以纳米TiO ,2 为载体的燃煤烟气脱硝SCR催化剂的研究.pdf

箍 2 6 2 0 “”0 3 9 0 3 _ _ 9 东南大学 V 1 ．士学位论文 以纳米T i 0 。为载体的燃煤烟气脱硝 S C R 催化剂的研究 研究生姓名奎挂 导师姓名垒理盐熬撞 中L 自学位级别三芏埴』一学科争k 名称旦盟_ 上型一 论史提交H j “』业韭蔓旦且 论文替辩日期』匹曼生月旦 学位授予∞亿盎直盍兰L学位授F 划』盟生生旦旦 蔷辩委员会上席评词凡 摘要 以纳米T i 0 2 为载体的燃煤烟气脱硝S C R 催化剂的研究 中文摘要 选择性催化还原 S C R 技术是重要的燃煤烟气脱硝技术，而催化剂是其中的关键技术之一。 为了推进S C R 脱硝技术在中国的应用，本课题与国内纳米T i 0 2 生产厂商合作，以其生产的纳米面0 2 为载体联合开发面向燃煤电厂烟气脱硝的V 2 0 5 ，T i 0 2 基S 氓催化荆，研究分为颗粒状催化剂和成型性 催化剂两个阶段。 在自制颗粒状s c R 催化剂活性试验台测试活性，结合B E T ，X R D 、S E M ．E D X 、F T - I R 、D 1 r G 等 表观一微观表征技术，对V 2 0 一T i 0 2 基催化剂载体’n 0 2 的晶相结构和加工工艺、活性物质v 2 0 ，的含鼋、 助催化剂和毒物的影响及制备工艺等进行研究，得到了适用于燃煤烟气脱硝催化剂基本粉体的优化 配方和制各工艺，并得纠基本粉体的本征动力学参数，建立了与试验工况吻合得较好的包括外扩散、 内扩散和化学反席在内的动力学模型。以优化配方的粉体为基体，通过与各种成型助剂干混、捏合、 成型、干燥和煅烧等得到具有一定机械强度和形状的蜂窝状或板状催化剂，在自制成型性催化剂S C R 活性试验台上测试活性，对成型助剂的配比、制备1 二艺、催化剂的形状及几何尺寸和工况条件等进 行优化，得剑可以满足燃煤电厂烟气脱硝帚J S C R 催化剂要求的蜂窝状催化剂的配方和制备工艺，建 立了有一定应用价值的整体式催化剂数学模型。通过以上研究主要取得以下成果 1 通过对7 种不同制备工艺和晶相的纳米T i 0 2 为载体进行研究，确定了以硫酸法制备的含 8 “ - 1 0 ％ 重量比 S 0 3 的锐钛型纳米T i 0 2 非常适合作为S C R 催化剂的载体，而氯化法制备 的纳米锐钛型T i 0 2 由丁会和活性物质V 2 0 5 反应生成V 3 T i 6 0 1 7 聚合物而不适合作为S C R 催 化剂载体； 2 通过对催化剂配方和制备工艺进行研究，得到了S C R 催化剂的优化配方为1 ％V 2 0 5 - 1 0 ％W 0 3 ／r i 0 2 8 一l O ％s 0 3 重量比 ； 3 建立了包括外扩散、内扩散和反应在内的颗粒状催化剂的数学模型预测结果与实验值吻合得 较好，可以指导颗粒状催化剂的设计运行； 4 对成型S C R 催化剂膏体的组成和制备工艺进行了研究，其中成璀催化剂的膏体的组成包括 优化的S C R 催化剂基本粉体、水、粘合剂聚丙烯酰胺、助挤荆乙醇胺、扩孔剂活性炭粉体 及结构助剂杆状玻璃纤维等，对其含量和成璋I 制备工艺进行了优化研究，得到了具有一定机 械强度和活性的蜂窝状催化剂； 5 对成硝催化剂形状、几何尺寸及应用工况的优化在“干净烟气”条件下。对蜂窝状催化剂 和板状催化剂的孔 板 间距、壁厚、长度，氨氮比、空速比等进行研究，发现在优化配方 和制备工艺条件下得到的孔径1 0 1 0 m m 、孔数4 X 4 、壁厚l m m 的蜂窝状催化剂在空速比 S V 比 小于3 5 0 0 h “ 1 、氨氮比0 ．9 ～1 ．0 、温度3 2 0 - 4 2 0 “ C 范围内的N O 脱除率较高、S 0 2 氧化率较低 和氨逃逸荤较低，基本达到工业应用的要求，而在相近工况下平板型催化剂N O 脱除率较低； 而在“肮脏烟气”条件下，低含量 低于2 ％ 水蒸气可以提高高温段N O 脱除率，而高含量 I 的水蒸气对催化剂N O 脱除率贝有明显的抑制作埘，但水蒸气的加入会使N O 脱除温度窗口拓 宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察剑s 0 2 对D e N q 反应的促进作用。 6 建立的“干净烟气”的成型性催化剂的N O 脱除率的一维模艰与试验测量值吻合得较好，并 通过模犁计算对蜂寓状催化剂的几何尺寸和应H i [ 况进行优化，认为燃煤烟气脱硝的蜂窝状 催化剂的适合壁厚0 ．8 - q m m 、孔间距8 ～1 0 m m ，在氦氮比1 ．0 、S V 比2 0 0 0 ～4 0 0 0 h “ 1 时的 N O 脱除率较高，基本可以满足上业应_ 【} j 的要求。 本课题通过对颗粒状催化剂和成犁催化剂进行系统研究，初步得到适官燃煤电厂s c R 催化荆的 配方和制备』 艺、建立了合适的动力学模型，为s c R 催化剂的开发和运行奠定了良好的基础，但由 于时间和试验条件所限，未对飞灰的磨损和中毒进行试验，也没在真实烟气条件卜．对催化剂寿命进 行考验，这些J 二竹需在今后进一步开展。 关键词 硫酸法制备纳米锐钛啊0 2 ，v 2 0 ，基催化剂，s c R 脱硝，颗粒状催化剂，成哩性催化荆 A B S T R A C T S t u d yo fS C RC a t a l y s tf o rC o a l f i r e dF l u eG a sD e n i t r i f i c a t i o nG r a f t e d o nN a n o m e t e rT i t a n i a A B S T R A C T S e l e c t i v ec a t a l y t i cr e d u c t i o n S C R i s 柚i m p o r t 锄t e c h n o l o g yf o rd e n i t r i f i c a t i u no ff l u eg a sf r o m c o a l - f i r e dp o w e rp l a n t ，a m o n gw h i c hc a t a l y s ti st h ek e ye l m e n to f t h ew h o l eD e N O xs y s t e m ． I nt h i sd i s s e r t a t i o n , w i t ht h eh e l po fad o m e s t i cm a n u f a c t u r e ro f n a n o m e t e rt i t a n i u md i o m d e T i 0 9 S C Rc a t a l y s tf o rc o a l - f i r e df l u eg a sd e n i t r i f i c a l t o nw a si n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l y 掣m e dO l lt h ed o m e s t i c n a n o m e t e r 啊0 2 ．T h ew h o l ed i s s e r t a t i o ni n c l u d e st h es e l e c t i o na n do p t i m i z a t i o no f t h ei n g r e d i e n t , g e o m e t r y , p r e p a r a t i o n , 唧口甜∞c o n d i t i o n sa n dk i n e t i c so f S C Rc a t a l y s ti nt h ef o r mo f p o w d e ra n dc e r a m i cm o n o l i t h b ym e a n so fa a l v i t ym e a s o r e m e n t se n dm i c r o - a a dm a c 肛c h a r a c t e r i z a t i o nt e c h n o l o g i e ss u c ha sB E T , Ⅺt D S E M - E D X ，F T - I R , D T Ga n ds oo n ．B yt h o r o u g hi n v e s t i g a t i o n , i ti sf o u n dt h a t1 ％v 2 0 r l O ％W 0 3 ， 币0 2c a t a l y s tp o w d e rb a s e do l lm o m e t e i “ a n a t a s eT i 0 2f o r m 啊O S 0 4 , w h i c hi n c l u d s8 - 1 0 。．4s u l f a t e c a l ． S 0 3 i nt h em a 璐，i ss u i t a b l ef o rt h ep r e p a r a t i o no fm o n o l i t h i cS C Rc a t a l y s tf o rc o a l f i r e df l u eg a s d e n i t r i f i c a f i e nb ym i d n go fp r o p e rk i n da n dc o n t e n to fw a t c l , o l g a m cb i n d e r , e m r u d i n g - a i da d d i c t i v e , p o r e 一锄l a r g i n ga d d i c t i v e ，l u b r i c a t i n go i la n df i b 盯- g l a a si nt h es e q u e n c e so fm i 【i n g ，k n e a d i n g , e x t r u d i n g ， d r y i n ga n dc a l c i n a t i o nu n d e rs u i t a b l ec o n d i t i o n s ．K i n e t i cp a r a m e t e ro fs e l e c t e dS C Rc a t a l y s tp o w d e rw a s o b t a i n e d , a n dt h e nag l o b a lm a t h e m a t i c a lm o d e li n c l u d i n gk i n e t i c sa n di n t r a - p h a s ea n di n t r a - p a r f i c l e t r a n s f e r Ⅵ塌s d e v e l o p e d , w h i c h c a l l b e u s e d f o r t h e d e s i g n a n d p e r f o r a m c e o f S C R c a t a l y s t ． 1 ．A m o n gc o m m e r c i a lm n n t a s eT i 0 2 ，m l a t a s ea n df u t i l en a n c q n e t e rT i 0 2f r o mT i O S 0 4 ，T I C l 4a n dm i x t u r e o fa n a t a s ea n dr u f f l em o m e t e rT i 0 2 ，a n a t a s en a n o m e t e rT i 0 2i n c l u d i n g8 - 1 0 0 ．4s u l f a t ef o r m 币o S 0 ‰ a r ep r o p e r ∞S C Rc a t a l y s ts u p p o r tw h i l ea n a t a s em m e t e rT i 0 2f o r m 面钆f l l “ en o ts u i t a b l ed u et oi t s 2 ．I n g r e d i e n to p t i m i z a t i o ns t u d yo fS C Rc a t a l y s tb yD e N O xa c t i v i t ya n dc h a r a c t e r i z a t i o nt e c h n o l o g i e s s h o w s1 ％V 2 0 5 1 0 ％W O s ／ I i 0 2 - 9 ．2 ％S 0 3c a t a l y s t , w h o s en a n o - g r a d es u p p o r ti sm a d ef r o mn O S 瓯 h a sl a r g eB E Ta l e aa n dt e x t i l ec o n s t r u c t i o n ，h i g hD e N O xe f f i c i e n c y , b r o a dw i n d o wt e m p e r a t u r ea n d g o o ds e l e c t i v i t y , w h o s ep e r f o r m a n c ei se v e ns t 驴r i o rt oc o m m e r c i a lc a t a l y s ti ns o m ea r e a s ． 3 ．K i n e t i cp a r a m e t e ro fs e l e c t e dS C Rc a t a l y s tp o w d e rw a so b t a i n e x l , a n dt h e nag l o b a lm a t h e m a t i c a l m o d e li n c l u d i n gk i n e t i c sa n di n t r a - p h a s ea n di n t r a - p a r t i c l et r a n s f e r Ⅵ，a sd e v e l o p e d , w h i c hc e nb eu s e d f o rt h ed e s i g na n dp e r f o m m c eo fS C Rc a t a l y s t ． Ⅲ A B S T R A C T 4 ．A d d i c t i v e s ．s u c h ∞p o l y - p r o p y l y n e - a c y l - a m m e n i n m P P A A o rm e t h y l - c e l l u l o s ea so r g a n i cb i n d e r , a l c o h o l i c - a m i n e 髂e x t r u d i n g - a i da d d i c t i v e 。a c t i v a t e d - c a r b o na sp o r e - e n h r g l n ga d d i c t i v e ，g l y c e r o l ∞ l u b r i c a t i n ga g e n tm ds o m er e d l i k ef i b e r g l a s s ．w ∽a d d e dt oi m p r o v em a t e r i a le x U u d 啦a n d m e c h a n i c a lp e r f o r ㈣d u r i n gm i x i n ge n dk n e a d i n gs t a g e s ．M o n o l i t h i cc a t a l y s tc a l lb eo b t a i n e db y t h ef o l l o w i n ge x t r u d i n g , d r y i n ga n dc a l c i n a t i o n s ．O p t i m i z a t i o no fa d d i c t i v ec o n t e n ta n dp r e p a r a t i o n p r o c e s sW e r ea l s os t u d i e da n do b t a i n e dd e s i r a b l eh o n e y c o m bS C Rc a t a i y s t ． 5 ．I nc l e a ng a sc o n d i t i o n , g e o m e t r y i n c l u d i n gp i t c h , t h i c k n e s s ，l e n g t h a n do p e r a t i o nc o n d i t i o n s u c ha s r a t i oo fa m m o n i at oN 0 ks p a c ev e l o c i t y S V ms t u d i e df o rh o n e y c o m ba n dp l a t et y p em o n o l i t h C Rc a t a l y s ta n dc o n c L u d e dt h a tt h el a b - m a d eh o n e y c o m b - t y p ec a t a l y s t , w h o s ep i t c hi s1 0 m ma n d w h o s et h i c k n e s si sl m m , h a sah i g h e rN O zr e m o v a le f f i c i e n y , al o w e rs 0 2o x i d a t i o ne f f i c i e n c ya n d t i t t l ea m m o n i as l i pt m d e rt h ec o n d i t i o nt h a tS Vi s3 5 0 0 h ～，N H 3 ，N Or a t i oi s0 ．9 1 ．0a n dt e m p e r a t u r e r a n g ei sf r o m3 2 0t o4 2 0 “ C ，W h i l ep l a t e - t y p em o n o l i t hS C Rc a t a l y s th a saw o r s ep e r f o r m a n c et m d e r s i m i l a rc o n d i t i o n s ． 6 ．T h ei n f l u e n c eo f w a t e rv a p o ra n dS 0 20 1 1t h ep e r f o r m a n c eo f h o n e y c o m b - t y p em o n o l i t hS C Rc a t a l y s t w a si n v e s t i g a t e dt r a d e rd i r t yg a sc o n d i t i o n s ．S m a l lc o n t e n to fw a t e rv a p o r 2 ％ c 龇p r o m o t eN O r e m o v a li nt h eh i g h e rt e m p e r a t u r ew h i l et o om u c hw a t e rc a nr e d u c ei t sD e N O xa c t i v i t yi nt h ew h o l e t e m p e r a t u r er a n g e ．S 0 2p r o m o t i o ne f f e c tW a Sn o to b s e r v e dd u et oe n o u g ho r i g i n a lS o l p h a t ei nS C R c a t a l y s t ． 7 ．Am a t h e m a t i c a lk i n e t i cm o d e lf o rm o n o l i t h i cS C Rc a t a l y s tu n d e rc l e a ng a sc o n d i t i o nh a sb e e n d e v e l o p e d ．T h em o d e lp r e d i c t st h a tl a b - m a d eh o n e y c o m b - t y p eS C Rc a t a l y s to f0 ．8 - l m mi nt h i c k n e s s m i d8 - 1 0i np i t c hh a sag o o dp e r f o r m a n c ea n dc a nm e e tc o a l - f i r e df l u eg a sd e n i t r i f i c a t i o nr e q u i r e m e n t s f o r D e N O xa c t i v i t y u n d e r t h e N H 3 ／l q Or a t i o o f l ．0 0 rs o ∞d S V o f 2 0 0 0 - 4 0 0 0 h “ 1 ． I ng e n e r a l ，s y s t e m a t i c a li n v e s t i g a t i o no fS C Rc a t a l y s th a sp r o v i d e dag o o db a s i sf o rt h ed o m e s t i c m a n u f a c t t m eo fS C Rc a t a l y s t ．D u et ol i m i t e dt i m ea n de x p e r i m e n ti n s t n m a e n t s ，t h ea b r a s i o na n dp o l s o no f f l ya s hi nc o a l - f i r e df l u eg a sh a sn o tb e e ns t u d i e da n dc a t a l y t i cl i f eh a sn o tb e e nv a l i d a t e d ．M u c hw o r k n e e d st ob ed o n ei nt h ef u t u r ef o rt h ed o m e s t i cm a n u f a c t u r eo fS C Rc a t a l y s t ． K e yW o r d s N a n o m e t e rT i 0 2f r o m1 i O s 0 4 ，V 2 0 5 - b a s e dc a t a l y s t , S C KD e N O z ，m o n o l i t hc a t a l y s t Ⅳ 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布 包括刊登 论文的全部或部分内容。论文的公布 包括刊登 授权东南大学研 究生院办理。 日期 第一章绪论 1 ．1 前言 第一章绪论 煤炭是我国主要的一次能源，约占一次能源的7 5 W 1 1 。燃煤过稃会造成严重的污染，燃煤排放 的二氧化硫 s 0 2 、二氧化碳 c 0 2 、氮氧化物 N O x 和粉尘分别占我国排放鼙的8 7 ％、7 1 ％、 6 7 ％和6 0 ％1 1 。燃煤电厂污染控制对于改善我国人气环境质昔、保持电力行业的可持续发展意义重 火。 电厂污染治理经历了除尘、脱硫和脱硝三个阶段，发达国家己从除尘、脱硫延伸到脱硝阶段p J 。 在我国，燃煤电厂粉尘污染己得剑较蚶控制；S 0 2 污染治理止在进行，很多电厂已经或止在安装烟气 脱硫 F G D 装置，S 0 2 污染得到一定控制而N q 排放繁仍持续快速增欧 见表1 1 ，按目前的 增长速度，随着火电机组装机容晕的逐年增加，特别是人容鼍高参数的3 0 0 M W 以上机组成为电力f 业的主力机组，预计全J J 2 0 1 5 - 2 0 2 0 年，N O x 的排放总颦将会超过S 0 2 成为电力行业捧放的第一大酸性 污染气体[ ．】。 表1 - 1 我固燃煤电站N o x 的持放置【．】 矩 1 9 9 11 9 9 52 0 0 02 0 0 2 万咄年 1 9 32 6 54 6 95 2 0 上世纪4 0 年代开始报道N 仉的危害，到6 0 年代N O x 被止式确认为主要的大气污染物之一。通 常所说的氢氧化物包括N O 和N O l 等．其中N O 占典刑燃煤烟气N q 的9 5 ％，其余为N 0 2 t q 。N O 会与血液中的血红蛋白结合，使血液输氧能力F 降，造成缺氧；N O 具有致癌作用，会对细胞分裂 和遗传信息产生不良影响{ 在大气中，N O 在0 2 作用下会被缓慢氧化成N 0 2 ，生成的N 0 2 进入人体 呼吸系统，导致肺部和支气管疚病。N 0 2 是酸雨中硝酸和亚硝酸的前驱体；在紫外光照射下，N 0 2 会与大气中的碳氢化合物作用，生成光化学烟雾和臭氧；生成的酸雨和光化学烟雾会引起农作物雨J 森林大面积枯死，酸雨还会腐蚀建筑和设备，光化学烟雾具有明显的致癌作州，近地层人气中臭氧 会对中枢神经造成极大的伤害。此外，N o x 还会与平流层臭氧通过反戍 1 - 1 和 1 - 2 的循环作用 引起平流层臭氧枯竭，造成臭氧层空洞此外N o I 对P M 2 ．5 的生成也有一定的贡献。总之，氮氧化 物会给人体健康、生态环境和国民经济带米严重的破坏⋯H “。 q N O _ 0 2 ⅣQ 2 N 0 2 h v j 2 N O 0 2 1 - 1 1 ．2 大气中的N 仉有两大来源，一是通过自然界中同氮菌、雷电等过程形成的年生成鼍为5 1 0 5 吨 的N 仉，另一来源是人类活动产生年排放晕为5 X 1 0 ’吨的N O x 。虽然自然生成N o I 晕比人类活动 排放管高一个数茸级，但由于其分布均匀，在自然循环中已保持平衡，不会对人类和生态造成破坏； 而人类排放的N O x 多集中于城市、工业区等人口稠密区，量火集中，危害严重[ 6 1 。 在人类排放的N O x 中，燃料高温燃烧产生的占9 0 ％以上。据统计，我国1 9 9 8 年与能源消耗相 关部门的N O x 排放量为1 1 ．1 8 1 0 。吨，其中电力部门为4 ．2 3 Xl o o 吨，占3 7 ．9 0 ／0 工业部f - j4 ．5 9 X l o o 吨，占4 1 ．O ％；交通返输1 ．4 5 1 旷吨，占1 3 ．0 ％t 6 ] 。为了缓解城市N O x 污染，很多城市要求强 制安装汽车尾气净化器，减少交通逸输的N O x 排放，此举已使部分城市的N O x 排放得到一定的遏制； 工业部门和电力部门的N O 。排放多为固定源，相对于工业部门，电力部fJ 的N 嘎排放具有量人集中 便丁二控制的特点，对电厂的N o x 排放进行控制，对于N q 的减排和大气质鼍改善效果明显。 发达国家对电厂N q 排放有严格规定日本的全国N O , 排放标准为新建大埤l 燃气、燃油和燃煤 电站为6 0 ，1 3 0 和2 0 0 p p m ，而地方政府为了满足国家空气质荤标准，将排放标准分别卜．调至1 5 ， 3 0 和6 0p p m ，燃气轮机要求低于5p p m ；欧洲新建大埤l 燃气、燃油和燃煤电站的N 仉排放标准分别 为3 0 ．5 0 ，5 5 ．7 5 和5 0 - 1 0 0 p p m ，燃气轮机为2 5 p p m 1 5 00 2 ，干基 ；美国臭氧可接纳地区要求使 用B A C T 技术，臭氧不可接纳地区使刚L A E R 技术，并且规定在2 0 0 3 年臭氧季节 5 月- 9 月 达到 1 0 0 p p m 的排放要求1 1 3 l 。 我国N o x 污染严重，一些特大城市氯氧化物超标严重，环境容荤基本饱和，在一些地区共至出 现了光化学烟雾”“。由于N O ，排放量的持续快速增长，使得目前S 0 2 控制取得的成就对丁I 降低酸雨 东南人学博t 论义 强度平频率方面效果不明显。广州地区酸雨中N 0 3 一在阴离子中的含晕已从“七五”期间的8 ．2 ％上 升剑“九百”期间的1 6 ．4 ％，酸雨开始由硫酸型向硫酸一硝酸复合刮转变i s ] 。为了控制电厂N o x 的 排放．我国从2 0 0 4 年1 月1 日起执行新的火电厂大气污染物排放标准 G B l 3 2 2 3 ．2 0 0 3 表 1 - 2 ，严格N O 。的排放；在最新的排污费，址收使用管理条例中规定，从2 0 0 5 年7 爿起对N O 。 征收每污染当培数0 ．6 元的排污费“2 1 。随着新标准的实施和排污费的征收，我国的电厂脱硝事业开 始驶入快下道。 表1 ．2 火电厂大气污染{ { } 放标准 G B l 3 2 2 3 - - 2 0 0 3 l 川 二 坐尘垄皇塑塑丛签玉丝垫堡箜篁丝星壶垒堡型丝堕崖 里逍 时段第1 时段第2 时段第3 时段 实施时间 2 0 0 5 年1 月1F l2 0 0 5 年1 门1 2 0 0 4 年1 月1 篓兰嚣茎二兰二三兰二圭 电厂脱硝技术包括燃烧中脱硝和燃烧后脱硝 即烟气脱硝 两人类。燃烧中脱硝是通过控制燃 烧条件减少燃烧中N O x 的生成茸，采片j 的技术手段包括低N o x 燃烧器 L N B ，空气分级燃烧、燃 料分级燃烧、烟气循环、水或蒸汽喷射等，而烟气脱硝是通过技术手段降低已经生成的N O x 排放阜， 常用的烟气脱硝技术包括选抒性催化还原 S C R 和选择性非催化还原 S N C R 等1 5 , 1 5 ] 。由于燃烧 中脱硝普遍效率不赢，无法满足发返国家严格的排放标准。而且可能会引起锅炉燃烧效率p 降、受 热面腐蚀等．故在国外，’泛采用烟气脱硝技术，燃烧中脱硝作为烟气脱硝的有益补充。一作为土要的 烟气脱硝技术，S C R 脱硝技术具有效率高、选择性蚶、运行稳定可靠笛优点，白七十年代后期在日 本安裴第一台电厂S C R 装置以来，得到迅猛发展，在日本已有超过1 7 0 个商业S C R 装置在远行， 装机容访接近1 0 0 ，0 0 0 M W ；欧洲白1 9 8 5 年引进S C R 技术以来，得到迅速普及，目前装机容晕已达 6 0 ，0 0 0 M w t ”1 ；近儿年美国S C R 脱硝发展迅速，预计剑2 0 0 4 年将会超过1 0 0 ．0 0 0 M W ，即超过美国 燃煤装机容龟的3 3 ％【l “。在其他地区S C R 脱硝技术也有一定的发展，S C R 脱硝装置住很多发达国 家已成为电厂的必备。 燃烧中脱硝技术虽然效率较低，但价格便宜，在我国现行排放标准不是很严的情况F ，使用该 技术即可能满足排放要求，所以在我国电力￡业环境保护“十五”规划中，提出“大力推广低氮燃 烧技术，新建大犁火电机纽全面安装低氮燃烧器及采埘分级燃烧技术．现有2 0 万千瓦火电机组开始 启动低氮燃烧技术改造，‘十五’期末，力争在运行锚炉上完成烟气脱硝l 业示范试验”的计划1 1 2 1 。 虽然目前我国止人力推广燃烧中脱硝技术，但随着国内民众环保意识的加强和生活水平的提高， 我国的N O 。排放标准会进一步向发达国家看齐，有专家预测，剑2 0 2 0 年我国的N O x 排放标准将达 2 0 0m g ／m 3 【I o J ，排污费也将进一步提高。届时单纯使J 【{ { 燃烧中脱硝将无法满足严格的排放要求，S C R 脱硝很可能象发达国外一样成为电厂的必备。我国目前止积极引进国外先进的脱硝技术，如福建后 I i 电厂引进日本B a b c o c k H a t a c h i 技术在6 0 万千瓦火电机组上安装了S C R 烟气脱硝的示范装置【l ”， 在经济发达地区有多家电站上I 三在或计划安装S C R 脱硝装置，S C R 脱硝在中国开始驶入快午道。 在S C R 系统中，催化剂是关键，对脱硝成本有很人贡献。最初使H j 的催化剂是贵金属催化刺， 由于燃煤烟气成分复杂，含有较多的粉尘、S 0 2 和微鼙元素等，会造成该类刑催化剂的中毒、磨损、 堵塞等“‘⋯，所以在常规电厂脱硝中很快被更耐中毒和堵塞的金属氧化物催化剂所取代。目前燃煤 电厂广泛采用的是V 2 0 s ／T i 0 2 基粘体式催化荆，该催化剂具有脱硝率高、选择性耍了、S 0 2 氧化率低、 运行稳定和成熟可靠等优点⋯。 我国电厂多为燃煤电厂，本文研究对象是面向燃煤电厂烟气脱硝的S C R 催化剂，选抒的催化剂 类刑是V 2 0 州0 2 基催化荆。S C R 催化剂虽然经历了从贵金属催化剂向金属氧化物催化剂的转变 “”“J ，成本已有～定的。F 降。但目前催化刑的配方和制作工艺掌握在国外少数厂家手中，价格仍然 较高，成本问题成了限制S C R 脱硝在中国推广的关键。在V 2 0 巾0 2 基催化剂中，T i 0 2 载体山总重 肇的8 0 - - 9 0 ％p J ，对催化剂的性能和成本有很人的影响。本课题与国内专业纳米T i 0 2 生产厂商合作， 以其生产的纳米T i 0 2 为载体联合研究开发适合于我国燃煤烟气脱硝的S C R 催化荆，旨在实现脱硝 催化剂的国产化、降低催化剂成本，推进S C R 脱硝在中国的发展。 2 第一章绪论 1 ．2 国内外烟气脱硝技术研究现状 世界各国对N O x 控制开展得较晚，基本都是在s 0 2 得到控制后才开始的，所以脱硝技术不如脱 硫技术成熟。电厂的N O x 控制技术分为燃烧前、燃烧中平燃烧后脱硝三类，其中燃烧前脱硝主要是 利刚超临界葶取等技术降低燃料中的氮含草例，由于该技术处理成本高，而且电厂排放的N O x 有相 当一部分米臼热力型N O x 即来自于空气中N 2 的氧化 ，所以燃烧前脱硝目前研究和应用较少，现 行的脱硝技术主要是燃烧中脱硝和