催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低。下面主要介绍下脱硝催化剂基本知识。
脱硝催化剂
1、催化剂的化学组成
商业SCR催化剂活性组分为V2O5,载体为锐钛矿型的TiO2,WO3或MoO3作助催剂。SCR催化剂成分及比例,根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。
活性组分是多元催化剂的主体,是必备的组分,没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小,但却能显著地改善催化剂性能。研究发现WO3与MoO3均可提高催化剂的热稳定性,并能改善V2O5与TiO2之间的电子作用,提高催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外,MoO3还可以增强催化剂的抗As2O3中毒能力。
载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用,同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体,与其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)载体相比,TiO2抑制SO2氧化的能力强,能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。
2、对SCR催化剂的要求
理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件:
(1) 活性高 为满足国家严格的排放标准,需要达到80%～90%的脱硝率,即要求催化剂有很高的SCR活性;
(2) 选择性强 还原剂NH3主要是被NOx氧化成N2和H2O,而不是被O2氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率,降低运行成本;
(3) 机械性能好 燃煤电厂大多采用高灰布置方式,SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损,并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求;
(4) 抗毒性强 烟气和飞灰中含有较多的毒物,催化剂需要耐毒物的长期侵蚀,长久保持理想的活性;
(5) 其他 SCR催化剂对SO2的氧化率低,良好的化学、机械和热稳定性,较大的比表面积和良好的孔结构,压降低、价格低、寿命长。此外,还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。
3、催化剂类型
根据不同的分类依据,催化剂可以被分为很多种,比如就以原材料不同来分,催化剂分为铂系列、钛系列、钒系列及混合型系列。其中铂系列由于价格的原因,现在已经基本不再烟气脱硝技术中被运用了。
电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小,目前占据了80%的市场份额,平板式催化剂比例其次,波纹板最少。
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2m´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。
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