252WO或MoO作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含33 量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例催化剂成分比例(,) TiO 78 2 主要原材料 WO 9 3 MoO 0.5,1 3 活性剂 VO 0,3 25 SiO7.5 2 AlO1.5 23 纤维(机械稳定性) CaO 1 NaO，KO 0.1 22 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。研究发现WO与MoO均可提高催化剂的热稳定性，33 并能改善VO与TiO之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择性252 和机械强度。除此以外，MoO还可以增强催化剂的抗AsO中毒能323 力。

载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO作为SCR催化剂的2 载体，与其他氧化物(如AlO、ZrO)载体相比，TiO抑制SO氧化23222的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO的半导体本质。2 2(对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件: (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%,90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性; (2) 选择性强还原剂NH主要是被NO氧化成N和HO，而3x22不是被O氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降2 低运行成本; (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求; (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性; (5) 其他 SCR催化剂对SO的氧化率低，良好的化学、机械和2 热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3(催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23所示。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小，目前占据了80,的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。

SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状

SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状 0 引言 氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物，主要包括NO、NO2、N2O等，可以引起酸雨、光化学烟雾、温室效应及臭氧层的破坏。自然界中的NOx63%来自工业污染和交通污染，是自然发生源的2倍，其中电力工业和汽车尾气的排放各占40%，其他工业污染源占20%。在通常的燃烧温度下，燃烧过程产生的NOx中90%以上是NO，NO2占5%～10%，另有极少量的N2O。NO排到大气中很快被氧化成NO2，引起呼吸道疾病，对人类健康造成危害。 火电厂产生的NOx主要是燃料在燃烧过程中产生的。其中一部分是由燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化而成，称燃料型NOx；另一部分由空气中的氮高温氧化所致，即热力型NOx，化学反应为： N2+O2→2NO（1） NO+1/2O2→NO2（2） 还有极少部分是在燃烧的早期阶段由碳氢化合物与氮通过中间产物HCN、CN转化为NOx，简称瞬态型NOx［1］。 减少NOx排放有燃烧过程控制和燃烧后烟气脱硝2条途径。现阶段主要通过控制燃烧过程NOx的生成，通过各类低氮燃烧器得以实现［2-3］。这是一个既经济又可靠的方法，对大部分煤质通过燃烧过程控制可以满足目前排放标准。 1 烟气脱硝工艺 1.1 相关化学反应 NO的分解反应（式（1）的逆反应）在较低温度下反应速度非常缓慢，迄今为止还没有找到有效的催化剂。因此，要将NO还原成N2，需要加入还原剂。氨（NH3）是至今已发现的最有效的还原剂。有氧气存在时，在900～1100℃，NH3可以将NO和NO2还原成 N2和H2O，反应如式（3）、（4）所示［4］。还有一个副反应，生成副产物N2O，N2O 是温室气体，因此，式（5）的反应是不希望发生的。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（3）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（4）4NO+4NH3+3O2→4N2O+6H2O（5）在900℃时，NH3还可以被氧气氧化，如式（6）～（8）所示。 2NH3+3/2O2→N2+3H2O（6）2NH3+2O2→N2O+3H2O（7） 2NH3+5/2O2→2NO+3H2O（8）这就意味着NH3除了担任NO、NO2的还原剂外，还有

SCR脱硝技术简介

SCR 兑硝技术 SCR （ Selective Catalytic Reduction ）即为选择性催化还原技术， 近几年来发展较快， 在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物， 不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达 90鳩上），运行可靠，便于维护等 优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下， NH 犹先和NOx 发生还原脱除反应， 生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为： 4NO 4NH 3 O 2 > 4N 2 6H 2O 2NO 2 4NH 3 O 2 > 3N 2 6H 2O 在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（ 980C 左右）进行， 采用催化剂时其反应温度可控制在 300- 400C 下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间 的烟气温度，上述反应为放热反应，由于 NOx 在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温 度的升高可以忽略。 下图是SCR 法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR 脱硝原理 SCR 技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280?420 C 的烟气中喷入氨，将NO X 还原成N 2和H 20。 吿毓恤翔

且主要反应如卩： ANO +4NH2 + 6 T 4 恥 + 6M? +4AW3 ->5^2 + 6 円2。 6N6 +8A7/3 T INCh +12血0 2NO2 + 42^3 + 6 T 咖 + 6H10 反应原理如图所示； 惟化剂 - - - - - —— - J - 1 e *NO.烟 气"L NO. 幺X*** N H) € . ?NO. Q X-* N % N0( $ K ? NH31 ? —> () ? > Nj ?” Hi 0 》N； ? 脱硝催化剂： 催化剂作为SCR脱硝反应的核心，其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以，在火电厂脱硝工程中，除了反应器及烟道的设计不容忽视外，催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说，脱硝催化剂都是为项目量身定制的，即依据项目烟气成分、特性，效率以及客户要求来定的。催化剂的性能（包括活性、选择性、稳定性和再生性）无法直接量化，而是综合体现在一些参数上，主要有：活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式 脱硝原理

SCR脱硝催化剂介绍

SCR脱硝催化剂介绍 1．催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为VO，载体为锐钛矿型的TiO，WO3252或MoO作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及3脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例

)1 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。研究发现WO与MoO均可提高催化剂的热稳定性，并 33能改善VO与TiO之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择性和机225械强度。除此以外，MoO还可以增强催化剂的抗AsO 中毒能力。323． 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本 身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO作为SCR催化剂的载 2体，与其他氧化物(如AlO、ZrO)载体相比，TiO抑制SO氧化的能22322力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO的半导体本质。22．对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%～90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性；

(2) 选择性强还原剂NH主要是被NO氧化成N和HO，而不是2x23被O氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行 2成本； (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需 长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度 也有一定的要求； (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物 的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5) 其他 SCR催化剂对SO的氧化率低，良好的化学、机械和热2 稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。 此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构所示。 蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小，目前占2-23如图 80％的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。据了 波纹式板式蜂窝式催化剂结 构图2-23 列出了蜂窝式与板式、波纹式催化剂主要性能对比。表2-3催化剂 的性能比较不同类型SCR表2-3 波纹式催化波纹状纤维作成分表面积介 于蜂窝催化剂表面积小、活性比表面积大、式与平板式之间，质体积大；生产简便，高、所需催化剂体积量轻；生产自动化程自动化程度高；烟气小；催化活性

脱硫脱硝工艺概述

石灰石-石膏湿法脱硫工艺概述 烟气脱硫采用技术为石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。脱硫剂采用石灰石粉(CaCO3), 石灰石由于其良好的化学活性及低廉的价格因素而成为目前世界上湿法脱硫广泛采用的脱硫剂制备原料。SO2与石灰石浆液反应后生成的亚硫酸钙, 就地强制氧化为石膏，石膏经二级脱水处理可作为副产品外售。 本设计方案采用传统的单回路喷淋塔工艺，将含有氧化空气管道的浆池直接布置在吸收塔底部, 塔内上部设置三层喷淋层和二级除雾器。从锅炉来的原烟气中所含的SO2与塔顶喷淋下来的石灰石浆液进行充分的逆流接触反应，从而将烟气中所含的SO2去除，生成亚硫酸钙悬浮。在浆液池中通过鼓入氧化空气，并在搅拌器的不断搅动下，将亚硫酸钙强制氧化生成石膏颗粒。脱硫效率按照不小于90％设计。其他同样有害的物质如飞灰，SO3，HCI 和HF也大部分得到去除。该脱硫工艺技术经广泛应用证明是十分成熟可靠的。 工艺布置采用一炉一塔方案，石灰石制浆、石膏脱水、工艺水、事故浆液系统等两塔公用。#1锅炉来的原烟气由烟道引出，经升压风机(两台静叶可调轴流风机) 增压后, 送至吸收塔，进行脱硫。脱硫后的净烟气经塔顶除雾器除雾后通过烟囱排放至大气。#2炉的烟道系统流程与#1炉相同，布置上与#1炉为对称布置。 脱硫剂采用外购石灰石粉，用滤液水制成30%的浆液后在石灰石浆液箱中贮存，通过石灰石浆液泵不断地补充到吸收塔内。脱硫副产品石膏通过石膏排出泵，从吸收塔浆液池抽出，输送至石膏旋流站(一级脱水系统)，经过一级脱水后的底流石膏浆液其含水率约为50%左右，直接送至真空皮带过滤机进行二级过滤脱水。石膏被脱水后含水量降到10％以下。石膏产品的产量为20.42t/h（#1、#2炉设计煤种，石膏含≤10％的水分）。脱硫装置产生的废水经脱硫岛设置的废水处理装置处理后达标排放或回收利用。 脱硝工艺系统描述 3.1 脱硝工艺的原理和流程 本工程采用选择性催化还原法（SCR）脱硝技术。SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂（液氨）与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。 化学反应原理 4 NO + 4 NH3 + O2 --> 4 N2 + 6 H2O 6 NO2 + 8 NH3 + O2 --> 7 N2 + 12 H2O

SCR脱硝催化剂介绍

SCR脱硝催化剂介绍 i ?催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为MQ,载体为锐钛矿型的TiO2, WO或MoO乍助催剂。SCR 催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2典型催化剂的成分及比例 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催 化剂本身没有活性或活性很小，但却能显着地改善催化剂性能。研究发现WO与MoO均可

提高催化剂的热稳定性，并能改善MQ与TiO2之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择 性和机械强度。除此以外，MoQ还可以增强催化剂的抗A&Q中毒能力 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如AI2O、ZrO)载体相比，TiO2抑制SQ氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。 2?对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1)活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%- 90%勺脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR 舌性； (2)选择性强还原剂NH主要是被NQ氧化成N和HQ,而不是被Q氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行成本； (3)机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求； (4)抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5)其他SCR催化剂对SO的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表 面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占 地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23 所示。蜂窝

烟气脱硫脱硝行业介绍.docx

1.烟气脱硫技术 由于我国的大部分煤炭、铁矿资源中含硫量较高，因此在火力发电、钢铁、建材生产过程中由于高温、富氧的环境而产生了含有大量二氧化硫的烟气，从而给我国大气污染治理带来了极大的环保压力。 据国家环保部统计，2012年全国二氧化硫排放总量为2117.6万吨，其中工业二氧化硫排放量1911.7万吨，而分解到三个重点行业分别如下：电力和热力生产业为797.0万吨、钢铁为240.6万吨、建材为199.8万吨，三个行业共计1237.4万吨达到整个工业二氧化硫排的64.7%。“十一五”期间，我国全面推行烟气脱硫技术以后，我国烟气脱硫通过近十年的发展，积累了大量的工程实践经验，其中最常用的为湿法、干法以及半干法烟气三种脱硫技术。

1.1湿法脱硫技术 1.1.1石灰石-石膏法 这是一种成熟的烟气脱硫技术，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺流程。该工艺采用石灰石（即氧化钙）浆液作为脱硫剂，与烟气中的二氧化硫发生反应生产亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧气进一步反应生产硫酸钙。硫酸钙经过过滤、干燥后形成脱硫副产品石膏。 这项工艺的关键在于控制烟气流量和浆液的pH值，在合适的工艺条件下，即使在低钙硫比的情况下，也能保持较高的脱硫效率，通常可以达到95%以上。但是该工艺流程复杂且需要设置废水处理系统，因而工程造价高、占地面积大。同时，由于石灰石浆液的溶解性较低，即使通过调节了浆液pH值提高了石灰石的溶解度，但是在使用喷嘴时由于压力的变化，仍然容易发生堵塞喷嘴的情况并且易磨损设备，因而大幅度增加了脱硫设施后期的运营维修费用。 同时由于脱硫烟气中的粉尘成分复杂，在采用石灰石-石膏法时生成的脱硫石膏的杂质含量较多，在石灰石资源丰富的我国，这种品质有限的脱硫石膏很难具有利用价值，通常只能采用填埋进行处理。为了解决这一问题，有企业采用白云石（即氧化镁）作为脱硫剂来替代石灰石，从而使脱硫副产品由石膏变为了七水硫酸镁，而七水硫酸镁由于其水溶性高易于提纯，因而可以制成为合格品质的化学添加剂或化肥使用，其经济价值要远高于脱硫石膏。但是与其相关对的是脱硫剂白云石的成本也远高于石灰石，给企业后期运营成本也带来较大的压力。

SCR催化剂简介

SCR催化剂简介 泛指应用在电厂SCR（selective catalytic reduction）脱硝系统上的催化剂（Catalyst），在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。 目前最常用的催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列（TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分）。 组成介绍 目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式。 板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块。 蜂窝式催化剂一般为均质催化剂。将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为150mmX150mm，长度不等的催化剂元件，然后组装成为截面约为2m´1m的标准模块。 波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2为基材，将WO3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面，以达到提高催化剂活性、降低SO2氧化率的目的。 发展简史 催化剂是SCR技术的核心部分，决定了SCR系统的脱硝效率和经济性，其建设成本占烟气脱硝工程成本的20%以上，运行成本占30%以上。近年来，美、日、德等发达国家不断投入大量人力、物力和资金，研究开发高效率、低成本的烟气脱硝催化剂，重视在催化剂专利技术、技术转让、生产许可过程中的知识产权保护工作。 最初的催化剂是Pt-Rh和Pt等金属类催化剂，以氧化铝等整体式陶瓷做载体，具有活性较高和反应温度较低的特点，但是昂贵的价格限制了其在发电厂中的应用。 因此，从20世纪60年代末期开始，日本日立、三菱、武田化工三家公司通过不断的研发，研制了TiO2基材的催化剂，并逐渐取代了Pt-Rh和Pt系列催化剂。该类催化剂的成分主要由V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金属氧化物或起联合作用的混和物构成，通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭（AC）等作为载体，与SCR系统中的液氨或尿素等还原剂发生还原反应，目前成为了电厂SCR脱硝工程应用

SCR脱硝催化剂及密封件安装

山东华鲁恒升化工股份有限公司1-4#CFB锅炉SCR脱硝改造项目 分 项 工 程 质 量 报 验 福建龙净环保股份有限公司

催化剂安装报验申请表表单编号FJLJ/ 10C-0302.1版本编号Ⅰ 页修订次0 保存期限长期 项目名称山东华鲁恒升化工股份有 限公司1-4#CFB锅炉SCR 脱硝改造项目 致：山东华鲁恒升化工股份有限公司 我方承担的山东华鲁恒升化工股份有限公司1-4#CFB锅炉SCR脱硝改造项目，#1炉催化剂及密封件安装已完成，现将上报工程报验申请表，请予以审查和验收。 附： 1、分项工程施工质量验收表 2、催化剂模块安装记录 承包单位（章）： 项目经理： 日期：年月日审查意见： 建设单位：（章） 项目负责人： 日期：年月日

分项工程施工质量验收表 工程编号：性质：主控表工程名称山东华鲁恒升化工股份有限公司1-4#CFB锅炉SCR脱硝改造工程分项工程名称热动#1炉脱硝改造催化剂及密封件安装 工序检验项目性质单位质量标准质量检验结果结论 设备检查 外观检查主控 催化剂无裂纹、碎裂、损伤、 受潮等，催化剂单体之间隔 层材料完好未松动，介质通 道内无杂物，催化剂及催化 剂模块编号完好、清晰 符合要求合格 模块外形尺寸 mm 符合图纸要求符合要求合格 对角线差≤10 符合要求合格 催化剂节距mm 符合厂家设计要求符合要求合格 催化剂材质主控符合厂家设计要求符合要求合格 模块包装件合金材质无错用无错用合格厂家焊缝 高度符合设计要求，焊接无 咬边、气孔、裂纹等缺陷， 成型良好 符合要求合格 设备安装 安装时间主控h 烟气清洁系统的温态运行 （烘炉）后进行安装 符合要求合格安装前检查 炉膛至反应器内部无水渍、 浮锈、积灰等杂物 符合要求合格催化剂模块转运 催化剂模块内催化剂单体方 向与车辆前进方向一致 符合要求合格模块位置、数量主控 符合厂家设计图纸，安装记 录详细、全面 符合要求合格模块间隙误差mm ≤5 符合要求合格催化剂本体 安装过程中无机械损伤、受 潮现象 符合要求合格模块滤网安装 滤网无锈蚀、损坏，无明显 凹凸不平，固定牢固 符合要求合格

SCR脱硝催化剂介绍

SCR脱硝催化剂介绍1．催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为V 2O 5 ，载体为锐钛矿型的TiO 2 ，WO 3 或MoO 3 作助催剂。SCR 催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催 化剂本身没有活性或活性很小，但却能显着地改善催化剂性能。研究发现WO 3与MoO 3 均可 提高催化剂的热稳定性，并能改善V 2O 5 与TiO 2 之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择

性和机械强度。除此以外，MoO 3还可以增强催化剂的抗As 2 O 3 中毒能力。 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO 2 本身也有微弱的催化 能力。选用锐钛矿型的TiO 2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如Al 2 O 3 、ZrO 2 )载体相 比，TiO 2抑制SO 2 氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO 2 的半导体本质。 2．对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%～90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性； (2) 选择性强还原剂NH 3主要是被NO x 氧化成N 2 和H 2 O，而不是被O 2 氧化。催化剂的 高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行成本； (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求； (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5) 其他 SCR催化剂对SO 2 的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23所示。蜂窝

SCR脱硝催化剂的各项指标分析

SCR脱硝催化剂的各项指标分析催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝 效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计 不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气 成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 1活性温度 催化剂的活性温度范围是最重要的指标。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。如V2O5-WO3/TiO2催化剂,反应温度大多设在280~420℃之间。如果温度过低,反应速度慢,甚至生成不利于NOx降解的副反应;如温度过高,则会出现催化剂活性微晶高温烧结的现象。 2几何特性参数 2.1节距/间距 这是催化剂的一个重要指标,通常以P表示。其大小直接影响到催化反应的压降和反应停留时间,同时还会影响催化剂孔道是否会 发生堵塞。对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔径)为d,催化剂内壁壁厚为t, 则: Pd+t

对平板和波纹式催化剂,如板与板之间宽为d,板的厚度为t,则: P=d+t 由于SCR装置一般安装在空预器之前,飞灰浓度可大于 15g/m3(干,标态),如果催化剂间隙过小,就会造成飞灰堵塞,从而阻止烟气与催化剂接触,效率下降,磨损加重。一般情况下,蜂窝式催化剂堵灰要比平板式严重些,需要适当地加大孔径。燃煤电站SCR脱硝工程中的蜂窝式催化剂节距一般在6.3~9.2mm之间,同等条件下,板式催化剂间距可以比蜂窝式稍小些。 2.2比表面积 比表面积是指单位质量催化剂所暴露的总表面积,或用单位体积催化剂所拥有的表面积来表示。由于脱硝反应是一个多相催化反应,且发生在固体催化剂的表面,所以催化剂表面积的大小直接影响到催化活性的高低,将催化剂制成高度分散的多孔颗粒为反应提供了巨大的表面积。蜂窝式催化剂的比表面积比平板式的要大得多,前者一般在427~860m2/m3,后者约为其一半。 2.3孔隙率和比孔体积 孔隙率是催化剂中孔隙体积与整个颗粒体积之比。孔隙率是催化剂结构最直接的一个量化指标,决定了孔径和比表面积的大小。一般催化剂的活性随孔隙率的增大而提高,但机械强度会随之下降。比孔体积则指单位质量催化剂的孔隙体积。 2.4平均孔径和孔径分布 通常所说的孔径是由实验室测得的比孔体积与比表面相比得到

SCR脱硝催化剂应用注意事项

SCR脱硝催化剂应用注意事项 摘要：根据催化剂的特点及我国燃煤特性，指出了脱硝催化剂在使用中应注意催化剂堵塞、活性降低等问题，通过机理分析导致催化剂性能降低的主要原因有碱性金属影响、碱土金属影响、砷中毒、硫及硫铵影响、烧结等因素。介绍了催化剂在工业应用中的注意事项及相应的解决方案。 我国火电厂用煤受我国煤炭资源和燃料供应政策的制约，燃煤的品质通常较差，燃煤的灰分、硫分等有害杂质含量普遍较高。因此在使用SCR催化剂时燃料中的碱金属、碱土金属、砷，以及燃烧后产生的水蒸气、飞灰、硫及硫铵等都对催化剂的使用造成影响，这些成分通过扩散进入催化剂的活性点，占据着催化剂活性点位，催化剂将逐渐被钝化，催化剂的活性随着运行时间的推移而降低，NOx还原效率下降，氨耗量增加，氨逃逸量增加，SCR脱硝系统运行成本将因有害元素的影响而上升。 1 碱金属的影响 碱金属与催化剂表面接触，会使催化剂活性降低。碱金属在催化剂上沉积导致催化剂表面酸性大大降低，相同摩尔浓度的 K 与Na 相比，K 中和效果更强。K 优先配位到或者上的 OH 根上，K20与反应生成，K 干扰了氨活性中间物种 NH4+的形成，从而导致催化剂的钝化。避免催化剂表面水蒸气的凝结，可降低因碱金属在催化剂表面积聚对催化剂活性的影响。

2 碱土金属的影响 碱土金属使催化剂中毒主要是飞灰中游离的CaO与催化剂表面吸附的反应生成而产生的，引起催化剂表面结垢，会将催化剂表面遮蔽，从而阻止了反应物向催化剂内扩散。通过适当增加吹灰频率，可降低飞灰在催化剂上的沉积量，降低 CaO在催化剂表面的沉积量是减缓催化剂中毒的有效手段 3 砷的影响 砷（As）来源于煤，在烟气中以挥发性的形式存在分散到催化剂中并固化在活性、非活性区域，同时也会吸附在飞灰颗粒上（以氧化物的形式）。在砷中毒的过程中将使反应气体在催化剂内的扩散受到限制，且通道遭到破坏。催化剂发生 As中毒，特别是在液态排渣炉和飞灰再循环的过程中，会导致循环过程中砷的富集。以氧化物为形式的砷为例，它的中毒影响归结于它的碱性。导致OH根被As-OH（分布于表面的砷酸盐）所取代。催化剂砷中毒后，氨不易吸附到中毒的催化剂活性点上，从而导致催化剂活性的降低。 在使用过程中可使催化剂表面对砷不具有活性，通过对催化剂表面的酸性控制，达到吸附保护的目的，使得催化剂表面不吸附氧化砷；另一种方法是改进活性位，通过高温煅烧获得稳定的催化剂表面，主要采用钒和钼的混合氧化物形式，使As吸附的位置不影响SCR的活性位。 4 水蒸气的影响 对于大多数运行中的烟气 SCR脱硝装置中，都应避免水蒸气的

SCR脱硝技术简介

S C R脱硝技术简介-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

SCR脱硝技术 SCR（Selective Catalytic Reduction）即为选择性催化还原技术，近几年来发展较快，在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1） 2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O（2） 在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx在烟气中的浓度较低，故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。 下图是SCR法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR脱硝原理 SCR 技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入氨，将NOX 还原成N2 和H2O。

SCR脱硝催化剂： 催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。

SCR脱硝催化剂的重要指标

SCR脱硝催化剂的重要指标 摘要：催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要 催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 1活性温度 催化剂的活性温度范围是最重要的指标。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。如V2O5-WO3/TiO2催化剂,反应温度大多设在280~420℃之间。如果温度过低,反应速度慢,甚至生成不利于NOx降解的副反应;如温度过高,则会出现催化剂活性微晶高温烧结的现象。 2几何特性参数 2.1节距/间距 这是催化剂的一个重要指标,通常以P表示。其大小直接影响到催化反应的压降和反应停留时间,同时还会影响催化剂孔道是否会发生堵塞。对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔径)为d,催化剂内壁壁厚为t, 则: P=d+t 对平板和波纹式催化剂,如板与板之间宽为d,板的厚度为t,则: P=d+t 由于SCR装置一般安装在空预器之前,飞灰浓度可大于15g/m3(干,标态),如果催化剂间隙过小,就会造成飞灰堵塞,从而阻止烟气与催化剂接触,效率下降,磨损加重。一般情况下,蜂窝式催化剂堵灰要比平板式严重些,需要适当地加大孔径。燃煤电站SCR脱硝工程中的蜂窝式催化剂节距一般在6.3~9.2mm之间,同等条件下,板式催化剂间距可以比蜂窝式稍小些。

SCR脱硝催化剂介绍

S C R脱硝催化剂介绍 Revised by Liu Jing on January 12, 2021

S C R脱硝催化剂介绍1．催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为V 2O 5 ，载体为锐钛矿型的TiO 2 ，WO 3 或MoO 3 作助催 剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显着地改善催化剂性能。研究发 现WO 3与MoO 3 均可提高催化剂的热稳定性，并能改善V 2 O 5 与TiO 2 之间的电子作用， 提高催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外，MoO 3 还可以增强催化剂的抗 As 2O 3 中毒能力。 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO 2 本身也有微 弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO 2 作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如 Al 2O 3 、ZrO 2 )载体相比，TiO 2 抑制SO 2 氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和 TiO 2 的半导体本质。 2．对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件：

(1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%～90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性； (2) 选择性强还原剂NH 3主要是被NO x 氧化成N 2 和H 2 O，而不是被O 2 氧化。 催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行成本； (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求； (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5) 其他 SCR催化剂对SO 2 的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23所示。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小，目前占据了80％的市场份额，平板式催化剂比例其次，波纹板最少。 蜂窝式板式波纹式 图2-23 催化剂结构 表2-3列出了蜂窝式与板式、波纹式催化剂主要性能对比。 表2-3 不同类型SCR催化剂的性能比较

SCR低温脱硝催化剂

SCR低温脱硝催化剂 一、技术背景 我国烟气脱硝市场中，选择性催化还原（SCR）技术是电站锅炉NO X 排放控制的主要技术，SCR反应的完成需要使用催化剂。目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320-450℃的中温催化剂，因此催化还原脱硝的反应温度应控制在 320- 400℃。当反应温度低于300℃时，在催化剂表面会发生副反应，NH 3与S0 3 和H 20反应生成（NH 4 ）2S0 4 或NH 4 HSO 4 减少与NOx的反应，生成物附着在催化剂 表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。另外，如果反应温度高于催化剂的适用温度，催化剂通道和微孔发生变形，从而使催化剂失活。因此，保证合适的反应温度是选择性催化还原法（SCR）正常运行的关键。 由于电站锅炉在大气温度较低和低负荷运行时，烟气温度会低于SCR适用温度。由于锅炉设计方面的原因，在低气温和低负荷条件下亚临界和超高压汽包锅炉烟气温度的缺口可以达到20℃以上，比直流和超临界锅炉更大，此时SCR停运，烟气排放浓度将不能满足国家环保要求。我国目前尚没有成熟的低温SCR 脱硝技术，需要使用复杂的换热系统才能应用SCR脱硝增加了能耗和设备投资，因此面临着艰巨的NO X 减排困难。 根据环保部《火电厂大气污染物排放标准》是国家强制标准，火电厂在任何运行负荷时，都必须达标排放。脱硝系统无法运行导致的氮氧化物排放浓度高于排放限值要求的，应认定为超标排放,并依法予以处罚。目前全工况脱硝技术已经成熟，火电厂现有脱硝系统与运行负荷变化不匹配、不能正常运行、造成超标排放的，应进行改造，提高投运率和脱硝效率。 二、技术现状 SCR低温脱硝催化剂，是洛阳万山高新技术应用工程有限公司为了解决汽包锅炉某些工况烟气温度过低和SCR低负荷运行时，导致SCR脱硝无法正常运行的技术难题，该技术是结合现有SCR脱硝工艺，从而实现SCR低温脱硝催化剂低温脱硝，SCR低温脱硝催化剂最为简单有效，由于烟气中的氮氧化物主要组成是NO （占95%），NO难溶于水，而高价态的NO 2、N 2 O 5 等可溶于水生成HNO 2 和HNO 3 ，溶 解能力大大提高，很容易通过碱液喷淋等手段将其从烟气中脱出。将烟气中的

脱硝电除尘脱硫简介

脱硝、电除尘、脱硫简介 一、脱硝系统： （一）#5、6机组： 1、主要设备简介： 1）低氮燃烧器：低氮燃烧器是国内外燃煤锅炉控制NOx排放的优先选用技术。现代低NOx燃烧技术将煤质、制粉系统、燃烧器、二次风及燃尽风等技术作为一个整体考虑，以低NOx 燃烧器和空气分级为核心，在炉内组织燃烧温度、气氛和停留时间，形成早期的、强烈的、煤粉快速着火欠氧燃烧，利用燃烧过程产生的氨基中间产物来抑制或还原已经生成的NOx。低NOx直流燃烧器：燃烧器首要任务是燃烧，浓淡偏差稳燃措施也有助于控制NOx。在煤粉喷嘴前，通过偏流装置（弯头、百叶窗、挡块）使煤粉浓缩分离成浓淡两股。喷嘴设扰流钝体，一方面可卷吸高温烟气回流，另一方面使浓相煤粉在绕流时偏离空气，射入高温回流烟气区域。这样，在燃烧器钝体下游，可形成高浓度煤粉在高温烟气中的浓淡偏差欠氧燃烧，从而有效控制燃烧初期的NOx生成量。 2）脱硝SCR：SCR是一种成熟的深度烟气氮氧化物后处理技术，无论是新建机组还是在役机组改造，绝大部分煤粉锅炉都可以安装SCR装置。典型的烟气脱硝SCR工艺流程见图，具有如下特点：

●脱硝效率可以高达95%，NOx排放浓度可控制到 50mg/m3以下，是其他任何一项脱硝技术都无法单独达到的。 ●催化剂是工艺关键设备。催化剂在和烟气接触过程中， 受到气态化学物质毒害、飞灰堵塞和冲蚀磨损等因素的影响，其活性逐渐降低，通常3~4年增加或更换一层催化剂。对于废弃的催化剂，由于富集了大量痕量重金属元素，需要谨慎处理。 ●反应器内烟气垂直向下流速约4~4.5m/s，催化剂通道 内烟气速度约5~7m/s。300MW、600MW及1000MW机组对应的每台SCR反应器截面积分别约80~90m2、150~180m2、230~250m2。 ●脱硝系统会增加锅炉烟道系统阻力约约700~1000Pa， 需提高引风机压头。 ●SCR系统的运行会增加空预器入口烟气中SO3浓度，并 残留部分未反应的逃逸氨气，二者在空预器低温换热面上反应形成硫酸氢铵，易恶化空预器冷端的堵塞和腐蚀，需要对空预器采取抗硫酸氢铵堵塞措施。 ●受制于锅炉烟气参数、飞灰特性及空间布置等因素的 影响，根据反应器的布置位置，SCR工艺分为高灰型、低灰型和尾部型等三种：高灰型SCR是主流布置，工作环境相对恶劣，催化剂活性惰化较快，但烟气温度合适（300~400℃），经济性最高；低灰型SCR和尾部型SCR的选择，主要是为了净化催化剂运行的烟气条件或者是受到布置空间的限制，由于需将烟气加热到300℃以上，只适合于特定环境。

国内外SCR法脱硝催化剂技术及现状

国内外SCR法脱硝催化剂技术及现状 SCR法脱销是目前国际上电站锅炉烟气脱硝的主流技术，催化剂是SCR脱硝系统的技术核心，催化剂的费用通常占到脱硝工程初期投资的30%～55%。目前，经过几年的发展和技术积累，我国已经建成并投产了多家催化剂的生产工厂，脱硝催化剂的国产化技术研发已获成功，我国脱硝催化剂依赖进口的历史已经结束。近年来随着国家环保政策的实施，我国火电厂脱硝市场正如火如荼地展开。 本文主要介绍了SCR法脱硝催化剂的发展历史，国外主要的生产厂家、催化剂产品的型号规格，以及我国主要的生产厂家及其技术来源，并从市场的角度对我国的脱硝市场进行分析。 一、关于SCR法催化还原技术的起源 SCR法是在催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒、无污染的N2和H2O。首先由Engelhard公司发现并1957年申请专利，后来日本在该国环保政策驱动下，成功研制出了现今被广泛使用的V2O5／TiO2催化剂，并分别于1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运用。SCR法目前已成为世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术，其主要反应为： 4NH3+4NO+O2—4N2+6H2O (1) 8NH3+6NO2一N2+12H2O (2) 4NH3+2NO2+O2—3N2+6H2O (3) 选择适当的催化剂可以使反应(1)、(2)在300～400℃范围内进行，并能有效抑制副反应。在NH3 与NO化学计量比为1的情况下，可以得到高达80％～95％的NOx脱除率。世界上采用SCR的装置有数千套之多，技术成熟且运行可靠。 二、国外主要生产商 SCR工艺自1978年在日本成功地实现工业化生产以后，工艺技术与催化剂的生产技术一直在不断地进步与完善，形成由触媒化成与堺化学为代表的蜂窝式和以Babcock-Hitachi 为代表的板式2种主流结构与技术，在本国的生产能力并没有太多扩大，可是技术已经向美国、欧洲及亚洲的韩国、中国台湾省及中国内地输出。 目前国外各主要生产商SCR催化剂及产能： 厂商名称国家和地区催化剂形式生产能力应用业绩触媒化成日本蜂窝式一条生产线2500m3/a 超过500套Babcock-Hitach 日本板式三条生产线，总计15000m3/a 600套Cormetech 美国蜂窝式﹥20000 m3/a 876套 JM-Argillon 德国板式﹥12000m3/a；蜂窝式﹥5000 m3/a 超过540套；Envirotherm GmbH（KWH）德国蜂窝式被中国东锅收购，组建东方凯特瑞； Topsoe 丹麦波纹板式三条生产线； Seshin Electronics 韩国蜂窝式≤3000 m3/a。 几大主要生产商各有特点，Babcock-Hitachi成立最早，自1970年成功开发了不锈钢板式催化剂，在燃煤电站的应用业绩居世界之首，在日本的安芸津工场共有5条生产线，日

SCR脱硝催化剂介绍

S C R脱硝催化剂介绍 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

SCR脱硝催化剂介绍1．催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为V 2O 5 ，载体为锐钛矿型的TiO 2 ，WO 3 或MoO 3 作助催剂。SCR 催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。 表2-2 典型催化剂的成分及比例 活性组分是多元催化剂的主体，是必备的组分，没有它就缺乏所需的催化作用。助催 化剂本身没有活性或活性很小，但却能显着地改善催化剂性能。研究发现WO 3与MoO 3 均可

提高催化剂的热稳定性，并能改善V 2O 5 与TiO 2 之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择 性和机械强度。除此以外，MoO 3还可以增强催化剂的抗As 2 O 3 中毒能力。 载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO 2 本身也有微弱的催化 能力。选用锐钛矿型的TiO 2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如Al 2 O 3 、ZrO 2 )载体相 比，TiO 2抑制SO 2 氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO 2 的半导体本质。 2．对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件： (1) 活性高为满足国家严格的排放标准，需要达到80%～90%的脱硝率，即要求催化剂有很高的SCR活性； (2) 选择性强还原剂NH 3主要是被NO x 氧化成N 2 和H 2 O，而不是被O 2 氧化。催化剂的 高选择性有助于提高还原剂的利用率，降低运行成本； (3) 机械性能好燃煤电厂大多采用高灰布置方式，SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损，并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求； (4) 抗毒性强烟气和飞灰中含有较多的毒物，催化剂需要耐毒物的长期侵蚀，长久保持理想的活性； (5) 其他 SCR催化剂对SO 2 的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。 3．催化剂类型