SCR脱硝催化剂介绍#严选优质

1、SCR脱硝催化剂介绍1 .催化剂的化学组成商业SCR催化活性组分为V2O5，载体以锐钛矿型的TiO2、WO3或MoO3为助催化剂。 SCR催化剂成分和比例根据烟中的成分含量和脱硝性能保证值而不同。 表2-2显示了典型催化剂的成分和比例。表2-2典型催化剂的成分和比例催化剂成分比例(% )主要原材料TiO278WO3系列9PS 3系列0.51活性剂V2O50到3纤维(机械稳定性)SiO27.5Al2O31.5CaO1Na2O K2O0.1活性成分是多价催化剂的主体，是必须的成分，没有它就缺乏必要的催化作用。 助催化剂本身没有活性或活性小，但能显着改善催化剂性能。 发现WO3和MoO3都可以提高催

2、化剂的热稳定性，改善V2O5和TiO2之间的电子作用，提高催化剂的活性、选择性和机械强度。 另外，MoO3能增强催化剂的抗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本身也具有微弱的催化能力。 使用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体时，与其他氧化物(例如Al2O3、ZrO2 )载体相比，TiO2抑制SO2氧化的能力强，可以很好地分散表面的钒种和TiO2的半导体的本质。2 .对SCR催化剂的要求理想的燃煤烟气脱硝催化剂必须满足以下条件：(1)为了满足活性高的国家严格的排放标准，需要达到80%90%的脱硝率，即要求催化剂具有高的SCR活性(2)选择性强的还

3、原剂NH3主要被NOx氧化成N2和H2O，不被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)机械性能好的煤火电厂多采用高灰配置方式，SCR催化剂需要长期随大气流和粉尘流动而磨损，并且设置过程对催化剂的机械强度也有一定的要求(4)毒性强的烟和飞灰中含有多种毒物，催化剂需要耐受毒物的长期侵蚀，长期维持理想的活性(5)其他SCR催化剂对SO2的氧化率低，化学、机械和热稳定性好，大比表面积和良好的孔结构、压力低，价格低，寿命长。 另外，还要求SCR催化剂的结构简单、节省空间、容易拆卸和装填。3 .催化剂类型电厂烟气脱硝催化剂的主要类型是蜂窝式、板式和波纹式，结构如图2-23所

4、示。 蜂窝催化剂表面积大，活性高，体积小，现在占80%的市场份额，平板型催化剂的比例其次是波纹板最少。蜂窝板式波纹式图2-23催化剂结构表2-3显示了蜂窝式和板式、波纹式催化剂的主要性能比较。表2-3不同类型SCR催化剂的性能比较性能参数蜂窝催化剂板式催化剂波纹催化剂成型陶制挤出，成型均匀，整体为活性成分金属作为载体，表面涂层是活性成分以波纹状纤维为载体，以表面涂层为活性成分特征比表面积大，活性高，所需催化剂体积小； 催化活性物质比其他类型多5070%； 催化剂再生后也保持选择性表面积小，催化剂体积大； 生产简便，自动化程度高，烟通过性好，但上下模块间容易堵塞的实际活性物质比蜂窝少50%表面积

5、位于蜂窝和平板之间，质量轻生产自动化程度高的活性物质比蜂窝少70%，烟的流动性敏感，上下区块间容易堵塞基材整体挤出。不锈钢金属板玻璃纤维板催化活性进去矮很贵SO2氧化率很贵很贵矮压力损失很贵进去矮抗中毒性(As )矮矮很贵堵塞的可能性进去矮进去模块质量进去很重很轻耐热性进去进去进去适用范围高尘和低尘都可以适用高尘和低尘都可以适用主要用于低尘，也用于高尘4 .催化剂失活催化剂的失活可以分为物理失活和化学失活。 典型的SCR催化剂的化学失活主要是由碱金属、碱土金属和As等引起的催化剂中毒，物理失活主要是由高温烧结、磨损和堵塞引起的催化剂活性破坏。(1)以催化剂的烧结钛系催化剂为例，长时间暴露在45

6、0以上的高温环境中，会引起催化剂活性表面的烧结、微晶凝集，引起催化剂粒子的增大、表面积的减少，使催化剂活性降低。图2-24催化剂的烧结在钛系钒系商用催化剂配合中添加钨，可以将催化剂的烧结抑制到最小限度，根据钨含量的不同，允许的最高运转温度不同，SCR反应器在正常运转温度下工作时，烧结现象可以忽略。 因此，SCR反应器的运行温度必须严格遵守制造商的指导要求。(2)烟中飞灰(烟尘)在引起SCR催化剂失活的所有因素中，积灰最复杂，影响最大。 催化剂的细孔被烟尘粒子堵塞时，催化剂表面的活性部位逐渐消失，催化剂失活。 有分析显示，催化剂表面堆积的飞灰主要是粒径小于5m的粒子，与烟中的飞灰相比，硫酸盐粒子

7、数量明显增加，As和Na等元素容易浓缩成小粒子，给催化剂带来严重污染。为了减少飞灰对催化剂的影响，采用SCR工艺，设置预除尘装置，在煤炭节约器出口设置大断面灰斗和除灰格栅合理吹灰，减少飞灰在催化剂表面的沉积适当的烟均匀布措施选择适当的催化剂类型和性能参数。 为了防止蜂窝催化剂堵塞，必须选择适当的催化剂间距和蜂窝尺寸选择适当的催化剂量，增加催化剂的体积和表面积采用适当的制造技术，提高催化剂表面的平滑度，缓和飞灰在催化剂表面的堆积。(3)烟尘中的碱金属、碱土金属、As飞灰中含有一定的碱金属(一般为k、Na )，其含量一般远少于Ca、Mg。 碱金属可以与催化剂的活性位直接反应而失去活性位，主要被催化

8、剂中的VOH的氢键取代，催化剂的酸性降低使催化剂失活。 碱金属和活性位的结合程度虽然相对不大，但存在冷凝水时，催化剂的失活有可能倍增。 这是因为在这种情况下，容易在催化剂材料的内部流动。 在蜂窝催化剂中，由于碱金属离子的移动性被一体型载体材料稀释，因此能够降低失活速度，寿命也变长。 因为SCR脱硝反应主要发生在催化剂的外表面，所以催化剂失活的程度取决于能够到达催化剂活性位的飞灰中所含的碱金属的浓度。 为了避免催化剂的碱金属中毒，催化剂应该尽量避免湿气环境，并且为了减少碱金属的影响，必须使用蜂窝催化剂。在SCR脱硝系统中，煤中的CaO过高会降低催化活性。 我国煤中的CaO含量相对较高，如发电厂广

9、泛使用的神华煤灰分为9%24%，灰中CaO含量的质量分数为13%30%。 可以认为CaO的碱性会降低催化剂的酸性，但不会大幅降低催化剂活性。 催化剂性能降低的主要原因是飞灰中的CaO与SO3反应，在催化剂表面形成CaSO4层，复盖催化剂的活性位，阻止反应物扩散到催化剂上进行脱硝反应。 相对于板式催化剂，蜂窝式催化剂对CaO的影响小，抗CaO中毒。砷是很多煤种中存在的成分，SCR催化剂的砷中毒会蓄积气态砷的化合物，堵塞进入催化剂活性位的通路。 烟气中气态砷的主要形态为As2O3，主要堆积和堵塞催化剂孔，即孔径在0.1m到1m之间的孔。 无论应用哪种炉型，催化剂都出现明显的砷中毒现象。 排烟中大量

10、存在CaO时，As2O3与CaO和排烟中的O2反应，生成Ca3(AsO4)2，Ca3(AsO4)2是热稳定性非常高的化合物，不会导致催化剂失活，因此，如果CaO和As2O3共存，两种物质对催化剂的影响很大通过改变催化剂的孔结构和孔分布可以有效地预防砷中毒，这一措施已经被许多催化剂制造商采用。(4)在烟中SO3燃烧的过程中产生SO3。 在催化剂中增加氧化钒的比例可以提高催化剂的脱硝活性，同时从SO2向SO3的转化量也增加，烟中SO3浓度也增加。 温度对从SO2向SO3的转化有很大作用，即使是低氧化钒含量，而且没有氧化钒含量的催化剂，SO2的一部分也能转化成SO3。温度低时，烟中的SO3与NH3反

11、应，生成硫酸铵和硫酸氢铵。 硫酸铵和硫酸铵是细小的粘性粒子，硫酸铵是白色固体，硫酸氢铵在160220是粘性固体，排烟温度过低的话会凝结吸附在催化剂表面或空气预热器上，堆积而引起催化剂的堵塞，使催化剂失活。 另外，硫酸氢铵具有腐蚀性，会引起空气预热器的腐蚀。防止铵盐堆积的措施有：设计合理的催化剂配比，降低SO2转化率；减少氨气排放量。 选择适当的NH3/NOx摩尔比、适当的催化剂体积和合理的系统设计，特别是混合装置的设计，在催化剂表面的烟浓度均匀分布低负荷时，在不要求温度时停止喷氨。 铵盐的堆积只能在锅炉低负荷运转，比铵盐的凝结温度低的温度下发生。铵盐的堆积引起的催化剂堵塞，可以通过加热分解硫酸

12、铵，恢复催化剂的一部分活性，但是如果长期低于允许温度，催化剂活性会发生不可逆的变化。 通过清洗空气预热器可以去除铵盐的堆积.(5)催化剂的磨损主要是飞灰对催化剂表面的冲击引起的。 由于催化剂的磨损是气体速度、飞灰特性、冲击角度及催化剂特性的函数，因此高烟流速和颗粒物浓度加速了这种磨损。 不仅是高温烟的清洗，SCR系统中的吹灰器的运转也发生明显的磨损现象。 另外，在蜂窝催化剂中，磨损的细孔在烟流动时，流动阻力和电压降减少，烟的流动变多，这种磨损效果进一步促进，表面和边缘处理过的催化剂对磨损的抵抗力提高。防止催化剂磨损的措施是合理设计催化剂，选择适当的烟速度，尽量去除烟中磨损性强的大粒飞灰。 催化剂设计中前端硬化是主要措施。 提高陶瓷催化剂端部的硬度，防止迎灰面的磨损。 在平面型催化剂中，由于支撑框架是金属网，端部磨损后，该金属基材露出到风上面，能够阻止烟的进一步磨损，板型催化剂的耐磨损性能良好。 加厚。 加厚整体催化剂的壁厚，提高磨损馀量，延长催化剂的机械寿命。 这也有助于催化剂的清洗和再生。 使用均质催化剂的结构，在高灰度下，催化剂的迎灰面和内壁会有一定程度的磨损，表面涂层的催化剂一旦磨损，催化剂的活性会大幅度降低。烧结、磨损、积灰现象引起催化剂失活，其中积灰对催化剂的影响最严