催化劑作為SCR脫硝反應(yīng)的核心,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系到脫硝效率的高低。下面主要介紹下脫硝催化劑基本知識。

脫硝催化劑

1、催化劑的化學(xué)組成

商業(yè)SCR催化劑活性組分為V2O5,載體為銳鈦礦型的TiO2,WO3或MoO3作助催劑。SCR催化劑成分及比例,根據(jù)煙氣中成分含量以及脫硝性能保證值的不同而不同。

活性組分是多元催化劑的主體,是必備的組分,沒有它就缺乏所需的催化作用。助催化劑本身沒有活性或活性很小,但卻能顯著地改善催化劑性能。研究發(fā)現(xiàn)WO3與MoO3均可提高催化劑的熱穩(wěn)定性,并能改善V2O5與TiO2之間的電子作用,提高催化劑的活性、選擇性和機(jī)械強(qiáng)度。除此以外,MoO3還可以增強(qiáng)催化劑的抗As2O3中毒能力。

載體主要起到支撐、分散、穩(wěn)定催化活性物質(zhì)的作用,同時(shí)TiO2本身也有微弱的催化能力。選用銳鈦礦型的TiO2作為SCR催化劑的載體,與其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)載體相比,TiO2抑制SO2氧化的能力強(qiáng),能很好的分散表面的釩物種和TiO2的半導(dǎo)體本質(zhì)。

2、對SCR催化劑的要求

理想的燃煤煙氣脫硝催化劑需要滿足以下條件:

(1) 活性高  為滿足國家嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),需要達(dá)到80%～90%的脫硝率,即要求催化劑有很高的SCR活性;

(2) 選擇性強(qiáng)  還原劑NH3主要是被NOx氧化成N2和H2O,而不是被O2氧化。催化劑的高選擇性有助于提高還原劑的利用率,降低運(yùn)行成本;

(3) 機(jī)械性能好  燃煤電廠大多采用高灰布置方式,SCR催化劑需長期受大氣流和粉塵的沖刷磨損,并且安裝過程對催化劑的機(jī)械強(qiáng)度也有一定的要求;

(4) 抗毒性強(qiáng)  煙氣和飛灰中含有較多的毒物,催化劑需要耐毒物的長期侵蝕,長久保持理想的活性;

(5) 其他 SCR催化劑對SO2的氧化率低,良好的化學(xué)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性,較大的比表面積和良好的孔結(jié)構(gòu),壓降低、價(jià)格低、壽命長。此外,還要求SCR催化劑結(jié)構(gòu)簡單、占地省、易于拆卸或裝填。

3、催化劑類型

根據(jù)不同的分類依據(jù),催化劑可以被分為很多種,比如就以原材料不同來分,催化劑分為鉑系列、鈦系列、釩系列及混合型系列。其中鉑系列由于價(jià)格的原因,現(xiàn)在已經(jīng)基本不再煙氣脫硝技術(shù)中被運(yùn)用了。

電廠煙氣脫硝催化劑的主要類型有蜂窩式、板式和波紋式。蜂窩式催化劑表面積大、活性高、體積小,目前占據(jù)了80%的市場份額,平板式催化劑比例其次,波紋板最少。

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。