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水泥窑中低温SCR脱硝催化剂技术分析(四)

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SCR脱硝技术1959年起源于美国,以后在日本和德国燃煤电厂中得到商业应用,我国于上世纪90年代初引进这一技术,目前已广泛应用于电力行业、钢铁行业等工业部门,可以说SCR脱硝技术已经非常成熟,但采用的SCR催化剂材料工作温度窗口大多高于300℃。为此,国家重点研发计划项目特别提出要研发中低温SCR脱硝催化剂材料技术,并且在烟气温度低于220℃的工况条件下实现工程化应用。

由此可知,中低温SCR脱硝技术的核心是中低温SCR脱硝催化剂材料技术,为此,研究团队对传统的高温催化剂材料进行改进性研究,通过添加强吸附功能材料组分,使催化剂材料对NH3分子和NOx分子吸附能力增加了数倍;通过添加微量过渡金属元素,使NH3分子与NOx分子反应的电子转移加速,反应速率大幅度提高,通过新的加工制备工艺,使催化剂材料的表面积和孔容增加、耐磨性能也有显著提高,最终实现了高性能中低温催化剂材料的商业化生产;目前已申报发明专利23项,获专利授权5项,形成了一系列自主知识产权。

中低温SCR脱硝催化剂材料已实现了商业化生产,这种催化剂材料还有一些特点。通过优化主催化剂、助催化剂和载体组成配比及较高焙烧温度,使中低温SCR脱硝催化剂材料有了更多的优点,包括催化剂材料的比表面积增加、活性增强、抗失活能力提高。

催化剂材料失活,即在一段时间使用后脱硝效率下降,是催化剂材料存在的普遍问题。我们研究的中低温催化剂材料焙烧温度比传统催化剂材料焙烧温度高出了100多度,防止了催化剂材料在长期高温工况条件下的结构破坏,避免了催化剂材料的热烧结失活。针对高温催化剂材料常有被细微粉尘堵塞的现象,我们研究的中低温催化剂通过干燥、陈腐工艺过程优化,控制催化剂材料的孔容及孔结构形式,有效地防止了粉尘堵塞现象的发生。

还有一个非常值得关注的现象,以往国内外文献报道,高温催化剂材料易受铊(Tl)、砷(As)等元素的影响,即这些元素会占据催化剂的活性位,使催化剂材料失活,而我们研究发现在中低温工况条件下,由于温度下降至200度左右这些有害元素及钾、钠离子等都已冷凝吸附、固结在粉尘颗粒表面,故不会对催化剂材料产生影响,这与国际上的研究报道也是一致的。这也可以说是中低温催化剂脱硝工艺技术的一个优势。



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