低温SCR技术.doc

低温SCR工业锅炉脱硝技术包括低温SCR催化剂配方与蜂窝状整体催化剂成型技术、工业 锅炉SCR装备设计和系统模拟技术、SCR脱硝系统控制技术和工程安装技术该成套技术 隶属于环境工程所属领域，可以应用于工业锅炉、冶金烧结炉、化工裂解炉等水泥和玻璃 窑炉等窑炉的NOx排放控制，也应用于硝酸生产、己内酰胺生产以及酸洗等工业过程，该 项技术填补了我国低温SCR技术空白北京工业大学针对大气污染控制领域的重大需求， 在五年前就开始对锅炉脱硝的原理、工艺技术、发展和应用工程范例的深入研究，在掌握和 分析大量文献的基础上，提出开发适合工业锅炉脱硝的低温SCR催化剂和其工艺技术经 过几年的努力工作，我们成功的掌握了低温SCR催化剂的配方技术和蜂窝状整体催化剂成 型技术，并在燃煤锅炉、LED玻璃窑炉和钛板酸洗废气等领域完成了四项脱硝系统工程的 建设，结果表明该系列技术具有比较高的脱硝性能和技术经济性北京工业大学开发的低温 SCR催化剂具有很好的低温活性，在160Clhf, NO的转化率为80-97%,在大部分配方的催 化剂上，160C的NO净化率为90以上如此高活性的SCR催化剂尚未见文献报道该技 术的创新点是：（1）利用TiO2的修饰技术，提高了 V2O5-W/TiO2催化剂的低温活性， 使之可以用于工业锅炉等脱硝工程；（2）采用具有自主知识产权的成型配方技术，可以生产 各种规格的SCR催化剂；（3）避免使用尿索分解炉，降低的脱硝设备的投资。

该技术生产 SCR催化剂的性能指标为：脱硝效率:>80%； SO2氧化率:vl%催化剂层压降：（300〜700Pa） 2层；氨逃逸率：v5mg/Nm3；催化剂寿命：28000小时；工作温度：165〜380 C；空速： 3000- 6000 h-1；接触时间：200mso低温SCR技术的开发2.1燃煤电站SCR技术原理目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种此两 种方法都是利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx（要是NO） 还原为对大气没有多少影响的N2和H2Oo在SCR反应器内，NO通过以下反应过程被还原：Ammonia； CatalystFlue gasO2H2ON2SO图2-1 SCR反bZ原理图反应式如下：4NO+4NH3+O2 一 4N2+6H2O6NO+4NH3 一 5N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 一 3N2+6H2O6NO2+8NH3->7N2+12H2OSCR系统NOx脱除效率通常很高，通过使用适当的俳化剂，上述反应可以在280〜420C的温度范围内有效进行，可以达到80%〜90%以上的脱硝效率2.2 SCR催化剂在工程应用中，按照催化剂适用的烟气温度条件分类，一般按照不同的温度 使用窗口可以将SCR工艺分为：高温、中温、低温三种不同的SCR工艺。

高 温SCR催化剂一•般指的是催化剂的适用温度在450〜600 C及以上，中温SCR 催化剂是指催化剂的适用温度在320〜450 C,而低温SCR催化剂是指催化剂的 适用温度在120〜300 C目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320〜 450 C的中温催化剂，该催化剂以TiO2为载体，上面负载钥、钙和钥等主催化 剂或助催化剂，适用于火电行业使用的大型燃煤锅炉烟气NOx治理2.3低温SCR技术研究开发出具有低温特性的SCR的意义所在：（1） 以工业锅炉、玻璃炉窑，水泥炉密和冶金烧结炉等为主的中小型燃煤 锅炉排放的烟气温度普遍处于120.300 C,远低于催化剂工艺成熟的 V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂的活性温度，导致工业锅炉、玻璃炉窑，水泥炉窑 和冶金烧结炉等为主的中小型燃煤锅炉不具有成熟的催化剂工艺，无法按照国家 排放标准进行NOX减排工作的顺利实施开发出催化剂活性温度区间介于工业 窑炉烟气温度范围内（120.300 C）的低温SCR技术可以应用于工业锅炉、冶金 烧结炉、化工裂解炉等水泥和玻璃窑炉等窑炉的NOx排放控制，也应用于硝酸 生产、己内酰胺生产以及酸洗等工业过程，无需按照原有中温SCR工艺烟气进 入SCR反应器前需要经过预热器再热，减少了能量的不必要损害，填补了我国 低温SCR技术空白，将带来巨大的经济效益和环境效益。

2） 按照SCR装置所布设的位置不同进行分类，SCR工艺可以划分为高 灰段、低灰段和尾部布置三种类型安装于空预器和ESP （电除尘）前、空预 器前但高温ESP后、FGD之后三种形式（见图2-2）高灰分工艺要求催化剂 适用于中温条件，有较强的抗阻塞能力，有较强的抗碱金属毒性、抗SO2毒性等 低灰份催化剂适用中温条件，仍然要求具有抗SO2毒性尾部布置虽然使催化剂 免受高粉尘和SO2的毒害，但中温的催化剂需要再热而浪费大量能耗研究和 开发具有低温特性的SCR显然具有十分重要的意义2.3.1 SCR催化剂的研发在国内外很多研究单位开展了对低温SCR催化剂的研究，主要研究内容包 括了低温催化剂和催化剂载体1) 针对不同的载体，如碳材料、金属氧化物催化剂AI2O3、TiO2和金属离子 交换分子筛催化剂ZSM- 5等开发高效的低温SCR催化剂；(2) SCR催化剂原材料表面改性技术和配方即调整催化剂表面酸碱性，以 获得更多的酸性活性基团，增强对还原剂NH3的吸附或者在高效的载体上配 合不同的活性物质，如V、W、Mn、C11、Ni和Pt等金属氧化物，使催化剂具有高 的抗SO2和水蒸气活性表2-1列举了使用不同载体以及表面阳阳离子修饰技术 制备的不同催化剂在较低温度下(150〜25(TC)的脱硝活性。

表2.1儿种催化剂的低温SCR性能催化剂(活性物质/载体)活性物质负载量/%反应温度/C催化能力 /cm3s dg 1NO转化率/%Mn/NaY-沸石15.015032.582.0V2O5/C5.025069.979.7Fe/C10.018020.7497.0Mn/C5.315046.673.0V/C2.018015.078.6Mn/A12O311.615018.9055.0从表中可以看出，目前国内外在低温SCR催化剂的研究和开发基本上集与过渡 金属氧化物的催化作用以AI2O3负载猛氧化物为SCR催化剂在温度为100〜 200E表现出了高的选择性和催化活性国外文献报道的Mn-Ce-Ox是目前报道 的低温SCR催化剂中活性最高的催化剂实验研究表明，在Mn/(Mn+Ce)的比例 为0.3时，该催化剂在低温(120C)和很高的流速下能保持近乎100%的脱硝效 率由于炭的高表面积和化学稳定性,被很多学者作为低温SCR NOx催化剂的载 体并将它们制成具有大量孔结构的模块，传统的固定床反应器有诸多优势(易处 理，压降低等)2. 3. 2低温SCR催化剂的应用实例Shell公司于20世纪90年代开发出了低温DENOx系统(SDS),它包括一种专 有的V/Ti颗粒状催化剂和一个低压降的侧流反应器(LFR)o典型的商业应用级 SDS ,操作温度在120C〜350C;空速在2 50()〜40 000/h ;可以在很小的氨逃逸率 下达到高于95 %的NOx转化率。

SDS较适用于处理燃气或天然气在加热器、窑 炉、锅炉、燃气发动机和燃气轮机中燃烧产生的含NOx烟气;同时适用于处理化 工厂的含NO的废气，如表2-2所示表2-2 SDS在20世纪90年代的应用实例用户类型安装地点操作温度/c运行情况投运年份工业窑炉德国稳定运行时间超过6a1989工业窑炉美国200NOx转化率＞90%,成功运 行4a1991化工厂比利时260取得了超过99%的NOx 转化率1991化工厂荷兰—出口 NOx低于0. 01%,成 功运行2 a1992化工厂南非180达到95%的NOx转化率1995燃气发动机荷兰120NOx转化率为75%1996燃气发动机奥地利200〜300转化率为83%19962. 3.4低温SCR发展针对目前低温SCR催化剂的开发和应用情况，应在以下一些方面作进一步的研究，以期开发出适合工业应用的低温催化剂1)提高催化剂的活性和选择性，使之在较低的温度(v 200C)和较宽的温度窗口 内具有较高的NOx转化率2)使催化剂在低温下具有应好的抗SO2和水等物质毒化的性质和机械强度、水热稳定性，延长其使用寿命。