1000MW燃煤电厂商业SCR脱硝催化剂的失活

以浙江某燃煤电厂1000MW商业SCR脱硝催化剂为研究对象,通过催化表征和活性评价综合分析该电厂1000MW商业SCR脱硝催化剂的失活原因.研究表明,催化剂的失活是多种因素共同作用的结果,(1)Fe,S,K和As元素中毒,其元素含量较新鲜催化剂分别增加了318.0%,233.3%,199.3%和99.8%;(2)催化剂表面孔道的飞灰堵塞,硫酸盐类沉积以及长时间高温反应造成催化剂的烧结和颗粒物的团聚,导致失活SCR脱硝催化剂比表面积较新鲜催化剂下降了20.3%;(3)活性组分V的价态变化造成V^(4+)/V^(5+)的比值由6.46下降至1.35,以及Lewis酸位点减少了34.2%,从而导致催化剂的失活.

基于失活商业脱硝催化剂制备的再生SCR催化剂性能研究

为了解决燃煤电厂废弃商业SCR催化剂的处理以及充分利用锰基SCR催化剂的低温活性,提出了失活商业SCR催化剂再生的新方法:将失活的商业SCR催化剂作为载体,利用多步浸渍法,将锰氧化物(MnO_x)负载于载体上,制备成新的脱硝催化剂。利用XRF,XRD,SEM,XPS和N_2等温吸附等测试技术对新鲜催化剂、失活催化剂以及再生催化剂进行表征,以探究再生方法制备的催化剂相比失活催化剂带来的变化。结果发现,针对采用的原始失活催化剂来说,MnO_2负载质量分数为4.67%时,催化剂的综合理化性能和催化剂的脱硝活性最优。另外,再生的催化剂在250℃条件下仍然可以保持较高的脱硝活性,说明再生的催化剂具有更宽的活性温度窗口。再生催化剂中起到催化作用的是未中毒的V_2O_5以及负载的MnO_x。MnO_x可能为催化剂带来了低温活性。同时,催化剂在高空速下依然可以保持较高的催化活性。该再生方法不仅可以实现废弃的SCR催化剂的再生,还可以提升催化剂的催化性能。

可商业化催化剂Cu/γAl_2O_3的制备和活性研究

用浸渍法制备出低成本的可商业化的Cu/γAl2O3催化剂,催化剂在NH3做还原剂下对NO有良好的活性。研究了Cu负载量和煅烧温度对催化剂结构和催化活性的影响,借助XRD和N2吸附法对催化剂的晶体结构、比表面积和平均孔径进行了表征;以NH3为还原剂,NO转化率为活性评价指标,对所制备催化剂进行了选择催化还原反应研究。结果表明:Cu负载量对催化活性有影响,而煅烧温度的影响不大。煅烧温度为723K,Cu负载量为质量分数10%时,催化剂的活性最高。

蜂窝式SCR催化剂烟气脱硝试验研究

用模具挤出的方法制备了蜂窝式0.98%V2O5-9.65%WO3/TiO2的SCR脱硝催化剂,采用BET、XRD、SEM、XRF等方法对微观结构进行考察。在SCR脱硝试验装置上测试各种条件下催化剂的性能,并与结构类似的商业催化剂进行对比。通过试验发现,在空速比（SV）为4 000 h-1、NH3/NO=0.9-1.0、300-400℃范围内,自制催化剂的NO脱除率、SO2氧化率、N2O生成率和氨逃逸量,与商业催化剂相比性能接近,基本达到商业应用的要求。在水蒸气含量超过5%时对NO脱除率影响不大,因此催化剂适用于实际烟气。试验中未观察到SO2对NO脱除的促进作用。自制催化剂结构强度低于商业催化剂,有待进一步改进。

SCR催化剂的组成对其脱硝性能的影响

在以TiO2为载体的基础上,考察了活性组分WO3和V2O5的质量分数以及SiO2和Al2O3的加入对SCR催化剂脱硝性能的影响,筛选出的最佳催化剂组成与某商业催化剂的催化活性、制备方法和催化剂组成进行比较。结果表明,SiO2和Al2O3的加入会降低催化剂的脱硝性能,筛选出的最佳催化剂组成为0.5%V2O5~10%WO3/TiO2;与实验室通过溶胶-凝胶法制备载体然后负载活性组分的制备方法不同,商业催化剂是将粒径均匀的锐钛矿型TiO2与玻璃纤维(主要成分为SiO2和Al2O3)通过黏合剂混合制备成型的催化剂载体,然后负载活性组分;由于制备方法和催化剂组成等方面的较大差异,0.5%V2O5~10%WO3/TiO2在低于603 K时具有很好的NO脱除率,而商业催化剂在实际烟气温度(603 K^663 K)范围内,能稳定保持90%以上脱硝率。

SO2氧化转化规律及其对商业SCR催化剂的影响分析

以商业SCR催化剂为研究对象,探究SO2氧化转化规律及其对SCR催化剂的影响,并用BET、NH3-TPD、H2-TPR、XRD、XPS、DRIFT等方法表征反应前后催化剂表面变化情况。研究表明:随着温度和O2体积分数的增加,SO2氧化转化效率升高;随着SO2初始浓度和空速的增加,SO2氧化转化效率降低。SO2发生氧化后,商业催化剂的比表面积和平均孔径减小,催化剂晶体结构没有发生变化,催化剂表面酸性位点整体增加且其氧化还原活性略微降低。由于SO2与催化剂相互作用,催化剂表面的元素价态发生一定的迁移,且产生了金属硫酸盐(OSO),消耗表面羟基。同时SO2与V5+反应使其转化为V4+。可为进一步进行催化剂安全运行和维护提供参考。

燃煤电厂商用SCR脱硝催化剂的失活机理及再生

对燃煤电站运行3年的失活脱硝催化剂进行失活机理分析和再生研究。失活机理研究表明:飞灰磨蚀和堵塞,以及碱金属K和Na中毒是该燃煤电站催化剂失活的主要原因;其次,少量硫酸盐在催化剂表面沉积降低其活性。分别采用水洗再生、硫酸酸洗再生和钒活性液浸渍再生工艺处理,结果表明:水洗再生脱硝活性可提升12%左右,酸洗再生可提升20%左右。采用多次浸渍法对预处理失活催化剂进行钒活性液浸渍再生,脱硝效率进一步提升,最高脱硝率达到99%。