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低于150℃低温SCR脱硝技术研究进展

2022-02-06 07:03:01  99次浏览 次浏览
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低于150℃低温SCR脱硝技术研究进展

以氨为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180420℃(包含低温和中高温)范围内具有良好应用xiao果的SCR技术及其催化剂体系,但超低温段(超低温SCR脱硝通常位于"除尘-脱硫"工艺之后,具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点,吸引了研究人员的广泛关注。在简要分析不同行业烟气排放特征及治理现状的基础上,总结了150℃以下具有良好SCR活性的催化剂体系(锰基、钒基、铬基和活性炭基),对催化剂的抗水、硫、碱金属和硝铵中毒性能进行了探讨,并介绍了该领域近的一些中试/侧线试验研究进展情况,对这一技术的未来发展方向进行了展望。

工业源氮氧化物排放具有来源分布广、烟气组成复杂、工况波动大等特点,一定程度上增加了其治理难度。以水泥行业为例,其窑炉烟气中含有大量的高黏性碱尘。若采用燃煤电厂中广泛应用的中温SCR脱硝技术,则在催化剂稳定运行方面存在诸多挑战,如容易发生孔道堵塞和碱金属中毒等问题。除碱尘外,高浓度水汽、SO2以及PbCd等重金属离子也是干扰SCR的重要因素。

火电、水泥和钢铁是工业源氮氧化物排放多的三个行业,已采取一定的管控措施。如对火电和钢铁行业,我国执行的是严格的超低排放标准(NOx小于50 mg/m3,标准状况下,后同),水泥行业一些地方标准也开始要求氮氧化物排放不超过100 mg/m3。此外,玻璃、陶瓷、垃圾焚烧、燃气锅炉等与人们日常生活密切相关的行业也存在大量氮氧化物排放的问题[5],若不加以严格控制,将会对社会的正常运转产生严重影响。

对于现有的烟气治理,虽然建立了烟气排放标准,但各种成本较低的非催化烟气脱硝技术,如SNCR(选择性非催化还原)、高分子脱硝、氧化吸收脱硝。其存在处理效率不够高的问题,更为重要的是,这些技术在正常运行中会不可避免产生氨逃逸、臭氧泄漏等二次污染,存在一定隐患,使得烟气污染物减排效果大大削弱。因此,使用烟气净化效率更高、性能更为可靠的SCR技术是未来工业源氮氧化物排放控制发展总的趋势。

SCR技术在我国大部分工业领域还未得到完全应用,这一方面与政策法规的推动进度有关,更重要的是因为烟气中含有大量干扰组分,使得SCR催化剂在真实工况条件下难以稳定运行。

为了使SCR 技术能够适用于不同行业的烟气脱硝,一条理想途径是对烟气进行预处理,即脱硝前先除尘和脱硫。经过这一环节后,烟气组分相对“干净”,行业间工况差别也变得更小。但此时烟气温度大幅下降,多在150℃以下甚至更低。考虑到目前已开发的低温脱硝催化剂工作温度窗口多在180℃以上,为了与催化剂工作温度相匹配,往往需要额外加装预热/换热装置,这无形中增加了脱硝的运行成本。因此,开发适应超低温

超低温SCR脱硝催化剂,NONH3在催化剂表面反应需要氧化还原位和酸性位。低温条件下酸性位上NH3的吸附较为容易,而氧化还原位上的NH3NO活化则相对困难。因此,要在超低温条件下获得良好SCR活性,催化剂必须具备优异的氧化还原性质,以促进吸附NH3质子剥离形成NH2中间物种以及NONO2 转化

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