脫硝催化劑

 　　1概述

　　泛指應(yīng)用在電廠SCR(selective catalytic reduction)脫硝系統(tǒng)上的催化劑(Catalyst)，在SCR反應(yīng)中，促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。

　　目前最常用的催化劑為V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列(TiO2作為主要載體、V2O5為主要活性成分)。

　　2組成介紹

　　目前SCR商用催化劑基本都是以TiO2為基材，以V2O5為主要活性成份，以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成份。催化劑型式可分為三種：板式、蜂窩式和波紋板式。

　　板式催化劑以不銹鋼金屬板壓成的金屬網(wǎng)為基材，將TiO2、V2O5等的混合物黏附在不銹鋼網(wǎng)上，經(jīng)過壓制、鍛燒后，將催化劑板組裝成催化劑模塊。

　　蜂窩式催化劑一般為均質(zhì)催化劑。將TiO2、V2O5、WO3等混合物通過一種陶瓷擠出設(shè)備，制成截面為150mmX150mm，長度不等的催化劑元件，然后組裝成為截面約為2m´1m的標(biāo)準(zhǔn)模塊。

　　波紋板式催化劑的制造工藝一般以用玻璃纖維加強(qiáng)的TiO2為基材，將WO3、V2O5等活性成份浸漬到催化劑的表面，以達(dá)到提高催化劑活性、降低SO2氧化率的目的。

　　3發(fā)展簡史

　　催化劑是SCR技術(shù)的核心部分，決定了SCR系統(tǒng)的脫硝效率和經(jīng)濟(jì)性，其建設(shè)成本占煙氣脫硝工程成本的20%以上，運(yùn)行成本占30%以上。近年來，美、日、德等發(fā)達(dá)國家不斷投入大量人力、物力和資金，研究開發(fā)高效率、低成本的煙氣脫硝催化劑，重視在催化劑專利技術(shù)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、生產(chǎn)許可過程中的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作。

　　最初的催化劑是Pt-Rh和Pt等金屬類催化劑，以氧化鋁等整體式陶瓷做載體，具有活性較高和反應(yīng)溫度較低的特點，但是昂貴的價格限制了其在發(fā)電廠中的應(yīng)用。

　　因此，從20世紀(jì)60年代末期開始，日本日立、三菱、武田化工三家公司通過不斷的研發(fā)，研制了TiO2基材的催化劑，并逐漸取代了Pt-Rh和Pt系列催化劑。該類催化劑的成分主要由V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金屬氧化物或起聯(lián)合作用的混和物構(gòu)成，通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭(AC)等作為載體，與SCR系統(tǒng)中的液氨或尿素等還原劑發(fā)生還原反應(yīng)，目前成為了電廠SCR脫硝工程應(yīng)用的主流催化劑產(chǎn)品。

　　4選型

　　催化劑型式可分為三種：板式、蜂窩式和波紋板式。三種催化劑在燃煤SCR上都擁有業(yè)績，其中板式和蜂窩式較多，波紋板式較少。

　　催化劑的設(shè)計就是要選取一定反應(yīng)面積的催化劑，以滿足在省煤器出口煙氣流量、溫度、壓力、成份條件下達(dá)到脫硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的設(shè)計要求;在灰分條件多變的環(huán)境下，其防堵和防磨損性能是保證SCR設(shè)備長期安全和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

　　在防堵灰方面，對于一定的反應(yīng)器截面，在相同的催化劑節(jié)距下，板式催化劑的通流面積最大，一般在85%以上，蜂窩式催化劑次之，流通面積一般在80%左右，波紋板式催化劑的流通面積與蜂窩式催化劑相近。在相同的設(shè)計條件下，適當(dāng)?shù)倪x取大節(jié)距的蜂窩式催化劑，其防堵效果可接近板式催化劑。三種催化劑以結(jié)構(gòu)來看，板式的壁面夾角數(shù)量最少，且流通面積最大，最不容易堵灰;蜂窩式的催化劑流通面積一般，但每個催化劑壁面夾角都是90°直角，在惡劣的煙氣條件中，容易產(chǎn)生灰分搭橋而引起催化劑的堵塞;波紋板式催化劑流通截面積一般，但其壁面夾角很小而且其數(shù)量又相對較多，為三種結(jié)構(gòu)中最容易積灰的版型，但其抗中毒性能及抗二氧化硫氧化性最強(qiáng)。