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      脫硝催化劑

      發布日期:2014-03-05    來源:中國窯爐網   瀏覽次數:374

           1 簡介
       
        脫硝催化劑泛指應用在電廠SCR(selective catalytic reduction)脫硝系統上的催化劑(Catalyst),在SCR反應中,促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發生化學反應的物質。
       
        目前最常用的催化劑為V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列(TiO2作為主要載體、V2O5為主要活性成分)。
       
          2 組成介紹
       
        目前SCR商用催化劑基本都是以TiO2為基材,以V2O5為主要活性成份,以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成份;瘎┬褪娇煞譃槿N:板式、蜂窩式和波紋板式。
       
        板式催化劑以不銹鋼金屬板壓成的金屬網為基材,將TiO2、V2O5等的混合物黏附在不銹鋼網上,經過壓制、鍛燒后,將催化劑板組裝成催化劑模塊。
       
        蜂窩式催化劑一般為均質催化劑。將TiO2、V2O5、WO3等混合物通過一種陶瓷擠出設備,制成截面為150mmX150mm,長度不等的催化劑元件,然后組裝成為截面約為2macute;1m的標準模塊。
       
        波紋板式催化劑的制造工藝一般以用玻璃纖維加強的TiO2為基材,將WO3、V2O5等活性成份浸漬到催化劑的表面,以達到提高催化劑活性、降低SO2氧化率的目的。
       
          3 發展簡史 
        催化劑是SCR技術的核心部分,決定了SCR系統的脫硝效率和經濟性,其建設成本占煙氣脫硝工程成本的20%以上,運行成本占30%以上。近年來,美、日、德等發達國家不斷投入大量人力、物力和資金,研究開發高效率、低成本的煙氣脫硝催化劑,重視在催化劑專利技術、技術轉讓、生產許可過程中的知識產權保護工作。
       
        最初的催化劑是Pt-Rh和Pt等金屬類催化劑,以氧化鋁等整體式陶瓷做載體,具有活性較高和反應溫度較低的特點,但是昂貴的價格限制了其在發電廠中的應用。
       
        因此,從20世紀60年代末期開始,日本日立、三菱、武田化工三家公司通過不斷的研發,研制了TiO2基材的催化劑,并逐漸取代了Pt-Rh和Pt系列催化劑。該類催化劑的成分主要由V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金屬氧化物或起聯合作用的混和物構成,通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭(AC)等作為載體,與SCR系統中的液氨或尿素等還原劑發生還原反應,目前成為了電廠SCR脫硝工程應用的主流催化劑產品。
       
          4 選型
        催化劑型式可分為三種:板式、蜂窩式和波紋板式。三種催化劑在燃煤SCR上都擁有業績,其中板式和蜂窩式較多,波紋板式較少。
       
        催化劑的設計就是要選取一定反應面積的催化劑,以滿足在省煤器出口煙氣流量、溫度、壓力、成份條件下達到脫硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的設計要求;在灰分條件多變的環境下,其防堵和防磨損性能是保證SCR設備長期安全和穩定運行的關鍵。
       
        在防堵灰方面,對于一定的反應器截面,在相同的催化劑節距下,板式催化劑的通流面積最大,一般在85%以上,蜂窩式催化劑次之,流通面積一般在80%左右,波紋板式催化劑的流通面積與蜂窩式催化劑相近。在相同的設計條件下,適當的選取大節距的蜂窩式催化劑,其防堵效果可接近板式催化劑。三種催化劑以結構來看,板式的壁面夾角數量最少,且流通面積最大,最不容易堵灰;蜂窩式的催化劑流通面積一般,但每個催化劑壁面夾角都是90°直角,在惡劣的煙氣條件中,容易產生灰分搭橋而引起催化劑的堵塞;波紋板式催化劑流通截面積一般,但其壁面夾角很小而且其數量又相對較多,為三種結構中最容易積灰的版型。
       
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