低溫SCR脫硝催化劑的分析及研究

電力行業(yè)行業(yè)污染物超低排放政策全面推廣后，大氣污染被有效遏制，而非電力行業(yè)污染物排放問題日益突出，其中工業(yè)鍋爐煙氣中NOX的控制及治理成為我國城市建設(shè)和大氣污染治理工作的重要內(nèi)容。對(duì)非電力行業(yè)工業(yè)鍋(窖)爐而言，因?yàn)榕艧煖囟鹊?，直接引用成熟的高溫SCR脫硝技術(shù)難以達(dá)到預(yù)期要求的，故低溫SCR脫硝技術(shù)是企業(yè)發(fā)展的*佳選擇。
1、低溫SCR脫銷技術(shù)
    從本質(zhì)上講，低溫SCR脫銷技術(shù)的核心內(nèi)容就是低溫SCR脫銷催化劑，因此與催化劑有關(guān)的壽命、構(gòu)成等因素都會(huì)影響低溫SCR脫銷技術(shù)的應(yīng)用效果。
    簡單來說，SCR脫銷系統(tǒng)是指催化劑在規(guī)定溫度下，煙氣中的氮氧化物與還原劑氨在混合后在催化劑作用下發(fā)生還原反應(yīng)，最終生成氮?dú)夂退?，以此控制氮氧化物的排放量。通常情況下，SCR反應(yīng)器中出現(xiàn)的反應(yīng)過程如下所示:
           4N0+4NH3+02 催化劑 4N2+6H20
                 6N0+8NH3 催化劑 7N2+12H20
         NO+NO2+2NH3 催化劑 2N2+2H20
2、目前低溫SCR,脫銷催化劑研究進(jìn)展
2.1金屬氧化物
      當(dāng)前，一種或多種金屬氧化物的混合物用作催化劑，不僅能滿足低溫需求，而且具有極高的活性成分，現(xiàn)已得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。其中，錳基催化劑的低溫活性*佳，與之相關(guān)的研究非常多。
      低溫固相法制作的無載體錳氧化物催化劑可以引用溫度在150℃以下的條件下進(jìn)行SCR脫銷，實(shí)際一氧化氮的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到98%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析可知，以錳鉻復(fù)合型催化劑為例，MnOx-CrOx的低溫催化活性非常高。由于同種催化劑在不同條件或制作方法下都會(huì)產(chǎn)生性能改變。因此，繼續(xù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究分析可知，二氧化硫和水的出現(xiàn)并不會(huì)影響選擇性催化還原的活性，相反添加錯(cuò)、鐵、鎳等不同金屬氧化物，都會(huì)制約催化劑的應(yīng)用性能。
2.2炭基
  不管是分子篩還是金屬氧化物，兩者都可以在應(yīng)用中達(dá)到預(yù)期效果。同樣，炭基催化劑在低溫SCR催化劑中的應(yīng)用效果也非常好，而活性炭纖維屬于一種較為優(yōu)質(zhì)的催化劑載體。通過在實(shí)驗(yàn)探究中分析可知，三氧化二錳、三氧化二鉆及氧化鐵三種金屬氧化物在ACF活性炭纖維中的活性研究，活性度*高的就是三氧化二錳，且會(huì)隨著反應(yīng)溫度的上升增加具體比例。尤其是在溫度達(dá)到零上150℃的情況下，一氧化氮的轉(zhuǎn)變率達(dá)到了92%。同時(shí)，此時(shí)獲取的催化劑中的活性炭纖維能全面劃分金屬氧化物的顆粒，并為實(shí)際反應(yīng)提供充足的氣相接接觸面積。
2.3分子篩
因?yàn)榉肿雍Y具有獨(dú)特性能，所以可以滿足低溫SCR脫銷要求，且擁有極高的發(fā)展前景。以新穎蛋殼型錳氧化物/NaY低溫SCR催化劑為例，通過實(shí)驗(yàn)探究分析可知，在低溫狀態(tài)下，蛋殼結(jié)構(gòu)是提高SCR活性的主要原因。需要注意的是，所選微孔分子篩低溫SCR催化劑會(huì)受灰塵制約出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，這樣不僅會(huì)降低催化劑的活性，還會(huì)減少催化劑的應(yīng)用時(shí)間。因此，在引用這種催化劑時(shí)必須要研究向介孔和大孔分子篩的方向。
2.4貴金屬
    這類物質(zhì)在催化劑領(lǐng)域中的應(yīng)用非常多，現(xiàn)階段雖然有關(guān)上述三種類型的研究更加完善，但已經(jīng)開始針對(duì)貴金屬進(jìn)行活性成分探索。其中，常見的貴金屬就是鉑，其大都是以A1z03為載體進(jìn)行分析。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究鉑和銘在不同金屬氧化物中的SCR活性可知，兩者展現(xiàn)出的催化劑都擁有非常高的一氧化氮轉(zhuǎn)變率，但前者的效率更高，且氮?dú)膺x擇性要超過后者。
3、當(dāng)前低溫脫硝出現(xiàn)的問題和解決方向
現(xiàn)階段，不管是上述哪種催化劑在沒有二氧化氯和水的條件下，都可以展現(xiàn)出極高的一氧化氮轉(zhuǎn)變率，但因?yàn)閷?shí)踐工作中二氧化硫和水的含量不穩(wěn)定，所以極容易在它們的制約下出現(xiàn)活性下降現(xiàn)象。原因在于:其一，二氧化硫和催化劑在反應(yīng)出現(xiàn)硫酸鹽后，將會(huì)降低催化劑的活性。其二，二氧化硫和部分氨氣在反應(yīng)中獲取的硫酸按鹽會(huì)附著在催化劑表層的堵塞活性點(diǎn)上。其三，水會(huì)在物理吸附中占據(jù)所有催化劑活性點(diǎn)。雖然現(xiàn)階段國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者針對(duì)低溫脫硝催化劑的研究越來越深人，但二氧化硫和水一直都是影響催化劑活性的主要原因，需要研究學(xué)者針對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)探索，并由此提升低溫脫硝活性。
4、 SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用分析
SCR脫硝技術(shù)就是現(xiàn)階段常見且高效的脫硝技術(shù)，現(xiàn)已得到了社會(huì)各界的支持和認(rèn)可。
    相對(duì)我國來說，美國、日本等發(fā)達(dá)國家對(duì)SCR脫硝技術(shù)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用更早，且很多供公司和研究單位對(duì)這一工藝的掌握已經(jīng)非常嫻熟。而我國不管是技術(shù)引進(jìn)還是設(shè)備應(yīng)用都不快，此時(shí)就要求我國組織專業(yè)人員對(duì)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行全面學(xué)習(xí)，并由此提出和開發(fā)具備中國特色的技術(shù)內(nèi)容。現(xiàn)階段，隨著我國大氣污染物排放量的控制要求越來越高，促使實(shí)踐推廣的SCR脫硝技術(shù)得到了持續(xù)革新。在這一背景下，不管是技術(shù)探索還是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置都有了新的改變，這就需要各行企業(yè)在觀察市場(chǎng)變化的同時(shí)，結(jié)合自身需求選擇適宜的技術(shù)內(nèi)容，只有這樣才能有效控制氮氧化物的排放量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)。以
某地石電廠為例，其在安裝SCR脫硝設(shè)備機(jī)組后，并引用了日本三菱重工業(yè)株式社提出的脫硝SCR技術(shù)，在實(shí)踐發(fā)展中不僅有效解決了以往發(fā)展遇到的污染問題，而且可以從中收獲更多效益，對(duì)企業(yè)持續(xù)發(fā)展具有積極作用。
5、總結(jié)
    綜上所述，低溫SCR脫硝技術(shù)作為現(xiàn)階段各行企業(yè)發(fā)展革新關(guān)注的焦點(diǎn)，結(jié)合實(shí)踐案例分析可知，催化劑作為技術(shù)應(yīng)用的主要影響因素，在低溫狀態(tài)下很容易受二氧化硫和水的制約，因此需要各企業(yè)在整合自身發(fā)展方向的同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)代化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提出適宜的工藝技術(shù)。這樣不僅能有效解決各環(huán)節(jié)的污染問題，而且可以嚴(yán)格管控氮氧化物的排放量?，F(xiàn)階段，不管是石化原料還是工業(yè)鍋爐等都對(duì)低溫SCR脫硝技術(shù)提出了巨大需求，此時(shí)對(duì)有關(guān)催化劑的研究進(jìn)展和存在的問題進(jìn)行分析，是新時(shí)代發(fā)展下企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。