低温选择性催化还原脱除NOx的催化剂的研究进展

选择性催化还原(SCR)法是目前世界上应用较为成熟的烟气脱硝技术之一,由于传统的适用催化剂的起活温度偏高,因此开发低温高效、性能稳定的催化剂已成为该技术成功运用的关键.分析了SCR法的脱硝原理,对目前广泛研究的低温SCR催化剂的分类及其运用进行了综述,提出了研究中尚需解决的问题,最后展望了未来的研究方向.     

低温非钒基NH3选择性催化还原催化剂的技术需求和研究进展

低温脱硝技术对于氮氧化物(NOx)的脱除意义深远,而NH3选择性催化还原(NH3-SCR) NO技术不仅在燃煤工厂里有应用,也在移动源的NOx的脱除上有应用的潜能.在低温NH3-SCR技术领域,很多非钒基的催化剂材料因其优异的催化性能受到重视.简述了低温SCR技术在能源、水泥、冶金行业的技术需求,并着重介绍了各种催化剂的SCR活性、不同催化剂的催化机制和抗SO2、H2O性能.并由此得出未来工业脱硝对催化剂的高SCR催化活性、高的N2选择性以及良好的抗SO2和H2O性能的要求.     

快速SCR反应对商用V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝特性的影响

通过实验考察了快速SCR反应对商用V2O5-WO3/Ti O2催化剂脱硝特性的影响。在250~375℃的实验温度区间内,快速SCR反应能适应更宽的温度窗口而保持较高的效率;快速SCR反应在高空间速度(SV=12 400 h-1)的脱硝效率甚至要高于标准SCR反应在低空间速度(SV=7 400 h-1)时的脱硝效率;快速SCR反应在410~820 mg·m-3的NOx质量浓度内脱硝效率波动不大。通过快速SCR反应和标准SCR反应条件下的催化剂活性分析和体积量计算,快速SCR反应相较标准SCR反应可以提高活性1.4倍,减少催化剂用量28.57%,同时通过催化剂寿命计算,快速SCR反应可以延长现有SCR脱硝系统V2O5-WO3/Ti O2催化剂寿命22 582 h,延长催化剂的更换周期941 d。     

抗水、抗SO2的低温选择性催化还原催化剂研究进展

低温选择性催化还原(SCR)脱除NOx是一种有潜力的烟气脱硝技术.综述了低温SCR催化剂受水蒸气和SO2毒害作用的机制,总结了催化剂制备方法、催化剂载体选择和催化剂活性成分对抗水、抗SO2性能的影响.为进一步开发抗水、抗SO2的低温SCR催化剂提供一定的借鉴意义.     

水泥窑炉烟气催化还原脱硝技术研究进展

水泥工业是NOx的高排放行业,现有的燃烧控制技术难以满足日益提高的环保要求,因此烟气脱硝技术在水泥工业的应用将势在必行.选择性催化还原(SCR)脱硝技术是脱硝率最高的烟气脱硝技术,在燃煤电厂已有较大规模的应用,但是在水泥工业中的研究和应用相对滞后.简要介绍了SCR脱硝技术工作原理及其在水泥窑炉的应用现状,总结了催化材料研究和应用进展,探讨了水泥窑炉NOx减排用SCR脱硝技术和催化材料的研究方向.     

电解锰渣替代商用选择性催化还原脱硝催化剂中部分TiO_2载体的实验研究

选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂中的TiO_2载体价格昂贵,导致脱硝成本居高不下。由电解锰产生大量的废弃物电解锰渣,会污染地下水和土壤,为综合利用锰渣,提高资源利用率,探索利用锰渣替代商用钒基SCR催化剂中的部分TiO_2载体,研究锰渣替代后的脱硝催化剂的脱硝性能和机理。通过工艺优化,在不改变脱硝反应历程的前提下,锰渣可以替代高达20.0%(质量分数)的TiO_2载体,并使催化剂最佳脱硝效率保持接近90%,同时保持优异的抗SO_2中毒性能。从而有效地证明了利用锰渣部分替代TiO_2的可行性,为实现废物利用,减少环境污染,降低SCR脱硝成本提供了可能性。     

Ce掺杂改性对MnFe2O4低温选择性催化还原脱硝性能的影响研究

采用水热合成法制备了Ce掺杂MnFe2O4催化剂,用于低温选择性催化还原(SCR)脱硝.对催化剂晶型、脱硝性能和表面结构等进行分析,结果表明,Ce/(Fe+Mn)为0.5％(摩尔分数,下同)时催化剂表现出最优的SCR活性,80℃NO去除率可达100％;Ce/(Fe+Mn)分别为5.0％ 和10.0％ 时,催化剂80℃N...     

燃煤烟气低温SCR脱硝中试研究

低温选择性催化还原(SCR)脱硝是国内外脱硝技术研发的热点,但目前主要集中在实验室小试范围,无法完全反映催化剂在实际烟气中的运行状况。在30 t/h循环流化床燃煤锅炉脱硫除尘装置后建设了2 000~5 000 m3/h的SCR脱硝中试装置,经系统研究发现,中试使用的蜂窝式催化剂对SO2和NO具有很强的吸附能力,且反应温度、喷氨速率和气体空速均会影响催化脱硝效率。为期5 d的连续运行实验结果表明,催化剂的脱硝效率一直稳定在30%~50%,并未发现明显的失活,这证明设计除雾除尘器、较大的混合器、混合器与反应器间较长的管路均有利于缓解催化剂因SO2、H2O和飞灰中的碱性金属导致的失活。     

失活商业SCR催化剂在线维护技术

商业SCR催化剂在工业运行过程中由于其复杂的工况条件存在容易中毒、失活的问题,故利用在线维护技术对其进行活性恢复具有巨大的商业发展前景。为了探究泡沫清洗技术对商业SCR失活催化剂进行在线维护方案的可行性,采用一系列表征手段对在线维护前、后的失活SCR脱硝催化剂进行了表征分析,包括SEM、EDS、XRD、BET和XPS等,并对在线维护最佳的溶液浓度参数进行了探究。研究发现:当稀硫酸浓度为0.4 mol·L~(-1),微孔渗透液质量分数为2%,活性添加剂质量分数为3%,在线维护效果最优;经过在线维护之后,催化剂团聚现象得到明显改善,碱金属中毒现象得到缓解,催化剂氧化性能和表面酸度增强,催化剂活性因而得到恢复,其最佳脱硝效率可达92%,具备良好的工业应用潜力。     

平板玻璃工业窑炉烟气中低温SCR脱硝中试研究

我国平板玻璃工业正面临严峻的NOx控制形势,研究并推广玻璃窑炉高效脱硝技术对玻璃工业发展及大气环境保护均具有重要意义。选择性催化还原(SCR)脱硝技术是国内外公认效率最高的脱硝技术,然而该技术在玻璃窑炉中推广应用还面临诸多技术问题。本研究设计并建设了10 000 Nm3/h的平板玻璃工业窑炉中低温SCR脱硝中试装置,分析了玻璃窑炉烟气组分波动规律及其对SCR脱硝系统的潜在影响,考察了烟气温度、喷氨量控制和烟气处理量等工艺参数,开展了为期6 d的连续运行实验。这些在实际烟气中开展的研究为玻璃窑炉SCR脱硝技术研究分享了大量一手数据和经验。     

脱硝催化剂孔结构及其脱硝特性的研究

选择性催化还原脱硝技术(SCR)所采用的催化剂多数为多孔介质,其内部孔隙有助于提高催化剂的反应活性。文中采用浸渍负载法,通过改变制备温度制备出不同孔结构的催化剂样品,采用N2吸附法对其孔结构进行测定和分析,并对不同孔结构的催化剂样品进行了脱硝实验。研究表明:煅烧及干燥温度对催化剂孔结构有很大的影响,比表面积越大,其催化剂内的孔分布宽度越窄,平均孔径越小;在活性温度范围(360～390℃)内,脱硝过程中主要是属于化学反应过程控制,脱硝效果随着比表面积的增大而增强;在非活性温度范围内,脱硝过程同时受到气体扩散过程及化学反应过程控制。     

炼焦炉应用SCR烟气脱硝的中试研究

随着国家环保新标准的发布,焦化炉烟气的NOx排放将会得严格的控制。结合神华乌海能源有限公司6#炉侧线烟气脱硝中试项目,介绍了SCR脱硝技术原理、中试实验的工艺流程;测试了实验过程中反应温度、不同空速以及氨氮比对脱硝效率的影响;同时对中试系统的稳定性进行了为期4 d的连续测试。在实际烟气中开展的中试实验为焦化炉SCR脱硝技术的研究分享了一手数据及经验。     

双鸭山电厂SCR脱硝反应器结构优化的数值仿真分析

选择性催化还原SCR烟气脱硝技术以其脱硝效率高、技术成熟等优点在大型燃煤电厂获得广泛的应用。采用CFD软件对双鸭山电厂200 MW燃煤机组SCR烟气脱硝反应器内烟气气流进行了数值模拟,在原有模型的基础上,通过添加导流板、微调几何模型形状等方法,达到对烟道内气流优化、提高SCR脱硝效率的目的。     

Ce掺杂TiO2-V2O5-WO3催化剂在水泥窑脱硝中的应用

以经Ce掺杂后的TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂为材料,在新型干法水泥生产线窑尾布袋除尘器后进行了低温选择性催化还原(SCR)脱硝中试试验。结果表明,掺杂Ce降低了TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂的起活温度。当烟气流量为10 000m~3/h(空速约5 000h~(-1))、氨水流量为5L/h、烟气温度超过150℃时,脱硝效率可达50%以上。SCR脱硝系统中,5 000h~(-1)空速设计是可行的。Ce适宜作为TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂低温改性助剂。     

CeOx对低温选择性催化还原脱硝催化剂FeOx-MnOx/TiO2的改性研究

制备了不同CeO_x负载量的(CeO_x)_n-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂(n、0.1、0.4分别为CeO_x、FeO_x、MnO_x与载体TiO_2的摩尔比),用于低温选择性催化还原(SCR)脱硝,并对其进行结构和性能的表征。结果表明,适量负载CeO_x能够显著提高催化剂的低温SCR脱硝催化活性。当n=0.07时,催化剂在160～180℃时的催化活性最高,脱硝效率可以达到99%以上。同时,水蒸气、SO_2体积分数分别小于等于10%、0.02%时,该催化剂有较好的抗水性和抗硫性。表征结果显示,(CeO_x)_(0.07)-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂锐钛矿TiO_2的相对结晶度低,耗氢还原峰温度低,并且面积大,表面Lewis酸位上的NH_3稳定。因此,(CeO_x)_(0.07)-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂具有良好的低温SCR脱硝活性,并且稳定。     

双变截面SCR脱硝系统导流板优化设计

根据某电厂1 000 MW塔式锅炉脱硝系统催化剂首层速度偏差较大的问题,建立了基于CFD仿真分析技术的三维SCR脱硝系统数学模型,对该系统双变截面烟道处的导流板布置方式进行研究,以优化催化剂首层的速度分布。通过对比不同结构导流板下的结果,提出将原始SCR系统的双变截面烟道拆分为X方向和Z方向2个变截面烟道的改造方案。在此结构下重新进行优化设计,改造后系统内的回流区和低速区消除,流场均匀性显著提升,取得了积极的效果。为实际电厂优化调试,解决类似工程问题提供了参考数据。     

F和S共掺V_2O_5/TiO_2催化剂对NH_3-SCR活性的影响

在V_2O_5/TiO_2催化剂基础上进行非金属改性载体的研究。采用溶胶凝胶法、浸渍法制备了一种新的氟、硫共掺杂氧化钒/氧化钛催化剂,探讨了新型催化剂对低温SCR活性的影响。并通过比表面积测试(BET)、X射线衍射实验(XRD)、H2和NH3的化学吸附特性测试(H2-TPR、NH3-TPD)等技术对催化剂的理化性能进行表征。研究结果表明,氟、硫掺杂催化剂提高了低温SCR活性,拓宽了活性温度范围,在F与S摩尔比为x3时,获得了最佳的脱硝性能。     

干/湿混法对中温SCR催化剂碱土金属中毒的影响

为探究碱土金属中毒规律以及中毒方法对中毒的影响,采用干混法和湿混法模拟CaO和MgO对商业催化剂的中毒过程。研究中毒后催化剂脱硝特性的改变及差异,并对催化剂中毒前后催化剂物理、化学性能变化进行探究。结果表明:湿混法模拟SCR催化剂中毒后脱硝效率的降低大于干混法;模拟中毒实验应该采用干混法;湿混法对于催化剂比表面积、孔径分布、表面V~(5+)含量以及化学吸附氧的不利影响强于干混法;CaO对催化剂脱硝效率的降低大于MgO。2种中毒方法的对比研究为延长催化剂寿命提供了理论依据。     

基于SCR反应器NO_x均匀度测试的脱硝系统超低排放改造

以东北地区某350 MW火电机组为研究对象,对其超低排放改造后的脱硝系统择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器进行性能测试,利用所获数据绘制等高线图和折线图,研究并分析了SCR反应器出、入口烟气流场和NO_x浓度场的分布特性。结果显示,脱硝系统平均效率为97.37%,SCR反应器出口NO_x平均浓度为13.31 mg·m~(-3),均达设计要求(脱硝效率≥91.1%,出口浓度≤40mg·m~(-3)),总体脱硝性能表现良好。结果表明:入口NO_x均匀度较好;甲、乙侧反应器出口烟道NO_x浓度的离散度分别为31.49%、56.90%,高于设计值(≤15%),出口NO_x分布不均匀。技术改造使得该机组SCR反应器出口NO_x浓度满足了超低排放限值的要求(≤50 mg·m~(-3)),却在喷氨优化调整、喷氨格栅清理以及催化剂压差控制等方面存在不足。在增加新催化剂层的基础上,对于催化剂层结构疏通、喷氨自动控制、烟气流场的校核与改造等方面仍有提升的空间。     

SCR脱硝系统烟道内流场优化

为了改善选择性催化还原法(SCR)催化剂上游烟气的流场、温度场和浓度场分布,基于CFD仿真分析技术,建立了整个脱硝系统三维模型,并通过优化导流板及整流格栅,使得速度标准偏差、浓度标准偏差、温度偏差、速度偏转角以及压降等性能指标都满足设计要求,在满足脱硝效率和氨逃逸率前提下,大大降低了烟气对催化剂层的冲刷,保证催化剂的使用寿命。最后,为了合理布置吹灰器,对优化结构下粉尘颗粒在烟道内的运动情况进行了仿真分析研究,为设计提供了依据。