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脱硝催化剂

发布日期:2014-03-05    来源:中国窑炉网   浏览次数:148

     1 简介
 
  脱硝催化剂泛指应用在电厂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)。
 
    2 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。
 
    3 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脱硝工程应用的主流催化剂产品。
 
    4 选型
  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。
 
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