泛指应用在电厂SCR(selective 催化 还原 )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。
概述
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)。
组成介绍
目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为载体,以V2O5为主要活性成份,以 WO3 、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催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 防眩网 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 玻璃钢 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 二氧化硫 氧化率的目的。
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 日立制作所 、 三菱集团 、 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 )、 氧化铁 、 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。
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型式。