scr技术在氮氧化物排放控制中的应用

scr技术在氮氧化物排放控制中的应用

今天，随着大量燃料消耗、工业废水和车辆尾气排放，环境质量恶化。在大气污染物中,最主要的是燃煤引起的污染,燃煤氮氧化物(NO本文对SCR技术及其催化剂进行了综述,重点介绍了钒钛催化剂、贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及沸石分子筛型催化剂的研究进展,并对国内外脱硝催化剂的工业化现状及催化剂的影响因素进行了分析,最后展望了我国脱硝催化剂的发展方向。1scr技术介绍SCR由美国Eegelhard公司开发,并于1959年申请了专利,而由日本率先在20世纪70年代对该方法实现了工业化1.1scr脱硝机SCR脱硝机理是利用还原剂(NH副反应方程式:1.2scr脱硝反应动力学模拟SCR脱硝技术如采用传统的建立试验台进行试验,其工作量大、周期长、费用高、得到的数据有限,难以满足大型工程的需要2cr脱硝系统的原理催化剂是烟气脱硝的核心产品,其质量优劣决定了烟气脱硝效率的高低,在SCR脱硝技术中,催化剂至关重要,大部分脱硝过程中的费用也都来自催化剂的老化和还原剂的消耗。脱硝催化剂的投资通常占整个脱硝投资的40%~60%,而“十二五”期间烟气脱硝将给脱硝催化剂带来近200多亿元的新市场2.1钛氧化物钒钛类催化剂在电厂脱硝中应用较多。该类催化剂主要有:V2.2阳离子型沸石催化剂贵金属催化剂是研究较早的一类SCR催化剂。贵金属如Pt、Pd、Rh和Ag等以离子的形式与沸石中的Na、K、Ca等阳离子通过离子交换的方式负载到沸石上。此类催化剂在20世纪70年代作为排放控制类的催化剂发展起来,主要应用于汽车尾气净化器中。Yoon等2.3金属氧化催化剂金属氧化物催化剂主要包括V2.4zsm-5分子筛近年来,以分子筛为载体的催化剂逐渐被应用于SCR脱硝技术中。分子筛用做催化剂是基于其特殊的微孔结构,其类型、热处理条件、硅铝比、交换的离子种类、交换度等都会影响其活性。目前常用的分子筛主要有ZSM-5、Y和β型,其中ZSM-5分子筛最为广泛。张泽凯等结合各类催化剂反应条件、脱硝率及特点,各类催化剂比较见表1不同SCR脱硝催化剂比较3r催化剂的用量“十二五”期间,我国火电厂脱硝市场容量约为1300亿元,年均市场容量约为260亿元。其中SCR催化剂的年均市场容量40~60亿元,2015年后的年均市场容量约为50亿元。伴随着我国火电厂“脱硝”改造,未来对脱硝催化剂的需求量会出现快速增长。2010年度,我国脱硝催化剂的市场规模约为4万立方米,到2015年度,我国脱硝催化剂的市场规模将增长到15万立方米,同比增长275%3.1国际化剂工业化现状从20世纪70年代,SCR技术工业化以来,SCR脱硝催化剂就被日本、美国、德国等主要发达国家所垄断,表2为2011年国际主要SCR脱硝催化剂生产商及产能表日本的巴布科克日立(BHK),于1960年依靠自身技术开发了TiO3.2低no催化剂利用研究目前我国脱硝催化技术主要依靠进口,合作的范围主要包含:(1)SCR系统成套技术、关键工艺和关键设备;(2)针对旧机组改造的低NO成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司是目前国内最大、世界第二大,集研究、设计、制造、检验、服务脱硝催化剂为一体的高新技术企业,于2006年9月投产,引用德国KWH技术生产的蜂窝式催化剂质量、性能达到国际先进水平。其产品具有脱除率高,SO3.3催化剂的价格表4为亿利资源集团有限公司2010年调查国内外生产商的不同类型催化剂得出的报价。板式催化剂的单价比蜂窝式催化剂低,但由于蜂窝式催化剂比表面积高,蜂窝式催化剂用量较小,从脱硝装置中催化剂总价来看,二者价格相差不多。催化剂国产后价格大幅度下降,蜂窝式催化剂每立方价格从进口的超过5万元人民币降到了不到4万元人民币。部分催化剂厂商的报价如表4。目前生产蜂窝式催化剂的原材料纳米级钛白粉主要靠进口,价格较贵,大多维持在每吨40000元人民币左右。3.4制脱硝政策发布后,可能会是什么?目前我国已有一部分电厂机组安装了脱硝装置,而且脱硝技术也相当成熟,因此,当我国强制脱硝政策发布之后,可能不会像国外有一个“滞后期”。我国于2011年7月发布《火电厂大气污染物排放标准》通过200mg/m从容量分析,在2012年,由于新建机组和老机组改造造成脱硝催化剂需求量骤增,造成爆发式的增长,年需求量达到66640m4催化剂失活机理造成SCR催化剂失活的原因有很多,既有运行工况的影响,也有烟气中各种有毒有害化学成分的作用。目前对催化剂失活的机理研究主要有以下几个方面。(1)催化剂的烧结。烧结导致的催化剂活性降低,是不能通过催化剂再生的方式恢复的,一般在烟气温度高于400℃时,烧结就开始发生。解决方法:适当提高催化剂中WO5催化剂的发展趋势随着“十二五”规划首次将氨氮和氮氧化物列入约束性指标体系,大量设备将采用各种低氮氧化物燃烧技术和氮氧化物排放控制技术,从而对SCR技术和脱硝催化剂都提出了更多的要求。针对当前现状,我国SCR脱硝催化剂存在以下发展方向:(1)加强理论研究,研究具有自主知识产权的SCR脱硝催化剂,并对SCR脱硝技术进行改进,使其符合我国的现状;(2)提高催化剂寿命,目前SCR脱硝催化剂的使用寿命为3~5年,造成其运行成本和维护成本较高,因此提高催化剂的使用寿命对减小成本有重要意义;(3)加速复合金属氧化物催化剂的工业化,目前工业上依然以钒钛类催化剂为主,但复合金属氧化物催化剂的优越性显而易见,因此必须加快其工业化进程,从而实现SCR催化剂质的飞跃;(4)钒