脱硝催化剂

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

2macute;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。

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脱硝工程应用的主流催化剂产品。

催化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式。三种催化剂在燃煤SCR上都拥有业绩，其中板式和蜂窝式较多，波纹板式较少。

催化剂的设计就是要选取一定反应面积的催化剂，以满足在省煤器出口烟气流量、温度、压力、成份条件下达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求；在灰分条件多变的环境下，其防堵和防磨损性能是保证SCR设备长期安全和稳定运行的关键。

在防堵灰方面，对于一定的反应器截面，在相同的催化剂节距下，板式催化剂的通流面积最大，一般在85%以上，蜂窝式催化剂次之，流通面积一般在80%左右，波纹板式催化剂的流通面积与蜂窝式催化剂相近。在相同的设计条件下，适当的选取大节距的蜂窝式催化剂，其防堵效果可接近板式催化剂。三种催化剂以结构来看，板式的壁面夹角数量最少，且流通面积最大，最不容易堵灰；蜂窝式的催化剂流通面积一般，但每个催化剂壁面夹角都是90°直角，在恶劣的烟气条件中，容易产生灰分搭桥而引起催化剂的堵塞；波纹板式催化剂流通截面积一般，但其壁面夹角很小而且其数量又相对较多，为三种结构中最容易积灰的版型，但其抗中毒性能及抗二氧化硫氧化性最强。

耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂

一、技术背景

国家环保部颁布的《火电厂大气污染物排放标准》要求：所有新建火电机组NOx排放量达到100mg/m3；重点地区所有火电投运机组NOx排放量达到100mg/m3，非重点地区投产的机组达到200mg/m3。火电厂烟气脱硝迫在眉睫。选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR) 烟气脱硝方法具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点，应用广泛。我国已建、在建或拟建的烟气脱硝机组中，采用SCR 脱硝的机组占96%。催化剂是SCR 脱硝系统的核心，其成本一般占脱硝装置总成本的30%～50%，直接决定着SCR脱硝系统的性能和投资运行成本。我国火电厂燃煤具有灰分含量高、成分复杂多变等特点，而且SCR 脱硝系统采用无旁路结构，如果发生SCR催化剂严重堵塞的情况，必须停炉处理。因此，选择合适的催化剂类型对SCR 设备长期安全和稳定运行至关重要。本技术从运行中SCR催化剂抗活性下降能力的强弱，来分析在我国燃煤高灰、高砷等情况下如何选用合适的催化剂类型。

二、催化剂型式

市场主流的催化剂型式可分为蜂窝式、平板式和波纹板式，目前，蜂窝式市场占有率为60%～70%，平板式市场占有率为20%～30%，波纹板式市场占有率为5%。波纹板式催化剂市场占有率较低，其抗灰能力差，在我国使用波纹式催化剂的脱硝工程项目很少。本技术对耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂和传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂进行比较。目前，脱硝工程要求达到的工艺性能，如烟气脱硝效率、NH3逃逸量、SO2 /SO3转化率和压降等方面耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂和传统蜂窝陶瓷脱硝催化剂都可以满足要求。通过对比耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂脱硝催化剂和传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂在国内外电厂的运行情况，得出两者的综合性能，见表1。

表1 耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂与传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂比较

项目耐高灰耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂

抗堵塞性能☆☆☆☆☆☆

抗粉尘冲刷性能☆☆☆☆☆☆☆

压力损失☆☆☆☆☆☆☆☆

脱硝效率☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

比表面积☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

吹灰器频率☆☆☆☆☆☆

抗热冲击☆☆☆☆☆☆☆☆

SO2转化率☆☆☆☆☆☆☆

三、催化剂的理化性能分析

在满足在省煤器出口烟气流量、温度、压力、成份条件，达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求和灰分条件多变的环境下，其防堵灰和防磨损性能是保证SCR设备长期安全和稳定运行的关键。传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂在运行中由于发生堵塞、覆盖、磨损和中毒等原因会造成传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂活性的逐渐下降，导致传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂出口的NOx浓度和氨逃逸上升，当出口值不能满足性能保证值时，就需要添加或更换传统SCR蜂窝陶瓷脱硝换催化剂。SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂耐活性下降能力的强弱对于延长SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂使用寿命、降低脱硝SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂运行成本具有重要意义。

四、孔道堵塞

传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂的孔道堵塞主要是由大颗粒飞灰或者沉积飞灰吸附引起的，造成局部烟气流速过快、停留时间短，导致传统SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂压降上升、磨损加剧和活性下降。耐高灰、耐磨损SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂开孔较大，即使在高灰分条件