1、概述

煙氣脫硝是目前世界上普遍采用的減少NOX排放的主要方法，也是我國大氣污染治理的重要領(lǐng)域。其中SCR技術(shù)因其技術(shù)成熟、脫硝效率高、幾乎無二次污染的特點，占據(jù)了工業(yè)煙氣脫硝領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，在火力發(fā)電領(lǐng)域的市場占有率高達(dá)95%以上。

在SCR技術(shù)中，催化劑的投資占整個系統(tǒng)投資很大的比例，且催化劑壽命一般在2-3年左右，更換頻率較高，因此，選擇合適的催化劑是SCR技術(shù)成功的關(guān)鍵所在。

2、SCR催化劑的分類

SCR催化劑按照組成可以大致分為三種類型：貴金屬型、金屬氧化物型和離子交換的沸石分子篩型；按照催化劑的反應(yīng)溫度可以分為高溫型、中溫型和低溫型，一般高溫大于400℃，中溫300-400℃，低溫小于300℃；按照外觀形式可以分為蜂窩式、板式、波紋板式和脫硝濾袋。

2.1常規(guī)催化劑

目前工業(yè)上常用的催化劑包括蜂窩式、板式、波紋板式。

板式催化劑以不銹鋼金屬板壓成的金屬網(wǎng)為基材，將TiO2、V2O5等的混合物黏附在不銹鋼網(wǎng)上，經(jīng)過壓制、鍛燒后，將催化劑板組裝成催化劑模塊。

蜂窩式催化劑一般為均質(zhì)催化劑。將TiO2、V2O5、WO3等混合物通過一種陶瓷擠出設(shè)備，制成截面為150mm*150mm，長度不等的催化劑元件，然后組裝成為截面約為2m*1m的標(biāo)準(zhǔn)模塊。

波紋板式催化劑的制造工藝一般以用玻璃纖維加強(qiáng)的TiO2為基材，將WO3、V2O5等活性成份浸漬到催化劑的表面，以達(dá)到提高催化劑活性、降低SO2氧化率的目的。

目前蜂窩式催化劑占據(jù)了市場70%份額。

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2.2脫硝濾袋

DeNOx脫硝濾袋是戈爾專利濾袋脫硝催化系技術(shù)，采用高效脫硝及脫二噁英催化劑活性組分與PTFE材料骨架復(fù)合，將用于脫除顆粒物的表面過濾技術(shù)與用于去除NOx和NH3減排的低溫SCR催化技術(shù)結(jié)合在一起，除實現(xiàn)粉塵近“零”排放外，濾袋所含催化劑與煙氣中NOx發(fā)生還原反應(yīng)，生成無污染的N-2，H2O，NOx去除效率可以達(dá)到95%以上。

采用高精度戈爾濾膜切實保障了細(xì)小顆粒物無法通過濾膜，對催化劑完美保護(hù)，避免催化劑磨蝕及中毒，因此使用壽命更長，可達(dá)5年以上；同時，PTFE材料作為催化劑的骨架，不需要再使用釩鈦作為骨架材料，濾袋可以復(fù)合上更多的催化劑有效成分，低溫下具備更高的活性及脫硝脫二惡英效率。

3、SCR催化劑的組成

催化劑一般由TiO2、V2O5、WO3、MOO3等氧化物組成。催化劑材料在功能上劃分，可分為活性成分、載體和輔助材料三部分。目前工程中應(yīng)用最多的SCR催化劑是氧化鈦基催化劑，載體用TiO2、Al2O3、Fe2O3、及SiO2等，其中TiO2具有較高的活性和抗SO2性能，是最合適的脫硝催化劑載體；V2O5是最主要的活性成分，具有較高的脫硝效率，但同時也促進(jìn)SO2向SO3轉(zhuǎn)化；而另一種活性材料WO3的添加，有助于抑制SO2的轉(zhuǎn)化，其他的活性材料還有MO、Cr等，他們可以起到助催化劑及穩(wěn)定劑的作用。

下表為兩種常用的催化劑組分表（%）。

5、催化劑的設(shè)計、選型、計算

5.1 SCR催化劑的選擇原則

催化劑的選擇應(yīng)煙氣的具體工況、飛灰特性、反應(yīng)器形狀、脫硝效率、NH3逃逸率、SO2轉(zhuǎn)化率、系統(tǒng)壓降、使用壽命及業(yè)主要求等條件來綜合考慮。

5.2飛灰特性的影響

5.3氨逃逸的影響

由于脫硝反應(yīng)過程中會產(chǎn)生一定量的氨逃逸，實際生產(chǎn)運(yùn)行中，脫硝煙氣中部分SO2在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為SO3，SO3和氨發(fā)生反應(yīng)生成(NH4)2SO4和NH4HSO4。NH4HSO4是一種易冷凝沉積在空器換熱元件表面的高粘性液態(tài)物質(zhì)，極易粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞換熱元件通道，增加空預(yù)器阻力并影響換熱效果。

5.4煙氣溫度的影響

5.5蜂窩式催化劑尺寸選型

5.5.1、催化劑尺寸數(shù)據(jù)

（1）比表面積計算時，不計算催化劑外側(cè)四周及兩端面的面積。外側(cè)四周在模塊箱中被硅酸鋁纖維板覆蓋，不與煙氣接觸，幾乎不參與催化作用，僅抗耐磨。

（2）結(jié)合煙氣在催化劑孔的停留時間、煙塵沉降、SCR投資成本等因素，催化劑孔內(nèi)煙氣流速一般控制在6-7m/s范圍內(nèi)。由此可以計算單層催化劑模塊數(shù)量的最大值和最小值。

5.5.2、催化劑孔數(shù)確定

5.6催化劑體積計算