SO2对燃煤电厂SCR脱硝催化剂性能影响的研究

本文对SO2影响燃煤电厂SCR脱硝催化剂的性能进行研究。利用中试装置对新鲜和在运的18×18孔SCR脱硝催化剂进行工艺性能评价,同时对催化剂理化特性进行表征。结果发现：SO2对新催化剂的影响具有两面性。老化过程前期,不断吸附于催化剂表面的SO3增加了酸性位数量,提高了脱硝效率;老化过程后期,吸附的SO3含量达到“饱和”状态以及SCR反应所需的V5+的减少,SO2的负作用开始凸显。随着运行时间增加,催化剂表面不断累积硫酸盐物种,催化剂的部分活性位被遮蔽,比表面积和孔容不断减小,脱硝效率开始下降,下降的速度与硫酸盐的累积速度成正比。     

V_2O_5/TiO_2催化剂上NH_4HSO_4形成机理研究

基于商用V_2O_5/TiO_2催化剂,通过模拟SCR脱硝试验装置的宏观试验及原位傅里叶变换红外的微观分析手段,对SO_2催化氧化机理及硫酸氢铵(ABS)的形成机理进行了研究。结果表明,SO_2吸附在催化剂表面后先与V~(5+)—OH基团反应生成了金属硫酸盐中间产物(VOSO_4),继而转化为SO_3,O_2与温度都对该反应有促进作用。催化剂上ABS生成主要有2种机理:一是由吸附态NH_3与气相或弱吸附态SO_2反应生成;二是由金属硫酸盐(VOSO_4)与气相NH_3直接反应生成。催化剂上ABS大约在200℃生成,在450℃分解,且NO能与ABS中的NH_4~+反应而促进其分解,但此反应与脱硝反应共存且为竞争关系。     

金属有机骨架MIL-100(Fe)担载CeO_2复合脱硝催化剂抗硫性能研究

在选择催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应中,SO_2对脱硝催化剂活性具有重要影响.通过浸渍法制备的金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)MIL-100(Fe)(materials of Institute Lavoisier,MIL)担载CeO_2的CeO_2/MIL-100(Fe)催化剂在250℃含有500×10~(-6) SO_2的条件下,对NO_x转化率在10h内可以稳定在91%以上,高于MIL-100(Fe)催化剂的83%.原位红外漫反射傅里叶变换谱实验结果表明,SO2会导致MIL-100(Fe)催化剂表面B酸性位上NH_4~+物种的吸附强度降低,由此导致了含硫SCR反应中NO_x转化率下降.CeO_2/MIL-100(Fe)催化剂中由于添加了CeO_2,有效地减弱了SO2对催化剂表面B酸性位上NH_4~+物种吸附强度的影响,提高了含硫条件下NO_x的转化率,增强了复合催化剂在SCR反应中的抗硫性能.     

Zr改性CeO_2/TiO_2催化剂选择性催化还原烟气脱硝性能

采用Zr对CeO_2/TiO_2催化剂进行改性,考察Zr掺杂对CeO_2/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO性能的影响,利用静态N_2物理吸附、X射线衍射(XRD)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)对其脱硝机制进行分析。结果表明,Zr掺杂能够拓宽CeO_2/TiO_2催化剂的温度窗口,提高其脱硝活性和抗H_2O/SO_2性能。Zr掺杂能够增大CeO_2/TiO_2催化剂的比表面积和总孔容,抑制载体锐钛矿TiO_2发生晶相转变,显著提高催化剂的表面酸性,增加催化剂表面Ce~(3+)和化学吸附氧的原子浓度,使得催化剂表面NH_3吸附能力加强,氧化还原能力提高,有助于促进SCR反应的进行。     

TiO_2-SnO_2基钨催化剂的表面性质和NH_3吸附特性及脱硝机理

采用共沉淀法制备了TiO_2-SnO_2固溶体载体,浸渍WO_3得到系列x%WO_3/Ti O_2-Sn O_2脱硝催化剂,采用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、程序升温还原(H2-TPR)、原位漫反射傅里叶红外光谱(in situ DRIFTS)等表征研究脱硝催化剂的微观结构、表面性质和NH_3吸附特性,并推测该催化剂表面的SCR脱硝反应机理.结果表明:负载WO3之后,随着负载量的增加,催化剂的比表面积有所减小;WO_3以无定形态存在于催化剂表面;催化剂还原特性和表面Brnsted酸量显著增强;催化剂的脱硝效率增加,其中12%WO_3/TiO_2-SnO_2催化剂在280~380℃的温度窗口具有90%的NO_x转换效率.原位漫反射红外研究结果表明,对于x%WO_3/TiO_2-SnO_2系列的催化剂来说,Brnsted酸中心是催化过程中的活性酸位,该催化剂脱硝反应遵循E-R反应机理.     

燃煤电厂砷中毒SCR脱硝催化剂再生技术研究

对燃煤电厂砷中毒SCR(Selective Catalytic Reduction:SCR)脱硝催化剂中毒机理及砷中毒催化剂再生技术进行了研究,提出了砷中毒催化剂中毒机理及我国燃煤电厂砷中毒SCR催化剂再生的影响因素。研究表明:催化剂砷中毒主要由烟气中的As_2O_3(g)引起,As_2O_3(g)扩散进入催化剂,吸附于催化剂的V~(5+)-OH及Ti~(4+)-OH吸附酸性位上并发生反应,其生成物占据原催化剂的活性位,从而导致催化剂中毒;通过对砷中毒催化剂进行再生实验发现,酸性清洗液对砷中毒催化剂活性恢复效果明显,用浓度5%的H_2SO_4同时结合活性负载物及高温煅烧对砷中毒催化剂进行处理,既保证了低的V浸出率,活性恢复到新催化剂的98%左右。最后,对燃煤电厂催化剂砷中毒的预防措施进行了总结。     

催化剂结构对SCR脱硝性能影响分析

为评估新能源大规模并网下,煤电机组频繁调峰引起选择性催化还原（SCR）脱硝装置氨逃逸率的变化问题,通过MATLAB编程方法构建SCR脱硝三维数值模型,就催化剂结构参数对脱硝性能的影响进行了研究。结果表明：催化剂孔节距对脱硝效率及氨逃逸率影响显著,反应温度为629.15K时,催化剂孔节距从6 mm增加到12 mm,SCR脱硝效率由72.63％降到51.04％,氨逃逸率由9.76％上升到25.1％;SCR脱硝性能随催化剂长度增加而增强,反应温度为639.15 K时,催化剂长度从300 mm增加到1 000 mm,脱硝效率由36.23％上升至69.05％;氨逃逸率由51.15％降低至8.90％。电厂负荷下降有利氨逃逸率降低,负荷从550 MW降低至330 MW脱硝效率由67.71％上升至73.28％,氨逃逸率由1.1％降低至0.14％。煤质劣化使氨逃逸率上升,煤质热值由 16747.2J下降至 15491.16J脱硝效率由71.14％上升至71.73％,氨逃逸率由1.47％上升至1.72％。     

V2O5/TiO2催化剂上NH4HSO4形成机理实验研究

基于商用V2O5/TiO2催化剂,通过模拟SCR脱硝试验装置的宏观试验及原位傅里叶变换红外的微观分析手段,对SO2催化氧化机理及硫酸氢铵(ABS)的形成机理进行了研究。结果表明,SO2吸附在催化剂表面后先与V5+-OH基团反应生成了金属硫酸盐中间产物(VOSO4),继而转化为SO3,O2与温度都对该反应有促进作用。催化剂上ABS生成主要有2种机理：一是由吸附态NH3与气相或弱吸附态SO2反应生成,二是由金属硫酸盐(VOSO4)与气相NH3直接反应生成。催化剂上ABS大约在200℃生成,在450℃分解。且NO能与ABS中的NH4+反应而促进其分解,但此反应与脱硝反应共存且为竞争关系。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2 SCR催化剂的钙中毒机理研究

SCR(selective catalytic reduction)催化剂容易发生钙中毒而导致其催化活性下降.将商业SCR催化剂浸渍在3种不同前驱体溶液(Ca Cl2、Ca(NO3)2和Ca SO4)中进行了钙中毒研究.采用脱硝催化评价装置、X射线衍射分析(XRD)、氮气吸脱附分析(BET)和氨气吸脱附分析(NH3-TPD)等对中毒后的催化剂和新鲜催化剂进行了催化活性、酸性位酸量、比表面积与孔结构等测试.结果表明,经过3种前驱体溶液中毒处理的催化剂,其活性均出现了明显的下降.其中Ca Cl2和Ca(NO3)2主要中和催化剂表面较强酸性位点;而Ca SO4是通过中和催化剂表面较强酸性位的同时,会堵塞催化剂表面孔道,引起SCR催化剂比表面积、孔体积下降.Ca Cl2和Ca(NO3)2导致的催化剂总酸量下降及Ca SO4导致的催化剂比表面积下降与前驱体溶液浓度之间的关系满足指数衰减模型.     

La_(1-x)Ce_xMnO_3/赤铁矿催化剂的制备与低温SCR脱硝特性

采用柠檬酸络合浸渍法在赤铁矿上负载活性物质锰酸镧(LaMnO_3),并通过调节Ce离子掺杂量、活性物质负载量,制备了一系列用于烟气SCR脱硝的催化剂.实验考察了NH3还原剂条件下La1-xCexMnO3/赤铁矿催化剂的低温催化脱硝活性,采用XRD,BET,H2-TPR和NH3-TPD等表征方法对催化剂晶体结构、比表面积和氧化还原性等进行研究.结果表明,LaMnO_3/赤铁矿催化剂具有较好的催化活性,Ce的适量掺杂可改善LaMnO_3/赤铁矿催化剂的氧化还原能力、NH3分子的吸附能力和表面微观形貌,并使活性物质均匀负载在载体表面上,促使反应物NH_3,O_2,NO更容易吸附在催化剂表面发生反应,提高脱硝效率,改善LaMnO_3/赤铁矿催化剂的低温活性,La0.8Ce0.2MnO_3/赤铁矿催化剂在空速9000h-1,180℃条件下催化还原NO转化率可达98%.     

青海省300MW燃煤机组SCR脱硝催化剂失活机理的探究

本文通过实验室构建催化剂活性评价装置检测脱硝催化剂活性的基础上,开展了XRF、BET、SEM、离子色谱、红外分析仪等化学分析表征手段对我省首套300MW烟气机组运行9000h、及24000h的V205-WO3/TiO2脱硝催化剂进行分析表征,分析表征结果显示与新催化剂相比脱硝催化剂在340℃左右的烟气条件下高温运行造成的催化剂有效组份流失、高温烧结、催化剂表面K2O、CaO、SO2-4富集、比表面积减少以及由此造成的活性位减少、机械强度降低等原因是导致SCR脱硝催化剂活性下降及失活的主要原因,该失活原因的探究对我省后续烟气SCR脱硝工程的运行优化、催化剂的维护与再生提供了较好的借鉴与指导作用.     

钒钛系SCR脱硝催化剂在高硫高钙灰条件下的适应性研究

我国的SCR脱硝技术应用开始起步,催化剂的选型及运行经验不足,特别是对高硫、高钙灰的运行经验更为缺乏。本文介绍了在模拟高硫、高钙灰的试验烟气环境下,钒钛系中温SCR脱硝催化在NH3/NOx,SO2,空速,O2,H2O等参数变化时对脱硝效率的影响;通过试验,对催化剂的抗毒性能、再生性能进行了初步研究,以期为工业化的催化剂选型提供参考。     

纳米γFe_2O_3催化剂SCR脱除NO_x化学反应动力学

为了研究纳米γFe2O3催化剂选择性催化还原法(SCR)脱硝反应机理,采用微分反应器测量了纳米γFe2O3催化剂上SCR反应的动力学参数,并构建了SCR反应动力学模型.实验数据分析结果表明,NH3,NO和O2的反应级数分别为0,0.78~0.93和0.09~0.11,反应活化能为57.3 k J/mol.原位红外漫反射光谱(DRIFTS)实验结果表明:NH3能够强吸附到催化剂表面并达到饱和,进一步增加NH3的浓度并不能增加NO的转化速率;NO在有氧条件下能吸附到催化剂表面生成吸附态NO2和亚硝酸盐;在低于270℃的情况下SCR反应遵循Langmuir-Hinshelw ood(L-H)反应机理,在高于270℃的情况下则主要遵循Eley-Rideal(E-R)反应机理.     

135万t焦炉烟气低温SCR脱硝系统的构建及其催化剂性能研究

为探索低温脱硝催化剂在工业应用中的使用性能及其寿命,以年产135万t焦炭焦炉烟气NO_x治理为例,构建一套低温选择性催化还原工艺(SCR)脱硝系统,主要包括氨气稀释系统、烟气换热器、热风炉、SCR反应器等.结果表明,低温脱硝催化剂脱硝效率受烟气温度影响较大,当烟气温度在230℃左右时,脱硝效率高达85%;兼顾脱硝效率和逃逸氨浓度,当n(NH_3)∶n(NO_x)=0.85～0.9时,低温脱硝催化剂的脱硝效率稳定在80%以上;低温脱硝催化剂连续使用4 000 h,脱硝效率约下降30%,将脱硝烟气加热至320℃左右时,低温脱硝催化剂能够再生,再生时间为36 h,且在再生过程中,仍能维持较好的脱硝效率,即低温脱硝催化剂能够高温在线再生;低温脱硝催化剂使用24 000 h,脱硝效率仅下降5%,但逃逸氨的质量浓度上升并超出排放标准,抗压强度接近《火电机组SCR催化剂强检要求》中强度要求的下限值;催化剂失活后需更换,其使用寿命约为24 000 h.     

低温SCR脱硝催化剂综述

目前氮氧化物(NOx)的污染越来越严重,低温选择性催化还原法(SCR)脱硝催化技术作为新型的、具有潜力的烟气脱硝技术,备受人们关注。综述了低温SCR脱硝催化剂的的研究现状,着重介绍了锰基催化剂、钒基催化剂以及其他金属氧化物催化剂的研究进展,阐述了不同种类的催化剂制备方法、载体,以及使用不同种类的金属氧化物活性组分对催化剂活性和脱硝效率的影响,探讨了低温SCR催化剂的脱硝机理,同时介绍了烟气中水蒸气和SO2对催化过程的影响。     

SCR脱硝过程中细颗粒物排放特性

为了减少选择性催化还原(SCR)脱硝过程中细颗粒物的形成,针对商用V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂,采用电称低压冲击器(ELPI)、PM_(10)/PM_(2.5)采样器、X线衍射(XRD)、高分辨率扫描电镜和能谱仪的联用技术(HRSEM/EDX)等对SCR脱硝反应器出口烟气中细颗粒粒径分布、形貌、元素及物相组成等进行测试分析。研究结果表明:SCR脱硝系统出口细颗粒物主要为亚微米级(dp1μm)硫酸铵、硫酸氢铵,同时存在少量硅铝质颗粒;反应温度、NH_3与NO的摩尔比(n(NH_3)/n(NO))、SO_2质量浓度、水蒸气体积分数增加时,细颗粒形成量与SO_2氧化率之间存在显著的关联性,主要因为SO_2氧化成SO_3后,继而与NH_3和H_2O生成硫酸铵、硫酸氢铵细颗粒;O_2体积分数增加促使硅铝质颗粒的形成,但这些硅铝质颗粒物的生成与SO_2氧化量无关,因此O_2体积分数增加时,细颗粒形成量与SO_2氧化率之间相关性略差。降低SO_2的氧化率有助于降低亚微米级硫酸铵、硫酸氢铵细颗粒;控制O_2体积分数有助于减少硅铝质颗粒。     

分子筛应用于低温NH_3-SCR脱硝催化剂的研究进展

低温NH3-SCR技术能在低于200℃的反应温度下将NOx高效转化为N2,具有较好的经济效益和应用前景.开发高活性、高抗中毒的低温SCR脱硝催化剂已成为当前国内外环境领域的研究热点.硫中毒和水抑制是阻碍低温SCR脱硝催化剂发展和应用的关键因素.分子筛具有优良的吸附性能、适宜的表面酸性、择形性以及灵活性,可有效地引入过渡金属元素,在低温SCR领域有很好的应用前景.文中综述了近年来分子筛应用于低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究成果,重点关注ZSM-5、SAPO-34、SBA-15、MCM-41以及BETA分子筛,分析了其低温选择性催化还原性能、抗硫抗水性能以及反应机理,并对计算模拟在分子筛催化剂设计中的应用进行了介绍.最后,针对分子筛应用于低温NH3-SCR所存在的问题,指出了今后研究的方向.     

钨掺杂对MnCeTiOx催化剂脱硝性能的影响及其机理

采用共沉淀法制备了一系列W掺杂的MnCeTiOx催化剂，考察了W掺杂对催化剂脱硝性能和抗硫中毒性能的影响。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、原位漫反射傅里叶变换红外光谱等表征手段对MnCeTiOx和W0.15MnCeTiOx催化剂的晶体结构、表面元素价态和表面反应活性物种进行了表征分析。探讨了W掺杂提高MnCeTiOx催化剂脱硝性能和抗硫性能的反应机理。结果表明，W掺杂一方面有利于提高催化剂表面Ce3+和Mn3+物种的相对含量，另一方面使催化剂表面参与SCR反应的活性物种更加丰富，从而提高了催化剂脱硝性能和N2选择性。W掺杂也有利于抑制硫酸盐物种在催化剂表面的生成和沉积，从而提高了催化剂的抗硫中毒性能。     

浅析锅炉SNCR与SCR联合脱硝方式

通过试验数据表明,SNCR+SCR联合脱硝系统,通过不同的组合方式,使进入SCR催化剂入口截面的NH3、NOx浓度分布尽量均匀,达到提高SCR催化剂的使用功效,即试验目的是提高SNCR+SCR整体脱硝效率,而不是单独提高的SNCR或SCR脱硝效率,SCR充分利用SNCR的没有反应的逃逸氨气,进一步提高了脱硝效率。这种SNCR+SCR联合的脱硝工艺的成功应用,给我国脱硝领域开辟了新的技术形式。     

CeO_2-TiO_2催化剂低温协同控制燃煤NO_x与汞

采用溶胶-凝胶法合成了CeO_2-TiO_2(Ce Ti)催化剂,并采用BET,XRD和XPS等分析技术对催化剂进行表征。在固定床实验装置上研究Ce Ti催化剂的低温选择性催化还原(SCR)脱硝及汞氧化性能。研究结果表明:铈氧化物在催化剂表面高度分散,催化剂比表面积较大,具有丰富的表面活性氧;在250℃下,Ce Ti催化剂的汞氧化效率可达80%以上,NO还原效率可达99%;在无O2条件下,NH3显著降低催化剂的汞氧化性能,在有O2条件下,NH3微弱抑制催化剂的汞氧化活性;NO在无O2条件下会抑制汞的氧化,在有O2条件下,NO对汞的氧化起促进作用;SCR脱硝及汞氧化过程的相互影响不明显;采用Ce Ti催化剂可以在低温条件下实现NO与汞的协同控制。