低SO2氧化率脱硝催化剂的开发

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２０１０丘李锋等：低ＳＯ：氧化率脱硝催化剂的开发第４期

如果低于此温度继续大量喷氨，催化剂微孔中生成的ＳＯ，会与氨气迅速反应，生成大量的硫酸氢铵造成催化剂微孔的完全堵塞，脱硝活性暂时完全丧失。由于ＡＢＳ的生成反应是可逆的，如果在较短时间内，将烟温恢复到正常ＳＣＲ反应温度，催化剂微孔中的ＡＢＳ会分解，脱硝活性会重新恢复。但是催化剂如果长时间处于ＡＢＳ覆盖下，会造成催化剂活性的永久丧失。

１．２ＡＢＳ对脱硝催化剂下游设备的影响

ＡＢＳ对脱硝催化剂的影响发生在低于最低喷氨温度时。但是ＡＢＳ对脱硝催化剂下游设备，如管道和空预器，特别是空预器的影响却是无时不刻的。虽然在高温区ＡＢＳ会分解，但是流经空预器时烟温会逐渐下降，在空预器的中低温段ＡＢＳ会重新生成。由于硫酸氢铵是类似于液态的粘性物体，当有飞灰流经时，更容易在空预器中低温段的表面沉积，引起腐蚀、堵塞、热效率下降和压降上升等问题＂。。

为了减少ＡＢＳ对空预器的影响，除了规定催化剂脱硝活性外，其ＳＯ：氧化率和氨逃逸也有严格限制。一般要求氨逃逸率不大于２．２７ｍｇ／ｍ３，ＳＯ，氧化率低于ｌ％。实际上，只要有ＳＯ，的生成和氨逃逸的发生，ＡＢＳ在空预器的生成就不可避免。为了延长空预器的清洗周期、降低清洗频率，必须设法降低催化剂后烟气中ＳＯ，的含量，即降低催化剂的ＳＯ：氧化率。开发低ＳＯ：氧化率的脱硝催化剂对于缓解空预器的堵塞、延长空预器清洗周期、防止热效率的下降具有重要意义。

２ＳＯ，氧化的影响因素

影响脱硝催化剂ＳＯ，氧化性能的因素主要包括Ｖ：Ｏ，含量、催化剂组成、壁厚和催化剂形态等。２．１Ｖ：Ｏ。含量

Ｖ：Ｏ，对ＳＣＲ脱硝反应和ＳＯ：氧化反应均有很强活性，均为Ｖ，Ｏ，质量分数的函数（见图１）。从图ｌ可以看出，随着Ｖ：Ｏ，质量分数的增加，两者均有所增加，但是ＳＯ：氧化活性上升速度更快。

为了保证不大于ｌ％的ＳＯ，氧化率的性能要求，一般Ｖ：Ｏ，质量分数控制在０．８％一１．２％，此时催化剂的Ｋ。。／Ｋ。。比较大，这样既可以保证脱硝催化剂具有高ＤｅＮＯ：活性，又可以将ＳＯ：氧化率控制在合理的范围内。如果催化剂中Ｖ。Ｏ。含量太低，虽然ＳＯ：氧化活性有所下降，但是脱硝活性会加速

下降，可能会造成脱硝活性无法满足性能要求；反之，如果Ｖ，Ｏ，含量过高，虽然脱硝活性的上升使得催化剂体积略有减小，但是ＳＯ：氧化率却呈指数上升，容易造成ＳＯ，氧化率无法满足性能要求。所以开发低ＳＯ：氧化率催化剂单纯减少Ｖ：Ｏ，含量不是最好的选择。

图１脱硝活性和ｓ０２氧化活性与Ｖ２０５的关系

２．２壁厚的影响

在Ｖ：Ｏ，基脱硝催化剂上，由于ＤｅＮＯ。反应和ＳＯ，氧化反应速率差别很大，故两者在催化剂中的发生部位有所不同。根据化学动力学，ＤｅＮＯ。反应非常迅速，受外扩散控制，ＤｅＮＯ。反应主要发生在催化剂０．１ｍｍ的表面内，脱硝活性主要取决于催化剂外表面；而ＳＯ，氧化是一个慢反应，整个过程属于化学动力学控制，ＳＯ：氧化反应在所有催化剂壁厚内（见图２）。除了催化剂最表面的成分会对ＤｅＮＯ。反应有贡献外，更多的催化剂成分主要是用于ＳＯ：的氧化。开发高脱硝活性低ＳＯ：氧化率催化剂的一个思路就是可以在保证或增加催化剂大外表面的同时，尽量降低脱硝催化剂的壁厚，使得催化剂同时具有高脱硝活性和低ＳＯ：氧化率。

图２ＤｅＮＯ，反应、Ｓ０２氧化发生部位示意

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２．３催化剂形态的影响

商业脱硝催化剂有蜂窝式、平板式和波纹板式

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２０１０卑李锋等：低Ｓ０：氧化率脱硝催化剂的开发第４期

发出了低ｓ０：氧化率催化剂，最为典型的是波纹板

式催化剂。该催化剂类型能实现高脱硝率和低ＳＯ：

转化率，但在高灰条件下，由于高灰的磨损易造成活

性成分流失，使用受到限制。

厂ＤｅＮＯ，活性和ＳＯ，氧化活性

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平板式催化剂与蜂窝式催化剂和波纹板式催化剂相比，由于使用不锈钢筛网板作为支撑可以使用更少的催化剂活性成分、更薄的催化剂层，使得ＳＯ：氧化率有所降低；同时由于筛网的固定作用和滚压碾制工艺使得催化剂成分与筛网之间有很好的粘连作用，能够耐飞灰磨损而不造成活性成分的流失，在高灰条件下可以长久保持活性，所以平板式催化剂在低ＳＯ：转化率方面具有天生的优势。

４ＪＭＡ低ＳＯ，转化率催化剂

庄信万丰雅估隆公司（ＪＭＡ）作为催化剂供应商，在开发低ＳＯ，氧化催化剂，尤其是平板式低ＳＯ：氧化率催化剂方面取得了一系列的成就，并在工程中得到应用和验证（见图６、７）。

图６ＪＭＡ低Ｓ０２转化率催化剂的开发

图６和图７是ＪＭＡ在开发低ＳＯ：氧化率催化剂方面取得的成果，通过优化设计使得催化剂的Ｋ他／Ｋｓｏ，比不断提高。与标准型催化剂相比，改进型催化剂的Ｋ峨／Ｋ。ｏ。比已经提高到标准型的１．６倍以上，并有望进一步提升到２倍以上。

网７ＪＭＡ改进型与标准型催化剂对比

５结语

综上所述，通过对脱硝催化剂ＳＯ：氧化的危害、原理、影响因素以及低ＳＯ，氧化率催化剂的改进措施及成果进行讨论，得到如下结论：

（１）ＳＯ：氧化的危害主要体现为硫酸氢铵在催

化剂下游空预器上生成造成空预器的堵塞、腐蚀、热

效率下降和压降上升等问题。

（２）ＳＯ，的氧化发生在所有催化剂材料上，减少

催化剂的活性材料，可以降低催化剂的ＳＯ，转化率。

（３）低ＳＯ：转化率平板式催化剂在减少ｓ０：转

化率方面具有优势，且可耐飞灰磨损，是适合中国高

灰、高硫的燃煤烟气条件脱硝催化剂类型。

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收稿日期：２０１０．０３—２６；修回日期：２０１０—０７—０５

作者简介：李锋（１９７６．），男，江苏大丰人，工学博士，研究方向

为电厂烟气脱硝及其催化荆。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉ．ｆｅｎｇ＠ａｒｇｉｌｌｏｎ—ｓｉｎｏｘ．ｃｎ

２ｌ

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