国内外SCR脱硝催化剂的研究对比
1国外SCR脱硝催化剂的研究现状
1.1 研究历史
SCR技术发展至今已有三十多年的历史，是目前国外应用比较广泛的一种烟气脱氮技术。但由于催化理论和反应机理研究上的欠缺，致使该项技术远未达到完善的程度。因此，对SCR技术的研究也从未停止过。近年来，在反应机理及反应动力学、抗毒性能、新型催化剂及载体的研究等方面又有了很大的发展。
1.2 研究机构
目前国外关于SCR催化剂的研究机构主要有：英国剑桥大学、英国雷丁大学、美国密歇根大学、日本九州大学、日本国立材料和化学研究所等等，其中密歇根大学主要致力于贵金属催化剂的研究，日本国立材料和化学研究所主要致力于金属氧化物催化剂制备方法的研究。
1.3 研究进展
1.3.1 贵金属催化剂
贵金属催化剂低温催化活性优良，对NOx还原及对NH3、CO氧化均具有很高的催化活性，因此在SCR过程中会导致还原剂大量消耗而增加系统运行成本。此外，催化剂造价昂贵，易发生氧抑制和硫中毒。目前研究人员主要致力于采用新制备技术和新型载体，针对某些含硫低的工业尾气开发出一些性能较好的低温催化剂。
在贵金属催化剂的制备方面，研究者不仅要考虑到贵金属活性组分的种类，还要考虑到所用载体的种类问题。在(NH3+H2)-NO 条件下，Evgenii V. Kondratenko 等对Ag/Al2O3 进行了SCR 研究，结果表明，在低温范围内，同时有O2 和H2 存在的情况下，该催化剂的活性能得到很大程度的提高。I. Salem 等就ZrO2 及SnO2 对SCR 催化剂Pt/Al2O3 催化活性的影响进行了研究；此外，关于不同还原剂对SCR 反应的影响也进行了探讨。研究结果指出，当采用C3H6 为还原剂时，在250 ℃左右，ZrO2 和SnO2 的添加，可以有效提高NOx 的转化率，同时还可以减少N2O 的产生；但是随着反应温度的升高，NOx 的转化率反而会降低。日本Ken-ichi Shimizu 等在尿素选择性催化还原NO 的过程当中，添加了0.5 %的H2，便使催化剂Ag/Al2O3 的催化活性大大增强。研究结果还指出，在200～500 ℃温度范围内，体积空速为75000 h-1 时，Ag/Al2O3 表现出最高的选择性催化还原活性，NO 的转化率可达84 % 以上，而且还没有N2O 生成。西班牙P. Bautista 等对富氧条件下硫酸盐掺杂Pd/ZrO
上进行的CH4 选择性催化还原NO 的过程进行了研究。研究结果表明，随着硫酸盐的掺杂，使得Pd/ZrO 的化学结构发生了重要变化，从而使得该催化剂的催化活性和选择性都明显增强。
1.3.2 金属氧化物催化剂
关于非负载型金属氧化物催化剂，目前国外的研究主要集中在MnOx催化剂，而且有部分催化剂已显示出了非常好的低温活性。韩国的Min Kang等采用不同的沉淀剂，通过共沉淀法制备了一系列氧化锰催化剂，并在NH3-NOx条件下对该催化剂进行了活性测试，结果指出，采用碳酸钠作为沉淀剂制备的氧化锰催化剂，具有高的表面积、大量的Mn4+、以及高的表面氧浓度，且CO3 2-的存在增大了催化剂表面对NH3的吸附，使得该催化剂具有较高的低温催化活性。
关于负载型金属氧化物催化剂的制备，也是既要考虑金属氧化物活性组分的种类及数量，还要考虑到所用载体金属氧化物的种类。TiO2 是目前研究中经常用到的载体，其具有很强的抗硫中毒能力，硫酸盐在TiO2 表面的稳定性比在其它氧化物表面弱很多。S. Djerad 等指出，氧浓度会对V2O5-WO3/TiO2 催化剂活性造成影响，在150～250 ℃低温下，随着氧浓度升高，转化率也会增加。
Al2O3 具有比较高的热稳定性，并且表面的酸性位有利于含氮物种的吸附与还原，也是一种金属氧化物催化剂比较理想的载体。韩国Muhammad Faisal Irfan 等对几种新型NO 氧化和NOx 还原催化剂的反应活性进行了评价。研究结果表明，在Co3O4-WO3 催化剂中，由于纳米Co-W 复合物的形成，使得即使在高空速和低温条件下，该催化剂也表现出优于其它催化剂的NOx 转化率。此外，在快速SCR 过程当中，Co3O4-WO3 催化作用下，N2O 的生成量也远远少于其它催化剂作用的情况。另外，由于WO3 对SO2 的抵抗性能，使得SO2 对NOx 的SCR 反应的影响几乎可以忽略掉。
在SCR 反应中，催化剂的活性往往会受到烟气中SO2 和H2O 的影响，因此，有必要对这方面进行专门的研究。
1.3.3 分子筛催化剂
分子筛催化剂在化工生产中应用极为广泛，同样在DeNOx-SCR技术中也备受关注，但多数的催化活性主要表现在中高温区域，实际应用中的水抑制及硫中毒问题依然亟待解决，目前已开展的研究中涉及了多种类型的分子筛。
关于分子筛催化剂的制备，也是既要考虑活性组分的种类及数量，还要考虑到所用分子筛的种类。在NH3-NOx 条件下，Gongshin Qi 等对Fe-ZSM-5 催化剂的活性进行了测试，结果指出，NO2 对Fe-ZSM-5 的催化活性存在一定的影响，当NH3、NO 和NO2 的化学计量比为2︰1︰1 时，活性达到最佳。
荷兰Johannis A. Z. Pieterse 等[13]对Pd-MOR 沸石上H2、CO、CH4 选择
性催化还原NOx 进行了研究。结果指出，在富氧条件下，H2 和CO 具有很高的NOx 转化率；当分别以H2 和CH4 为还原剂时，Ce 的加入对SCR 反应具有积极的作用；但是对于H2/CO 混合还原剂，却没有什么明显的促进作用。此外，在MOR 沸石微孔中，Ce 会降低Pd 的还原能力。
1.3.4 碳基催化剂
近年来，不少学者尝试以各种碳质材料作为载体负载金属氧化物制备碳基催化剂，由于碳基具有表面积大和化学稳定的特点，因此以各种碳基材料作为载体负载金属氧化物，可制备得到碳基催化剂，该催化剂显示出了良好的低温选择催化还原活性。
关于碳基催化剂的制备，金属氧化物活性组分的种类及数量，以及不同的碳基载体，也都会对其催化活性产生重要影响。在NH3-NOx 条件下，Yoshikawa 等将Fe2O3、Co2O3 和Mn2O3 分别负载于活性碳纤维(ACF)上，结果显示，Mn2O3/ACF 具有最好的催化活性；当Mn2O3 负载量的质量分数为15 %，在100 ℃时NOx 转化率为63 %；150 ℃时为92 %。由于碳基具有大表面积以及化学稳定性，因此，即使在没有负载活性组分情况下，N. Shirahama 等在室温下使用活性炭纤维浸泡尿素溶液催化还原空气中的NO2，也取得了很好的效果。
载体预处理对碳基催化剂活性也会产生影响，甚至同一催化剂不同的预处理都会造成其催化活性的不同。E. García-Bordejé等发现用硫酸预处理后的V2O5/CCM催化活性几乎是处理前的2倍。
关于SO2 和H2O 对碳基催化剂活性的影响，E. García-Bordejé等还指出，对于多孔性碳基陶瓷载体催化剂，在处理NOx，尤其是处理含有H2O和SO2的NOx混合气体时，当钒的质量分数为6 %时为最佳负载量。
1.3.5 同时去除NOx和SO2 的催化剂
同时脱硫脱氮催化剂的研究是燃煤烟气处理领域的一个新热点，它可以解决因分步脱除SO2和NOx造成的耗资多、占地面积大、催化剂用量大等诸多问题，是一项很有前途的技术。目前研究最多的氨法SCR同时脱硫脱氮催化剂有CuO/ Al2O3、CuO/AC和V2O5/ACH。
1.3.6 其它
Alain Kiennemann 等开发了一种脱除NOx 的多功能催化剂，H3PW12O40·6H2O-金属-载体型催化剂，指出其具有多种催化功能；此外还指出，对于还原NOx 催化剂来讲，氧化态活性物质起着非常重要的作用。意大利的Nunzio Russo 等制备了各种尖晶石氧化物催化剂AB2O4(A=Mg、Ca、Mn、Co、Ni、Cu、Cr、Fe、Zn；B=Cr、Fe、Co)，通过XRD、BET、TEM 等对其进行了表征，并对N2O 在该催化剂作用下的分解进行了研究，结果指出，
MgCo2O4 的催化活性最佳。
2国外SCR脱硝催化剂生产现状
SCR 工艺自1978 年在日本成功地实现工业应用以后，工艺技术与催化剂的生产技术一直在不断地进步与完善，形成了由触媒化成与界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。目前各主要生产商生产的SCR催化剂及产量如表 2 所示。
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 条生产线日常运行 3 条生产线，在中国内地设有分公司，但暂未建生产基地。触媒化成公司生产蜂窝式催化剂，其触媒研究所20 多年来一直对这一技术进行改进与完善，并先后向美国、德国及韩国进行技术转让，成为成功转让技术最多的公司。Argillon 公司从触媒化成引进了蜂窝式生产技术，又自主开发了板式催化剂技术是唯一同时生产2种结构形式的催化剂公司。Cormetech 与日本三菱公司合作引进触媒化成蜂窝式技术，在美国北卡罗来纳州和田纳西州设有生产基地，其蜂窝式的生产能力居世界之首。Topsoe 公司自主开发了区别于不锈钢板式的波纹板式催化剂，并在美国建有2条、丹麦建有1条生产线。
3我国SCR脱硝催化剂研究现状
受我国煤炭资源和燃料供应政策的制约,燃料供应呈现出复杂性和多样性的特点,火电厂燃煤的品质通常较差,灰含量较高(30% ～40%) ,砷含量大(9.6～21. 0μg/g) ,决定了我国火电厂的烟气脱硝装置不能完全照搬国外现有的SCR技术。
我国正在向经济大国迈进, SCR的现有市场和潜在市场都十分可观。但目前我国在SCR研发方面投入的力量还远远不够,必须加快SCR技术的自主开发,关键是研制符合我国电力燃煤特点的高活性、较好的水热稳定性、高强度,较长使用寿命和较低成本的SCR催化剂。
台塑集团投资、华阳电业有限公司运营的福建漳州后石电厂600MW机组烟气脱硝装置是我国内陆地区安装的第一台烟气处理装置,机组采用日立公司的SCR技术,该系统由Babcock-Hi2tach设计,台湾中鼎工程公司安装。目前已经投运或者正在建设的有国华太仓发电有限公司2×600MW机组、福建厦门华夏国际电力公司(嵩屿电厂) 4 ×300 MW 机组、国华台山电厂5 号600MW机组、国华宁海电厂4号600MW机组、广州恒运电厂D厂2 ×600 MW机组脱硝工程等。但所用蜂窝催化剂均为进口或引进技术产品,无自主知识产权。
当前SCR催化剂生产核心技术均被美国、日本、德国等国外数家大型企业所垄断,国内引进的技术主要来自日本、德国、美国。我国煤电脱硝所需SCR催化剂产品均为国外产品,为了加速国内燃煤电厂脱硝技术升级,降低企业营运成本和占领国内SCR催化剂市场,我国环保企业于近几年内加快了催化剂生产技术引进工作。目前,国内多家企业正在斥巨资同时与日本日挥触媒化成株式会社接触,谈判引进事项,但企业引进消化吸收的技术都无法掌握其技术核心。同时,一项技术的重复引进则会导致大量外汇的浪费,与国内企业间的恶性竞争。如果能实现催化剂国产化,可节省大量外汇并降低生产成本,增加市场竞争力。
目前,我国的高校院所对催化剂活性组分的组成、反应机理以及催化剂粉末样在抗水、抗硫、抗碱金属中毒等方面进行了一些探索研究,但很少有专利和文献涉及整体催化剂的制备与成型工艺。因此,国内现行的技术研究不能满足脱硝行业的发展需要。
在此背景下,为实现催化剂的国产化、规模化生产,解决依赖进口、价格昂贵等制约我国脱硝市场发展的瓶颈问题,最终形成具有自主知识产权的燃煤烟气脱硝催化剂的生产技术,成为我国脱硝项目发展的当务之急。为此,开展大型燃煤电站SCR烟气脱硝催化剂的研制及其产业化技术方面的研究将适应脱硝项目的发展需要,为SCR催化剂的产业化生产奠定基础。
4 我国SCR脱硝催化剂生产现状
在我国火电厂脱硝已经提上环保日程,行业的发展也将面临空前的机遇。但脱硝催化剂市场的良性发展也必将引起国家及投资企业的充分重视,目前除了东方凯特瑞、国电龙源、福州大拇指、山东冠通、重庆中电投、青岛华拓等一批引进技术的企业外,还有以瑞基为代表的以引进专家形式进行技术引进的企业,还有利用各种条件联合研发、自主研发等形式上项目的企业,大约已有二、三十家。
5国家关于火电厂氮氧化物的环保政策需求
氮氧化物的控制是国家经济可持续发展和环境保护的客观需求,脱硝行业的发展将得到国家相关政策法规的有力支持。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006 - 2020年) 》(以下简称《纲要》)将能源和环境列为重点领域。《纲要》指出我国“一次能源消费以煤为主,化石能的大量消费造成严重的环境污染”,提出要“促进煤炭的清洁高效利用,降低环境污染。大力发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术,并力争达到国际先进水平”,并将“煤的清洁高效开发利用”列为优先主题,提出要“大力开发燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备等”。
2009年2月18日全国环保科技工作在京举行,会议上指出要“逐步建立比较完备的污染减排环保科技支撑体系,特别要适应开展氮氧化物排放削减和控制的需要,尽快制订氮氧化物排放标准,出台氮氧化物污染防治技术政策”。
2009年6月3日,第十一届国际环保产业展览会暨环保产业报告会上,国家发改委环资司环保处处长赵鹏高透露,发改委正在研究烟气脱硝的经济政策和电价政策,并于今年开展试点。在《国家环境保护“十一五”科技发展规划》中,电力行业脱硝被列入新型工业化过程中重点解决的环境科技问题,氮氧化物(NOx)的控制技术和对策则被列入区域大气污染物控制重点解决的环境科技问题。
2003年12月23日发布、2004年01月01日实施的《火电厂大气污染物排放标准》中对火力发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度进行了规定,并且规定第3时段火力发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间。
6我国SCR脱硝催化剂市场销售预测和发展前景
电力行业烟气脱硝:我国火电厂的装机容量巨大, 2003年装机容量为3. 8 亿kW, 2005 年达4. 5亿kW,预计2010年将达到6. 5亿kW。业内人士预计,“十一五”之后,脱硝市场将规模化启动,脱硝催化剂市场将快速增长。到2010年,我国烟气脱硝市场大约有2. 0亿kW 的市场容量。一般情况, 1MW机组脱硝需要0. 6～0. 8 m3催化剂,催化剂的需求量按照0. 6 m3 /MW计算,届时我国催化剂的初装市场规模总量可能达到120000 m3。假设这些脱硝装置全部投入运行,由于催化剂的寿命一般在3年左右而需要更换,预计换装市场规模将维持近40000 m3 /年的水平。目前从国外进口的催化剂的价格为5 万元/m3 ,脱硝催化剂每年的市场容量将达到近20 亿元。到2015年我国未预留脱硝工程空间的老电厂也将进行脱硝工程改造和建设,届时我国的脱硝市场容量将有可能达到70000 m3 /年的水平。而目前我国催化剂的年产能只有东方凯特瑞生产的4500～6000 m3 ,其他技术引进的企业,尚未形成正式的生产能力,市场需求缺口很大。
工业窑炉烟气脱硝:有关专家认为, SCR 催化剂的开发成功,不但对火电厂烟
气脱硝有重大意义,对工业窑炉烟气脱硝及化工企业也可利用。据测算,如果我国平板玻璃窑、电子玻壳熔炉等工业炉窑都配置SCR 系统,平均每套SCR系统投资500 万元(假定炉窑烟气量为20000Nm3 /h) ,则整个市场容量大约有8. 85亿元,这还没有计算催化剂更换所产生的市场。在我国,钢铁厂、化工厂、垃圾焚烧炉等工业窑炉生产时也产生大量氮氧化物,这些领域的SCR市场同样十分广阔。因此,开发、推广SCR催化剂有着巨大的市场和深远的影响。
目前催化剂在国内市场上供不应求,市场上供应的基本都是国外产品,国产催化剂的研究与应用刚刚开始。SCR系统资金投资大,一般都在数千万元的投入,其中催化剂的成本占脱硝工程总成本的40%左右。基于脱硝催化剂在SCR系统中的重要性及高回报率,催化剂生产成为烟气脱硝的一个重点, SCR催化剂具有很大的市场空间和良好的社会效益。
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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 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 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 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
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
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
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 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
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 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。
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 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
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
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
SCR脱硝催化剂的发展历程 SCR 反应的催化剂发展主要经历了四个阶段。最早是采用Pt、Rh、Pd 等贵金属作为活性组分，以CO 和H2或碳氢化合物作为还原剂，其催化反应的活性温度区间较低，通常在300 ℃以下，现在多用于柴油机的排放控制中；后来，引入了V2O5/TiO2 等在化工过程中采用的金属氧化物类催化剂，最佳活性温区多处于250~400 ℃，其中钛基钒类催化剂也是燃煤电站SCR 系统中最常采用的催化剂；再后来发展了碳基催化剂，使烟气同时脱硫脱氮技术得以发展；近年来，对金属离子交换沸石类催化剂研究较多，其有效的活性温区较高，最高可达600℃，对NOx 的催化还原和催化分解活性都很高，是研究中比较活跃的领域。 1 贵金属催化剂 Pt、Ph 和Pd 等贵金属类催化剂通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体，这种催化剂在20 世纪70 年代前期就已经作为排放控制类的催化剂而有所发展，并成为SCR 反应中最早使用的催化剂。贵金属催化剂对NH3氧化具有很高的催化活性，但在选择催化还原过程中会导致还原剂大量消耗而增加运行成本，同时，贵金属催化剂不仅造价昂贵，还易发生硫中毒，所以贵金属催化剂的研究目标是进一步提高低温活性，提高抗硫性能和选择性。目前，贵金属催化剂仅应用于低温条件下以及天然气燃烧后尾气中NOx 的脱除。在这类催化剂中，Pt 的研究相对深入，其本反应过程为NO 在Pt 的活性位上脱氧，然后碳氢化合物再将Pt- O 还原。Pt 催化剂的优点是具有较高的效率，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 金属氧化物催化剂 金属氧化物类催化剂，主要包括V2O5、WO3、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3和NiO 等金属氧化物或其联合作用的混合物，如水滑石中提取出来的Co-Mg- Al，Cu-Mg- Al 和Cu- Co-Mg- Al 等。通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2 等作为载体，这些载体主要作用是提供大的比表面积的微孔结构，在SCR 反应中所具有的活性极小。当采用这一类催化剂时，通常以氨或尿素作为还原剂。目前，工程应用上使用最多的是V2O5/TiO2 类催化剂。在以具有锐钛矿结构的TiO2 作为载体的钒类催化剂中，以化学组成来说，通常有几种不同类型，分别是V2O5 -WO3/TiO2，V2O5 -MoO3/TiO2，V2O5 -WO3-MoO3/TiO2 等，其中尤以V2O5-WO3/TiO2 研究以及应用较多，而单一活性成分的V2O5/TiO2则较少应用。各活性成分的主要作用是：V2O5 作为主要的活性组分，其担载量通常不超过1 %（质量分数）。这是由于V2O5 也可同时将SO2 氧化成SO3，这对SCR 反应很不利，因此，钒的担载量不能过大。锐钛矿结构的TiO2 作为载体主要是因为钒的氧化物的TiO2的表面有很好的分散度；SO2氧化生成的SO3与TiO2发生的反应
SCR烟气脱硝工艺简介 吴金泉1李勇1,2 （1 福建鑫泽环保设备工程有限公司，福建福州350002； 2 江西理工大学环境与建筑学院，江西赣州 341000） 摘要：选择性催化还原法（SCR）是目前国际上处理火电厂氮氧化物的最主要处理方法。我公司于2004年与德国STEULER公司在烟气脱硝技术方面展开了全方位的合作，并在国内开发烟气脱硝市场。本文从SCR工艺原理出发，介绍了合作公司的相关运行工艺。 关键词：烟气脱硝；SCR；脱硝催化剂；脱硝工艺 随着我国经济的发展, 在能源消费中带来的环境污染也越来越严重。其中，大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人民生存的四大杀手。燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。在我国，二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。 随着我国经济实力的增强,耗电量也将逐步加大。目前，我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目, 但烟气脱硝还未大规模的开展。有研究资料表明，如果继续不加强对烟气中氮氧化物的治理, 氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升, 并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。 我国烟气脱硝项目起步较晚，目前国内运行的烟气脱硝项目所采用的工艺也是引进欧、美、日等发达国家和地区烟气脱硝技术, 为适应国内烟气脱硝市
场的需要，我公司于2004年与德国STEULER公司在烟气脱硝技术方面展开了全方位的合作，主要由德方提供技术支持，我方负责开拓市场、消化有关技术。 1 SCR脱硝技术简介 在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法（SCR）是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术。1975 年在日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程，其后SCR技术在日本得到了广泛应用。在欧洲已有120 多台大型装置的成功应用经验，其NOx的脱除率可达到80%~90%。日本大约有170套装置，接近100GW 容量的电厂安装了这种设备，美国政府也将SCR技术作为主要的电厂控制NOx技术，SCR 方法已成为目前国内外电厂脱硝比较成熟的主流技术。 1.1 SCR法烟气脱硝原理 在催化剂作用下，向温度约280℃～420℃的烟气中喷人氨，将N0还原成N2和NO。化学反应方程式如下： 在有氧的条件下： 在无氧（或者缺氧）的条件下： 在反应条件改变时,就有可能发生以下副反应:【1】 由于该反应没有产生副产物,并且装置结构简单,适合于处理大量的烟气。 1.2 SCR烟气脱硝工艺的影响因素 1.2.1 温度对催化剂反应性能的影响 目前，运用于电厂烟气脱硝中的的SCR催化剂有很多，不同的催化剂,其适宜的反应温度也差别各异。如果反应温度太低,催化剂的活性降低,脱硝效率