火电厂SCR脱硝催化剂检测与再生项目可行性分析
武汉大学节能环保工业研究院
2014年12月31日
火电厂SCR脱硝催化剂检测与再生项目
可行性分析
1、项目背景
我国是世界上煤炭消耗量最大的国家。煤炭燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）是产生二次气溶胶，导致空气污染（雾霾）的主要因素之一。我国火力发电厂用煤占总用煤量的50%，脱除火力发电厂排出烟气中的氮氧化物对控制大气污染有重要意义。因此，自2010年开始，我国火电厂开始大规模建设烟气脱硝工程。到目前为止，全国已有70%火电厂建设了烟气脱硝装置；到2015年，根据环保部的要求，全国所有火电机组均须建设烟气脱硝装置。
我国火电行业的烟气脱硝工程大部分采用选择性催化还原工艺(Selective Catalytic Reduction，SCR) ，其技术核心是SCR脱硝催化剂。SCR脱硝催化剂的主要成份有V2O5、WO3和TiO2，其中，V2O5是活性组份，TiO2是催化剂载体，WO3则为催化助剂。由于上述稀有金属氧化物价格昂贵，所以脱硝催化剂的市场售价经过几次降价后仍高达￥30,000～35,000元/m3。一台600MW机组的脱硝工程约需500～600m3催化剂，总价在1,500～2,000万元之间，占整个脱硝工程总投资的1/3左右。因此，脱硝催化剂的使用寿命是决定烟气脱硝系统运行成本的主要因素。
脱硝催化剂的使用寿命取决于其机械寿命和化学寿命。机械寿命是指催化剂的结构和强度能够保证催化剂活性的运行时间，与催化剂的结构和脱硝装置的运行条件密切相关；催化剂的化学寿命是指在保证脱硝装置的脱销效率、氨的逃逸和SO2/SO3转化率的性能指标的前提下，催化剂的连续使用时间，与烟气成分和脱硝性能指标要求有关。目前使用中的催化剂的机械寿命均在9年以上，而其化学寿命只有24000小时，相当于3年之内失活。所以在催化剂的寿命管理环节中，
再生工艺是延长催化剂使用寿命，降低脱硝系统运行费用有效途径。一般情况下，脱硝催化剂的再生费用是更换费用的40～50%，可使烟气脱硝系统的运行费用降低30%以上。脱硝催化剂的化学寿命24000小时，大约可以运行3年。2012年之后投运的脱硝装置，其中的脱硝催化剂将在2015年之后逐渐失活，为延长脱销催化剂的使用寿命，这些催化剂需要再生。所以脱硝催化剂再生市场将迅速形成。但是，目前国内的脱销催化剂的再生技术尚不成熟，尽管做了一些尝试，但是成功率不高。因此，失活脱硝催化剂的再生技术、催化剂性能检测技术的工业化应用对于脱硝系统的稳定运行，降低成本有重要意义。
2、SCR脱硝催化剂性能检测与再生技术
2.1 技术发展现状
国内的大部分脱硝工程是在2010年之后建设的，且以2012年以后建设的居多。截至2013年底，全国火电装机容量约8.8亿千瓦，其中已建设烟气脱硝工程的机组约6亿千瓦，运行SCR催化剂将达到50万立方米。到2015年底，全国火电机组装机将达到近10亿千瓦。运行SCR催化剂将达到80万立方米。短短4年时间，全国的火电机组几乎都装上了烟气脱硝装置，其中使用的脱销催化剂的价值就达到300亿人民币。脱销催化剂不但价格昂贵，且其运行和管理过程的技术要求高，需要大量专业技术管理人才。但是在这么短的时间内，电力生产专业人员对于脱硝催化剂的性能以及运行管理技术了解不多，只能依靠供货商的技术服务维持运行。
在火电厂烟气脱硝工程大量上马的几年间，脱硝催化剂生产厂家大部分是引进国外技术和设备生产脱硝催化剂，缺少技术积淀，研发能力较差，没有成熟的技术支撑。尤其是脱硝催化剂全周期寿命管理中的催化剂性能检测与再生技术尚处于发展阶段。目前国内的催化剂性能检测在各省电科院、催化剂生产厂家均有开展，其机械性能和物理化学性能的测定较为成熟，但是对于工艺性能的检测大多数仅是在微型试验装置上进行，检测结果的代表性和准确性均较差，而检测结果的代表性和准确性均较好的中式试验装置在国内尚未普遍使用。最近提出的《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范(DL/T1286-2013)》，对推进催化剂性能检
测技术的规范起重要作用。
2.2脱硝催化剂性能检测与再生技术的内容
⑴脱硝催化剂的检测与评估技术：该项技术包括通过对运行中的脱硝催化剂的压降、脱硝效率、SO2/SO3转化率、NOx/NH3摩尔比和氨逃逸浓度等指标的定期检测和评估，分析催化剂失活的主要成因、确定催化剂再生的可行性、预测催化剂的潜能或寿命，制定脱硝系统运行和维护管理方案，提高脱硝系统的运行和催化剂的使用效率，延长脱硝催化剂的使用寿命；
⑵脱硝催化剂的再生技术：该项技术通过化学和物理手段使已失活的脱硝催化剂恢复活性，并可以重新使用，从而达到延长脱硝催化剂使用寿命，降低脱硝系统运行成本的目的。主要过程包括：失活催化剂从脱硝装置中移出，去除脱硝催化剂表面的积灰，采用复合化学配方和外加物理作用协同清洗催化剂；采用稀有金属氧化物和稀土元素为主的酸性溶液修复催化剂活性；采用化学药剂清除再生过程残留的杂质；采用物理方式对催化剂进行干燥。
⑶废弃脱硝催化剂的回收利用技术：该技术是把通过多次再生并重复使用之后，其机械寿命已达到极限的废弃催化剂的组分分离并回收利用，或者开辟废弃催化剂的新用途，避免废弃催化剂进入环境而导致环境污染。
3、SCR脱硝催化剂性能检测与再生项目的可行性分析
3.1开展脱硝催化剂性能检测与再生项目的意义
表1列出了近几年电力系统的总装机容量。截至2013年底，全国火电装机容量约8.8亿千瓦，其中已建设烟气脱硝工程的机组约6亿千瓦，运行SCR催化剂将达到50万立方米。到2015年底，全国火电机组装机将达到近10亿千瓦。根据国家环保部要求，到2015年国内已运行和新建的所有火电机组必须全部安装烟气脱硝设施，运行SCR催化剂将达到80万立方米。
表1. 中国电力系统总装机容量
前已叙及，目前市场销售的SCR脱硝催化剂的的机械寿命约为9年，化学寿命约为3年（24,000 h）。因此，2015年以后每年将有25万立方米以上脱硝催化剂失活。最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）》（2014年7月1日开始执行）实施了全世界最严厉的排放标准，要求所有火电机组排放烟气中氮氧化物（NOx）排放标准为：二类地区低于100mg/Nm3，一类地区低于50mg/Nm3，特殊地区低于20mg/Nm3，则脱硝催化剂的化学寿命将缩短，每年失活催化剂将大于30万立方米（价值大于100亿元人民币），若作为危险废弃物处置不仅浪费稀有金属资源，而且将造成严重环境问题。因此，脱硝催化剂性能检测与再生技术的应用，以及不能再生催化剂的处置技术的研究均具有重要意义：
⑴利用催化剂再生技术平衡脱硝催化剂机械寿命（9年）和化学寿命（3年）的差异，使脱硝催化剂的使用寿命与机械寿命持平，做到物尽其用；
⑵通过脱硝催化剂的物理化学性能和工艺性能检测评估脱硝催化剂的潜能和使用寿命，合理制定催化剂使用策略，为催化剂更换和机组检修的周期平衡提供依据，避免因脱硝催化剂失活导致的机组异常停机，或NOx超标排放；
⑶在定期检测催化剂技术指标的基础上，根据机组负荷和烟气条件制定合理的催化剂运行和维护方案，提高脱硝装置的脱硝效率，同时延长催化剂使用寿命，降低脱硝装置的运行成本；
⑷催化剂的成分均为稀有金属氧化物，价格昂贵，资源有限，且国家环保部已将失活催化剂归类为危险固体废弃物。因此，失活脱硝催化剂的回收利用，可以避免环境污染和稀有金属资源的浪费。
3.2 脱硝催化剂性能检测与再生项目的市场容量
除了火电厂每年失活催化剂30万立方米，环保部针对其它行业(化工、钢铁、水泥、玻璃和汽车等)也出台了较以前更加严格的氮氧化物（NOx）排放量标准。这部分企业的脱硝催化剂需求量将逐步增加。所以，SCR脱硝催化剂需要再生
或资源化回收的催化剂数量将逐渐增加到每年50万立方米。按目前催化剂再生的市场价格15000元/m3计算，仅SCR脱硝催化剂再生市场容量就达到75亿元/年，相关的催化剂性能检测和评价、催化剂生命周期管理技术咨询、废弃脱硝催化剂回收稀有金属等的市场将与催化剂再生市场的同步形成，其市场价值将大于催化剂再生的市场价值。所以失活SCR脱硝催化剂检测、再生和资源化回收的市场价值将大于150亿元。
3.3 技术可行性分析
⑴研究院与深圳市水苑水工业技术设备有限公司紧密合作，共同开发脱硝催化剂检测、再生和回收利用技术；
⑵深圳市水苑水工业技术设备有限公司拥有3项脱硝催化剂再生专利技术（2项实用专利，一项发明专利），韩国纳禄公司拥有1项脱硝催化剂再生专利技术和一项脱硝催化剂再生检测专利技术。深圳市水苑水工业技术设备有限公司与韩国纳禄公司于2014年合资成立“水苑（深圳）环保科技有限公司”。该公司拥有的技术是经德国、韩国十年实际生产应用验证有效、居于国际先进水平和国内领先水平的脱硝催化剂性能检测与再生技术及相应的成套生产设备，其中脱硝催化剂性能检测技术和设备符合如下标准很规范（是国内第一台按VGB标准设计制造的脱硝催化剂中式性能检测，目前国内西安热工院苏州分院有一台自行设计制造的同类装置）：
①欧盟VGB技术协会标准：VGB R 302 He 2nd edition(VGB PowerTech Guideline for the “Testing of DENOX Catalyst”) by VGB Technical Association of Large Power Plant Operators, EU
②美国电力科学研究院规范：Protocol for Laboratory Testing SCR Catalyst samples by Electric Power Research Institute, USA；
脱硝催化剂再生工艺的技术指标如下：
①催化剂活性恢复到新催化剂的90%以上；
②再生催化剂使用时SO2/SO3氧化率<1%，NH3逃逸<3 ppm；
③再生过程催化剂破损率<1%；
④催化剂再生后使用年限延长2.5年以上，催化剂重复再生次数≥2次。
⑶在技术研发方面，研究院、公司均与武汉大学密切合作，充分利用武汉大学学科齐全、技术力量雄厚的优势，融合化学分析、热能动力、材料、环保等多学科的专业理论和实践经验，使我公司拥有的脱硝催化剂检测与性能评估、脱硝催化剂运行和维护策略的制定、失活脱硝催化剂再生等技术具有坚实的专业理论和试验技术支持。
另外，研究院与合资公司共同研发的废弃脱硝催化剂回收利用技术采用的物理方法不产生二次污染，回收成本低于目前国内外普遍采用的的化学法回收利用技术，居于国际先进水平，为在几年后将大量产生的废弃脱硝催化剂的处理和处置提供了一条有效的途径，具有良好的应用前景。
3.4 “脱硝催化剂性能检测与再生”项目建设规模
⑴按VGB标准建设的脱硝催化剂性能检测系统，其中中式反应器能检测截面为150mm×150mm，长度达1400mm的样品，烟气流量达到280Nm3/h；
⑵生产能力为10000m3/年的催化剂再生装置；
⑶全部工程将在2015年8月份之前完成。
4、脱硝催化剂再生设备和厂房投资估算
目前的设备按年再生能力10000m3设计，可以在固定工厂使用，也可以通过拖车移动到现场使用。催化剂再生和检测设备投资见表2。
表2 再生和检测设备投资
另外，厂房建设投资约需500万（厂房面积1800 m3，仓库500 m3，办公用房400 m3），流动资金900万，总投资5000万（不含土地购置费用）。
4.2 成本与收益分析
4.2.1 成本分析
以1台容量为600 MW机组为例,使用脱硝催化剂数量约为500m3，全部再生一次的生产成本列于表4（实际上可能是分几次再生）。
表4 成本与收益分析
4.2.2 发电厂收益分析
目前脱硝催化剂价格为3.0～3.5万/m3，实际按3.0万/m3计算，失活脱硝催化剂的一次更换费用约为500 m3×3.0万元/m3=1500万元。
一般情况下，失活脱硝催化剂的再生费用为1.5万/m3，即750万元。
根据上述情况，再生一次失活脱硝催化剂，在脱硝催化剂的使用寿命、脱硝效率基本相同的情况下，发电厂可节约费用750万元，催化剂再生实施单位的毛利润为401万元。
如果采用更换催化剂的方式，失活催化剂属于危险废弃物，其处置费用是很昂贵的（至少是5000元/m3），电厂的收益实际上是大于上述估算的。运行成本的降低反过来促进脱硝工程的持续、稳定运行，对控制氮氧化物对大气环境的污染是有利的。
4.3 企业效益分析
按投资规模10,000m3/a，实际再生量8,000m3/a，再生价格15,000元/m3，
收益分析见表3。
3
另外，实验室是国内第一个完全按VGB标准建造的实验室，可以测定脱硝催化剂绝对活性。目前国内类似装置检测样品的收费标准是10万/个。若中式脱硝催化剂检测装置每年测定300个催化剂样品，即使按同样的标准收费，每年服务费用3000万，毛利润2000万，实际利润利润1500万。
根据上述分析，开展该项目的投资可在1～1.5年内回收。
4.4 企业风险
该项目适用于燃煤电厂、钢铁、水泥、玻璃等行业的脱硝系统，目前国内正处于行业发展的起步阶段，其风险主要来自于市场占有率。规避风险的途径除了我公司提供国内领先的技术外，实施企业在相关应用领域（燃煤电厂、钢铁、水泥、玻璃等）应有一定市场资源。
6、社会与环境效益分析
6.1 社会效益
目前，SCR脱硝催化剂的市场价格为30,000～35,000元/m3，废弃催化剂处置价格尚没有形成，类比其他金属类废弃物，处置价格应在5,000～20,000元/m3之间，即催化剂更换价格范围为35,000～55,000元/m3之间；而失活催化剂再生
价格在15,000元/m3左右，至少节约成本20,000元//m3。所以，该项目的开展，每年为企业降低烟气脱硝处理工程的运行费用为2万元//m3×8,000m3= 16,000万元。
运行成本的降低反过来促进脱硝工程的持续、稳定运行，对控制氮氧化物对大气环境的污染是有利的。
6.2 环境效益
SCR脱硝催化剂的主要成分为稀有金属氧化物，是国家重要战略资源，采用再生工艺有利于减少稀有金属资源的消耗，符合清洁生产和保护环境的发展要求。若这些失活催化剂不再生和资源化利用，每年30～50万立方米的稀土金属氧化物进入环境，这是环境无法承受的。
另外，目前尚没有成熟的废弃脱硝催化剂的资源化利用工艺，已有部分脱硝催化剂因失活而废弃。这部分催化剂只能暂时储存在仓库等待再生和资源化利用技术成熟之后再处理，但是随着时间的推移，废弃催化剂的数量增长到无法使用仓库储存时，环境问题就产生了。而脱硝催化剂的再生工艺的应用，可以把脱硝催化剂的使用寿命由目前的3年延长到8～10年，为废弃脱硝催化剂的资源化利用工艺的研发和成熟赢得5年时间，减轻了因脱硝项目的开展给环境造成的另一种污染压力。
7、合作模式
7.1 研究院提供资源：
⑴脱硝催化剂检测与再生全套技术
⑵制造脱硝催化剂检测与再生成套设备；
⑶脱硝催化剂检测与再生从业人员的技术培训；
⑷脱硝催化剂检测与再生项目商业化运行过程的长期技术支持；
⑸脱硝催化剂检测与再生技术升级时，无偿提供最新技术；
⑹河北省和全国部分范围的市场资源；
⑹合作公司的少量管理人员。
7.2 合作方提供资源：
⑴创办脱硝催化剂检测与再生技术合作公司的资金；
⑵具有局部区域或全国范围的市场资源；
⑶合作公司的主要管理人员。
7.3 合作方式：
研究院和公司技术入股形式组建合作公司，股份比例根据具体情况确定。
8、建设周期
合作协议签订之后180天完成全部装置的制造与安装，调试需要30天，留出30天机动时间（厂房建设可以同步进行），即在各项工作顺利的情况下，建设周期240天。
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
低温SCR催化剂 催化剂是SCR技术的核心，其中MMNOx/TiO2、 MNOx-CeO2/TiO2，MNOx/AI2O3、CuO/Tio2等在中低温范围内都表现良好的脱硝活性。研究表明，以锰铈氧化物为活性组分的催化剂具有较高的催化活性和N2选择性，是低温SCR催化剂研究的焦点。 活性组分 催化剂的活性组分在低温SCR反应过程中，对反应物的吸附以及电子传递起着至关重要的作用，直接决定着反应能否顺利进行，影响着催化活性和N2选择性的高低。常见的低温SCR催化剂活性组分主要有活性氧化锰和二氧化铈二种。 活性氧化锰 MNOx的晶格中含有大量的活性氧，能有效促进低温SCR脱硝反应的进行。常见的锰的氧化物主要有MnO2、Mn2O3、M3O4和Mn5O8等，它们在SCR脱硝反应中的作用各不相同。Kapteijn等研究发现MnO2催化剂具有较好的低温活性，而Mn2O3则具有较高的N2选择性。锰氧化物的催化活性顺序为： MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4。研究发现，虽然纯的MNOx低温活性较高，但其N2选择性较差，且易受烟气中SO2和H2O的影响导致催化剂中毒。通常将MNOx与其他氧化物结合，制备双金属或复合氧化物催化剂，以提高催化剂的活性和N2选择性，延长催化剂的使用寿命。 二氧化铈
CeO2在低温SCR反应中具有良好的活性，在催化加入Ce元素，可提高催化剂的储氧能力，从而提高催化剂的活性。贺泓等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂并考察了反应性能。吴忠标等通过溶胶-凝胶法在MNOx/TiO2中添加Ce元素制备了MNOx-CeO2/TiO2催化剂，研究发现Ce的添加有助于提高NO的转换率。顾婷婷等研究硫酸化改性后CeO2催化剂活性。前人研究表明，CeO2具有较强的表面酸性和储存氧的能力，可以促进NH3在催化剂表面的活化和吸附。 催化剂载体 载体是催化剂成型的关键，良好的催化剂载体不仅可以促进底物的吸附，提高催化活性，而且有助于催化剂的规模化生产和工业应用。低温SCR催化剂的载体主要有二氧化钛、氧化铝活性炭、沸石分子筛等。 二氧化钛 TiO2是常见的催化剂载体，不易被酸化，且能提高低温SCR催化反应的活性、N2选择性和抗硫性。TiO2通常有锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶型，其中锐钛矿型TiO2常被用来选作脱硝催化剂的载体。Qi等将Mn、Cu、V、Fe等过渡金属负载在TiO2上考察催化剂的活性，其中通过浸渍法把Mn负载在TiO2上的催化剂活性较好。吴忠标采用溶胶-凝胶法制备了Mn/TiO2催化剂并用Fe、Cu、Zn、V等过渡金属对其进行改性，结果表明，催化剂活性在150度时均能达到95%以上。徐文青等通过浸渍法制备了Ce/TiO2催化剂，在
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，NH3与S03和H20反应生成（NH4）2S04或NH4HSO4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NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3，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NO转化为高价态，需引入较强的SCR低温脱硝催化剂，在众多催化剂中，SCR低温脱硝催化剂是最环保最清洁的SCR低温脱硝催化剂，它以低温脱硝催化技术最为简单有效，在高效转化NO至高价态的过程中不遗留任何二次污染物，另外不同于其它催化剂，工作环境恶劣，自由基存活时间非常短，能耗较高，SCR低温脱硝催化剂的生存周期相对较长，能将少量氧气或空气电离后产生催化氧化，然后送入烟气中，可显著降低能耗。 三、技术原理 SCR低温脱硝催化剂具有很强的催化性，完全有能力将烟气恶劣环境中的NO氧化成高价态，提高烟气中氮氧化物的水溶性，从而将NO脱除。利用SCR 低温脱硝催化剂将NO催化为高价态的氮氧化物后，需要进一步地吸收。常见的吸收液有Ca(OH)2、CaCo3等碱液。不同的吸收剂脱除的NO效果会有一定的差异。例如有人在利用水吸收尾气时，NO的脱除效率可达到80%以上，这是利用气体在水中的溶解度进行吸收，也有试验利用吸收液将高价氮氧化物还原成为N2后直接排入大气中。 四、技术性能 采用SCR低温脱硝催化剂脱硝技术可得到较高的NO X脱除率，典型的低温
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。
英文摘要 铁基中低温SCR脱硝催化剂性能研究 摘要 氮氧化物(NOx)对人体、环境的危害很大，是目前国内外急需解决的问题之一。选择性催化还原法具有脱硝效率高、N2选择性好等优点，得到广泛使用。商业化的脱硝催化剂存在价格昂贵，活性温窗窄，活性窗口温度较高且废弃的催化剂易造成二次污染等问题，所以，开发廉价、低温、高效的环境友好型催化剂具有十分重要的意义。铁的氧化物具有环境友好、价格低廉以及还原性强等优点，在NOx 选择催化还原(SCR)脱除领域已经受到了国内外学者的广泛关注。本文主要针对氧化铁脱硝催化剂的制备、表征等各方面进行了研究。 本文首先考察了制备方法、助剂CeO2含量两个因素对非负载型Fe2O3催化剂性能的影响。通过XRD、XPS、H2-TPR、BET比表面积测试、UV-vis DRS等表征手段，对催化剂进行了表征，并且对催化剂的脱硝活性和对氨气的氧化率进行评价。然后，通过XRD、XPS、XRF、BET比表面积测试的表征手段，分析了一种工业级多元金属氧化物(MO)的基本性质，研究了其基础脱硝活性。以XO为催化剂基体，TiO2为载体，Fe2O3为活性组分制备了负载型脱硝催化剂。考察了XO及不同助剂对SCR催化活性的影响。利用XRD、H2-TPR、BET比表面积测试等技术对制备的催化剂进行了表征。 对非负载型Fe2O3催化剂研究表明：模板法比共沉淀制备的催化剂具有更大的比表面积，更强的氧化性和酸性，促进了催化剂脱硝活性的升高；前者比后者的活性温区宽，并且具有较好的高温脱硝活性。对不同含量CeO2催化剂的表征比较发现，当CeO2含量为2 %和4%时具有相对较高的催化活性和相对较小的氨气氧化率，这主要是由催化剂中铁物种氧化性的变化导致的。 对多元金属氧化物基本性质的研究表明，多元金属氧化物中主要有Fe、Si、Al等多种元素，颗粒表面存在Si、Na、Al、V等元素的富集。多元金属氧化物比表面积极低，基础脱硝活性较低，不适合直接作为脱硝催化剂或者活性组分。 制备了XO为催化剂基体，TiO2为载体，Fe2O3为活性组分的催化剂，考察基体对催化剂的影响。实验结果表明，加入多元金属氧化物后，催化剂比表面积减小、氧化性增强。在250 ℃-350 ℃内催化剂的脱硝活性在90 %以上，但是活性温窗较窄。分别使用CeO2、MoO3、WO3对催化剂进行掺杂，实验结果表明：掺杂后催化剂比表面积增大，有利于氨气的吸附，促进SCR反应的进行；CeO2掺杂后催化剂的脱硝活性在整体上提高，但是最佳活性温窗没有变宽或者变化；MoO3、WO3掺杂后催化剂的中低温活性降低，高温活性提高，活性温窗宽，并向高温移动。 III
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
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379422.7 (22)申请日 2019.05.08 (71)申请人 四川大学 地址 610064 四川省成都市一环路南一段 24号 (72)发明人 郭家秀 李晶 袁山东 李建军 楚英豪 文新茹 (74)专利代理机构 成都正华专利代理事务所 (普通合伙) 51229 代理人 郭艳艳 (51)Int.Cl. B01J 29/03(2006.01) B01J 29/04(2006.01) B01J 35/10(2006.01) B01J 37/02(2006.01) B01J 37/08(2006.01)B01D 53/90(2006.01)B01D 53/56(2006.01) (54)发明名称 一种低温SCR脱硝催化剂及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种低温SCR脱硝催化剂及制 备方法。该催化剂包括载体以及负载在该载体上 的活性组分和掺杂改性组分，其中载体为MCM -41 或锶或锆或铝掺杂改性的MCM -41，所述活性组分 为锰。本发明采用等体积浸渍发制备的催化剂具 有介孔有序结构，制备工艺简单易行，具有良好 的应用前景，其中Mn/Al -MCM -41在180～400℃宽 温度窗口中保持优异的SCR脱硝活性，氮氧化物 去除率达60％以上，200～400℃维持100％的氮 氧化物去除率。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 109999891 A 2019.07.12 C N 109999891 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109999891 A 1.一种低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述催化剂包括载体以及负载于所述载体上的活性组分和改性组分；所述载体为MCM-41，所述活性组分为含锰化合物，所述改性组分为含锶化合物、含锆化合物或含铝化合物，且所述催化剂中锰的质量百分比为3％～7％，锶、锆或铝的质量百分比1％～4％。 2.根据权利要求1所述的低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述活性组分为二氧化锰，且催化剂中锰的质量百分比为5％。 3.根据权利要求要求1所述的低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述改性组分为氧化锶、氧化锆或氧化铝，且催化剂中锶、锆或铝的质量百分比为2％。 4.制备如权利要求1～3任一项所述低温SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：取改性前体，将其配成浓度为0.02～0.50g/ml的改性溶液，然后将MCM-41以1g:0.5～2ml的料液比加入到改性溶液中，再搅拌15min，然后于100℃～120℃条件下烘干，得产物一；所述改性前体为Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O或Zr(NO3)4·5H2O； S2：将产物一于480～520℃下煅烧2～4h，得煅烧产物； S3：取活性前体，将其配成浓度为0.02～0.50g/ml的改性溶液，再将S2中得到的煅烧产物以1g:1ml的料液比加入到改性溶液中，再搅拌15min，然后于100℃～120℃条件下烘干，得产物二；所述活性前体为硝酸锰； S4：将产物二于400～600℃下煅烧2～3h，得低温SCR脱硝催化剂。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：S1中MCM-41与改性溶液的料液比为1g: 1ml，烘干温度为110℃。 6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：S2中煅烧温度为500℃，煅烧时间为3h。 7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：S4中煅烧温度为500℃，煅烧时间为3h。 8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在在于，所述MCM-41经过以下步骤制得： (1)：将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中并调节溶液的pH值为11～13，然后向溶液中加入正硅酸乙酯，搅拌均匀得混合液；混合液于60℃水浴下搅拌反应2h，得悬浊液；混合液中十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯与水的摩尔比为0.1～0.5:1～2:70； (2)：将悬浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，于130℃下反应24h，然后降至室温并抽滤，用去离子水将沉淀清洗至中性，110℃下烘干得白色粉末； (3)：对步骤二所得到的白色粉末进行煅烧，得到有序介孔材料MCM-41。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤(1)调节十六烷基三甲基溴化铵溶液的pH值为12；混合液中十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯和水的摩尔比为0.1:1:70。 10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤(3)中煅烧分两段进行，第一段煅烧温度为360℃，煅烧时间为1h；第二段煅烧温度为550℃，煅烧时间为6h。 2