SCR脫硝催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)的核心,直接決定著系統(tǒng)的性能和投資運行成本。SCR催化劑布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間,需要在300～420℃溫度范圍內(nèi)運行,催化劑要承受高溫、高塵、高SO?含量和其他毒性成分的煙氣條件,這對脫硝催化劑的脫硝效率、運行可靠性、耐高溫、耐堵塞、耐磨損、抗中毒性能和低SO?氧化活性提出了更高的要求。

脫硝催化劑

按原材料來分,目前應(yīng)用于煙氣SCR工藝中的催化劑大致有貴金屬類、金屬氧化物類和離子交換的沸石分子篩類三種。

(1)貴金屬類催化劑。主要是Pt-Rh和Pd等貴金屬類催化劑,通常以氧化鋁等整體式陶瓷作為載體。早期設(shè)計安裝的SCR 系統(tǒng)中多采用這類催化劑,其對SCR反應(yīng)有較高的活性且反應(yīng)溫度較低,但缺點是對NH?有一定的氧化作用。

(2)金屬氧化物類催化劑。大多采用釩鈦基催化劑,以TiO?(含量為80% ～90%)為載體,以 V?O?(含量為1%～2%)為活性材料,用以降解NO?,同時會把SO?氧化成SO?,以WO?或MoO?(含量占3%～7%)為輔助活性材料,用以提高催化劑的穩(wěn)定性,防止釩出現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)現(xiàn)象。當(dāng)采用此類催化劑時,通常以氨或尿素作為還原劑。

沸石分子篩類催化劑。主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石,通常采用碳氫化合物作為還原劑。所采用的沸石類型主要包括Y-沸石、ZSM系列、MFI、MOR、Cu-ZSM-5等。這類催化劑的特點是具有活性的溫度區(qū)間較高,最高可以達到600℃。同時,這類催化劑也是目前國內(nèi)外學(xué)者研究的重點,但是工業(yè)應(yīng)用方面還不多。

按外觀形狀來分,以廣泛應(yīng)用的釩鈦基SCR催化劑來說,按外觀形狀可分為蜂窩式、波紋式、平板式三種。

(1)蜂窩式催化劑。它以二氧化鈦或二氧化硅等材料作為載體,經(jīng)與活性液混合并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笸ㄟ^機械壓力使催化劑成型,最后通過焙燒將其活化。它具有轉(zhuǎn)化率高、孔隙率高、比表面積大、機械強度好且使用周期長等眾多優(yōu)點。

(2)波紋式催化劑。它是將陶瓷與金屬類篩板制成波紋板,然后通過浸潰法將活性成分負載于篩板兩面,最后烙燒活化制成的。與平板式催化劑相比,波紋式催化劑因其表面呈現(xiàn)一定的波紋狀,使得其與煙氣的接觸面積有所增加。

(3)平板式催化劑。它以平板式鋼制篩板為支撐,以加壓方式將活性組分覆蓋于篩板的兩側(cè),然后經(jīng)過高溫焚燒爐焙燒活化,最后將催化劑單體組裝為整體結(jié)構(gòu)的催化劑單元。平板式催化劑與蜂窩式催化劑相比,可有效防止飛灰堵塞,具有耐磨和抗中毒的優(yōu)勢。

催化劑設(shè)計選型應(yīng)滿足國家、地方的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求,遵循脫硝效率高、抗毒性強、運行可靠的原則,并留有一定的設(shè)計裕量。要綜合考慮機組容量、爐型、負荷、煙氣成分、煙氣溫度、煙塵濃度、煙塵粒度分布特性等因素,確保催化劑對燃料類型和運行條件適應(yīng)性強,同時保證氨逃逸低、SO?/SO?轉(zhuǎn)化率低、抗堵灰和抗磨損能力強。

在運行過程中,催化劑會因各種原因而中毒、老化,活性逐漸降低,催化效果變差。在SCR反應(yīng)器內(nèi),催化劑分層布置,一般為2～4層。當(dāng)反應(yīng)器出口煙氣中氨的濃度升高到一定程度時,表明催化劑活性降低,必須逐層替換催化劑。