SCR烟气脱硝催化剂简述

    随着我国环境问题的日益突出，国家对于火电厂烟气中氮氧化物的排放标准将会越来越严格，而相应的脱硝设备会逐步普及，成为火力发电中继脱硫系统之后的又一必备的工艺系统。目前，在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法（SCR）是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术，在欧美以及日本已应用多年。SCR技术已经成为目前国内外电厂脱硝领域比较成熟的主流技术，而其中的催化剂又是该技术的核心。
    SCR的作用原理是，在催化剂的作用下，还原剂NH3在相对较低的温度下将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而提高了N2的选择性，减少了NH3的消耗。SCR系统由氨供应系统、氨气/空气喷射系统催化反应系统以及控制系统等组成，并设有NH3的喷嘴和粉煤灰的吹扫装置，烟气顺着烟道进入装载了催化剂的SCR反器，在催化剂的表面发生催化还原反映。由此可见，催化反应系统是SCR工艺中的重要部分，而催化剂又是核心。
    催化剂在化学中的定义为能提高化学反应速率，而本身结构不发生永久性改变的物质。按照不同的分类方法，SCR应用的催化剂可以有多种不同的分类方法。
    1）根据原材料不同，催化剂分为铂系列、钛系列、钒系列及混合型系列。早期的催化剂为铂系列催化剂，由于铂系列催化剂价格昂贵，对灰分要求高，现已逐渐被以TiO2为载体的V2O5/WO3及MoO3等金属氧化物取代。催化剂的主要成分占99%以上，但是其余微量组分对催化剂性能也起到重要作用。
    2）按载体材料不同，催化剂分为金属载体催化剂和陶瓷载体催化剂。陶瓷载体催化剂耐久性强、密度轻，是采用最多的催化剂载体材料。此外，陶瓷载体的主要成分为茵青石，高岭土中蕴藏着丰富的茵青石原料，在我国有丰富的资源，价格相对较低。
    3）按工作温度不同催化剂分为高温型和低温型。高温型催化剂以TiO2、V2O5为主要成分，适用工作温度为280～400℃，适用于燃煤电厂、燃重油电厂和燃气电厂。低温型催化剂以TiO2、V2O5、MnO为主要成分，适用工作温度为大于180℃，已用于燃油、燃气电厂。
    4）按结构不同催化剂分为板式、波纹式和蜂窝式。板式催化剂为非均质催化剂，以玻璃纤维和TiO2为载体，涂敷V2O5和WO3等活性物质，其表面遭到灰分等的破坏磨损后，能维持原有的催化性能，催化剂再生几乎不可能。波纹式催化剂为非均质催化剂，以柔软纤维为载体，涂敷V2O5和WO3等活性物质，催化剂表面遭到灰分等的破坏磨损后，不能维持原有的催化性能，催化剂再生不可能。蜂窝式催化剂属于均质催化剂，以TiO3、V2O5、WO3为主要成分，催化剂本体全部是催化剂材料，因此其表面遭到灰分等的破坏磨损后，仍然能维持原有的催化性能，催化剂可以再生。
    5）按用途催化剂分为燃煤型和燃油、燃气型。燃煤和燃油、燃气型催化剂的主要区别是蜂窝内孔尺寸，一般燃煤小于5mm，燃油、燃气小于4mm。
    随着环保形势的日益严峻，SCR工艺是减少固定源NOx排放的一个行之有效办法，中国正逐步开始投入使用。SCR法烟气脱硝所采用的催化剂是该工艺的核心，是获得较高脱硝效率的关键，催化剂生产技术含量高、投资大，对原料品质要求也高，国际上仅有为数不多的几家公司拥有技术并具备一定的生产能力。所幸的是，国内已经有数家具有战略眼光的公司在这一领域迈出坚定的步伐，相信再过一段时间，国内目前主要依靠进口的状况将得到很大的改善。