中低温SCR脱硝工艺与催化剂应用
SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状
SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状0 引言氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物，主要包括NO、NO2、N2O等，可以引起酸雨、光化学烟雾、温室效应及臭氧层的破坏。
自然界中的NOx63%来自工业污染和交通污染，是自然发生源的2倍，其中电力工业和汽车尾气的排放各占40%，其他工业污染源占20%。
在通常的燃烧温度下，燃烧过程产生的NOx中90%以上是NO，NO2占5%～10%，另有极少量的N2O。
NO排到大气中很快被氧化成NO2，引起呼吸道疾病，对人类健康造成危害。
火电厂产生的NOx主要是燃料在燃烧过程中产生的。
其中一部分是由燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化而成，称燃料型NOx；另一部分由空气中的氮高温氧化所致，即热力型NOx，化学反应为：N2+O2→2NO（1）NO+1/2O2→NO2（2）还有极少部分是在燃烧的早期阶段由碳氢化合物与氮通过中间产物HCN、CN转化为NOx，简称瞬态型NOx［1］。
减少NOx排放有燃烧过程控制和燃烧后烟气脱硝2条途径。
现阶段主要通过控制燃烧过程NOx的生成，通过各类低氮燃烧器得以实现［2-3］。
这是一个既经济又可靠的方法，对大部分煤质通过燃烧过程控制可以满足目前排放标准。
1 烟气脱硝工艺1.1 相关化学反应NO的分解反应（式（1）的逆反应）在较低温度下反应速度非常缓慢，迄今为止还没有找到有效的催化剂。
因此，要将NO还原成N2，需要加入还原剂。
氨（NH3）是至今已发现的最有效的还原剂。
有氧气存在时，在900～1100℃，NH3可以将NO和NO2还原成N2和H2O，反应如式（3）、（4）所示［4］。
还有一个副反应，生成副产物N2O，N2O 是温室气体，因此，式（5）的反应是不希望发生的。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（3）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（4）4NO+4NH3+3O2→4N2O+6H2O（5）在900℃时，NH3还可以被氧气氧化，如式（6）～（8）所示。
低温SCR脱硝技术
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 引言 • 低温SCR脱硝技术原理 • 低温SCR脱硝技术应用 • 低温SCR脱硝技术发展前景 • 结论
目录
CONTENTS
01
引言
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
催化剂的载体通常为陶瓷材料，如Al2O3、SiO2和ZrO2等，它们能够提供足够的表 面积和稳定性，支持催化剂活性成分的分散和附着。
03
低温SCR脱硝技术应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
应用领域
01
02
03
电力行业
适用于燃煤、燃气和燃油 发电厂，以及工业锅炉和 窑炉等。
THANKS
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该反应是选择性催化还原反应，只有 在合适的温度和催化剂的作用下才能 发生。
主要的化学反应方程式为：4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O。
催化剂的作用
催化剂是低温SCR脱硝技术的核心组成部分，它能够加速化学反应的速率，降低反 应温度。
催化剂的活性成分通常是金属氧化物或混合金属氧化物，如V2O5、WO3和TiO2等。
将低温SCR脱硝技术应用于更多的工业领域，如钢铁、电力、化工等，扩大技术的应用范 围。
加强低温SCR脱硝技术的国际合作与交流
通过国际合作与交流，推动低温SCR脱硝技术的全球推广和应用。
技术发展对环境的影响
减少氮氧化物的排放
低温SCR脱硝技术的应用将有效减少氮氧化物的排放，减轻对环 境的污染。
提高空气质量
SCR脱硝初设部分
1.1SCR脱硝工艺原理本项目烟气脱硝采用中低温 SCR 脱硝工艺。
采用氨水作为还原剂。
中低温SCR系统工艺流程如下：焦炉烟气中的NOx与氨在SCR催化剂的作用下发生反应，NOx最终以N2的形式排放。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2ONO+NO2+2NH3→3H2O+2N26NO+4NH3→5N2+6H2O其中的SCR催化剂为成熟稳定的中低温催化剂，反应温度为190℃~250℃。
2工艺系统组成2.1烟气系统3#焦炉烟道从现有地下分烟道引出后，在引出的分烟道上分别安装烟道挡板，分烟道汇合成一个烟道再进入脱硫反应器以及后部的除尘器和SCR反应器，经脱硫脱硝后的烟气经引风机引回地下烟道，单侧烟道流通截面能够满足烟气的流通需要，因此引回的烟道仅进入一侧地下烟道。
在脱硫脱硝系统前后设置原烟气烟道挡板和净烟气烟道挡板，以便于在脱硫脱硝系统需要离线维护时能将焦炉烟气切出，同时为了保证脱硫脱硝系统故障时不影响焦炉的正常生产，保留现有地下烟道作为旁路，并设置旁路挡板。
受制于现有地下烟道挡板的密封性能，需要将其更换为密封性能良好的具有密封结构的翻转式烟道挡板。
4#系统与3#系统基本相同，由于其进入烟道的地下烟道已经汇合为一个烟道，因此其因此烟道、原烟气烟道挡板和旁路烟道挡板仅设置1套即可。
烟气系统包括烟道及烟道支架、挡板门、膨胀节和引风机等。
（1）设计原则烟道设计能够承受如下负荷：烟道自重、风雪荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。
烟道内烟气流速15m/s左右。
所有烟道在适当的位置配有足够数量和大小的人孔门，以便于烟道（包括挡板门和补偿器）的维修检查和清除积灰。
在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等，以及根据烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。
为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别要注意考虑烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行补偿。
在原烟气烟道和净烟气烟道上设置烟气在线监测设备，监测烟气的量以及烟气中主要污染物的浓度。
中温和低温SCR催化剂在垃圾焚烧发电厂的应用
应 用·APPLICATION96中温和低温SCR催化剂在垃圾焚烧发电厂的应用文_石春光 胡付祥 张铭 龙净能源发展有限公司摘要：调研中温和低温选择性催化还原（SCR）催化剂在垃圾焚烧发电厂烟气净化系统中的应用情况，并通过实际工程对其在垃圾焚烧发电厂烟气净化系统中的建设和运行成本进行分析，为垃圾焚烧发电厂烟气治理工作提供借鉴和参考。
关键词：垃圾焚烧；脱硝；SCR催化剂Application of Medium and Low T emperature SCR Catalyst in W aste Incineration Power PlantSHI Chun-guang HU Fu-xiang ZHANG Ming[ Abstract ] This paper investigates the application of medium temperature and low temperature selective catalytic reduction (SCR) catalyst in the flue gas purification system of waste incineration power plant, and analyzes its construction and operation cost in the flue gas purification system of waste incineration power plant through practical engineering, so as to provide reference for the flue gas treatment of waste incineration power plant.[ Key words ] waste incineration; denitration; SCR catalystNOx是垃圾焚烧发电厂排放的主要气体污染物之一，《生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2014）》与欧盟2010 标准的NOx排放标准分别为250mg/m3（日均值） 与200 mg/m3（日均值）。
一种低温SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法
一种低温SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法摘要：本文首先简单介绍了低温SCR脱硝催化剂的一些相关概念。
然后选择了一种催化剂作为介绍对象，具体分析了应该如何制备和应用的方法。
关键词：低温SCR脱硝；催化剂制备；催化剂应用我国的污染状况越来越严重，为了解决这个问题，人们发明了很多新的科学技术。
低温SCR脱硝催化剂就是其中的一种，其对于氮氯化物的污染治理有着很好的效果。
一、低温SCR脱硝催化剂相关概念简述脱硝，顾名思义就是将硝脱离出来，当前主要有两种脱硝工艺，一是SCR （Selective Catalytic Reduction），即选择性催化还原法。
一种是SNCR（selective non-catalytic reduction），即选择性非催化还原法。
其中前者是当前世界主流的脱硝技术研究方向，也是发展最成熟的脱硝技术。
从过程上来讲，其属于炉后脱硝技术。
其作用时，需要含氧气氛、催化剂和氨、尿素等还原剂才能将烟气中的NOx还原成N2和水。
传统的SCR脱硝技术进行的温度多在三百摄氏度及以上，这就要求催化剂在布置时必须安排在高温的环境中，然而现实中，催化剂的放置地中存在大量的粉尘等物，非常容易出现催化剂中毒。
同时受历史因素的影响，我国火电机组中也没有预留其位置。
另外，我国的燃煤总体质量不高，严重损害了SCR的装置和催化剂。
低温SCR脱硝技术的进行温度在三百摄氏度以下，能够有效解决上述传统SCR脱硝技术存在的问题。
其反应机理目前尚未有一个比较统一的说法，因此此处所介绍的反应机理只是众多说法中比较流行的一种。
这种说法认为，低温SCR脱硝技术在进行过程中主要遵循的机理有两种，一种是LH机理，一种是ER机理，这两者不同时存在。
当前主要的低温SCR脱硝催化剂有锰、铜等金属氧化物制备的非负载型催化剂组分和负载型催化剂。
本文主要介绍的就是负载型锰基氧化物催化剂中的Mn/TiO2催化剂的制备和其在NH3作为还原剂时的应用情况。
SCR低温脱硝催化剂
SCR低温脱硝催化剂
在国家科技部基金项目的支持下，上海瀚昱环保材料有限公司利用自主研发的技术，设计并制造均质的MnOx-CoOx(CeOx)/TiO2蜂窝催化剂和堆垛式棒状催化剂，应用于低温SCR脱硝工艺中。
催化剂的适应温度为130℃~260℃。
最高脱硝效率可达90%以上。
低温催化剂的特点：
低温SCR脱硝催化装置布置于锅炉或工业炉的尾部，具有以下优点:
（1）布于地面上，受空间和管道的局限性小，易于与锅炉系统匹配，对其它相关装置影响小,建筑成本低，反应器材料耐温要求低，因此，脱硝装置总体成本可大幅度下降。
特别适用于现有的电厂脱硝改造。
（2）由于其位于除尘装置之后，因此烟气具有低温、低尘（或低硫）的特性，解决了催化剂的堵塞、磨损等问题，维护成本降低，使用寿命提高。
（3）减轻飞灰中的K、Na、Ca、As等微量元素对催化剂的污染或中毒，若在脱硫之后还可缓解SO2引起的催化剂失活等问题。
根据烟气条件可以对催化剂形式和反应器结构进行不同的设计。
本公司低温催化剂的结构有蜂窝式、三叶圆筒式、棒状、粒状等多种形式。
布置方式有两种堆垛横向式和蜂窝式。
其中堆垛横向反应器由反应器箱体和高活性催化剂组成，烟气经过堆垛横向反应器处理可使氮氧化物排放值小于10~50ppmv，氨逃逸小于5~10ppmv。
该系统为管道末端技术，由于采用低温下高活性的催化剂，可以方便安装在烟囱的前部，避免对前端设备及运行操作方面所产生的消极影响。
独特的布置方式方便催化剂的在线再生处理。
该系统可用于去除硝酸、己内酰胺制造厂以及燃气涡轮机、燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、发动机尾气中的氮氧化物。
SCR低温脱硝催化剂(知识参考)
SCR低温脱硝催化剂一、技术背景我国烟气脱硝市场中，选择性催化还原（SCR）技术是电站锅炉NOX排放控制的主要技术，SCR反应的完成需要使用催化剂。
目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320-450℃的中温催化剂，因此催化还原脱硝的反应温度应控制在320- 400℃。
当反应温度低于300℃时，在催化剂表面会发生副反应，NH3与S03和H20反应生成（NH4）2S04或NH4HSO4减少与NOx的反应，生成物附着在催化剂表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。
另外，如果反应温度高于催化剂的适用温度，催化剂通道和微孔发生变形，从而使催化剂失活。
因此，保证合适的反应温度是选择性催化还原法（SCR）正常运行的关键。
由于电站锅炉在大气温度较低和低负荷运行时，烟气温度会低于SCR适用温度。
由于锅炉设计方面的原因，在低气温和低负荷条件下亚临界和超高压汽包锅炉烟气温度的缺口可以达到20℃以上，比直流和超临界锅炉更大，此时SCR停运，烟气排放浓度将不能满足国家环保要求。
我国目前尚没有成熟的低温SCR 脱硝技术，需要使用复杂的换热系统才能应用SCR脱硝增加了能耗和设备投资，因此面临着艰巨的NOX减排困难。
根据环保部《火电厂大气污染物排放标准》是国家强制标准，火电厂在任何运行负荷时，都必须达标排放。
脱硝系统无法运行导致的氮氧化物排放浓度高于排放限值要求的，应认定为超标排放,并依法予以处罚。
目前全工况脱硝技术已经成熟，火电厂现有脱硝系统与运行负荷变化不匹配、不能正常运行、造成超标排放的，应进行改造，提高投运率和脱硝效率。
二、技术现状SCR低温脱硝催化剂，是洛阳万山高新技术应用工程有限公司为了解决汽包锅炉某些工况烟气温度过低和SCR低负荷运行时，导致SCR脱硝无法正常运行的技术难题，该技术是结合现有SCR脱硝工艺，从而实现SCR低温脱硝催化剂低温脱硝，SCR低温脱硝催化剂最为简单有效，由于烟气中的氮氧化物主要组成是NO（占95%），NO难溶于水，而高价态的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3，溶解能力大大提高，很容易通过碱液喷淋等手段将其从烟气中脱出。
控制氮氧化物排放的低温SCR催化剂及工程应用
控制氮氧化物排放的低温SCR催化剂及工程应用摘要：讨论了选择性催化脱硝工艺（SCR）的原理、工艺分类和工程应用情况，着重介绍了低温SCR 催化剂的研究、工艺和工程应用问题，对低温SCR 工艺的发展方向做出了分析和展望，并提出了一些具体建议。
关键词：低温 SCR,烟气脱硝,选择性催化还原,氮氧化物我国的能源结构是以煤炭为主的，煤炭消耗量还将持续增长。
据统计，目前我国发电装机容量中火电装机容量占 74%以上，在未来的很长一段时间里，燃煤所造成的氮氧化物污染是继二氧化硫污染之后的又一重要的环境问题。
同时于2004 年1 月实施的《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003）》对第三时段的电站锅炉氮氧化物最高允许排放浓度降低到了450～1 100 mg/m3。
随着经济和社会的发展，氮氧化物的控制标准将逐渐严格。
目前，针对固定源NOx 控制技术主要有两类：一类为燃烧过程控制技术，其特点是控制燃烧过程中NOx 的生成，包括炉型和设计参数的选择、运行调整和低NOx 燃烧技术，以此来控制燃烧过程中燃料型、热力型和快速型三种机理的氮氧化物；另一类为燃烧后控制技术，即各种烟气de-NOx 技术，其特点是将烟气中已生成的NOx 固定下来或还原为 N2。
炉内氮氧化物控制技术一般以降低锅炉热力效率为代价，其脱硝效率也不高，而炉后的烟气脱硝技术中的选择性催化还原法（SCR），效率高，对锅炉原有设备改造不大，是一种比较有潜力的脱硝技术。
1 SCR 原理及其分类1.1 SCR 的基本原理SCR 是利用适当的催化剂，在一定的温度下，以氨等作为还原气体，利用还原剂的选择性，优先与氮氧化物发生反应，将它还原成氮气和水。
”选择性”是指氨等还原剂在催化剂作用下有选择地进行还原反应，这里主要选择还原NOx。
1.2 SCR 工艺的分类SCR 的分类一般有3 种：其一是按照SCR 所使用的催化剂种类而分；其二是依据SCR 反应器内填装的催化剂所适用的烟气温度条件不同进行分类；第三种是依据SCR 装置所布设的位置进行分类。
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➢中低温脱硝催化剂类型
颗粒催化剂
蜂窝催化剂
就目前中低温催化剂生产的产品类型，有颗粒型和蜂窝型二种型式。颗粒型 催化剂主要运用于无粉尘的烟气条件中，颗粒型催化剂采用模块化集成，装 置在反应器内阻力比较大。蜂窝型催化剂延用高温催化剂的型式，适用烟气 工况范畴更广，阻力小，适合烟气内NOX含量2000以下的条件中。
商业钒钛催化剂
开 发 低 温 催 化 剂
现有低温催化剂
开 发 新 型 载 体
新型低温催化剂
高温高尘，ESP前
V2O5-(WO3)-(MoO3)/TiO2
350-450oC
高温低尘，ESP后
末端布置，FGD后
易磨损/硫中毒 空预器与省煤 器间预留空间
再加热 能耗高
MnOx/Al2O3 , MnOx/TiO2 , MnOx/AC/CC, V2O5/AC
➢低温脱硝工艺的技术特点
➢与排放烟气本体相对独立，不改变原有的物料和热量平衡
有 ➢高效抗硫耐水、降低了脱硝系统一次性投资和运行成本
效 控 ➢高效抗粉尘特性、减少前端预除尘系统投资
制 运
➢SCR反应器布置灵活、适应于各种工况
行 成
➢催化剂无毒、无二次污染
本 ➢整个SCR工艺温度范围宽、适用于180~300℃
环技术产业升级 提供凹凸棒石矿物资源及粉煤灰资源的高附加值
综合利用新路径
➢核心催化剂横向参数比较
自行研制开发的中低 温SCR催化剂与商业催 化剂综合性能比较如：
凸显优势： ➢国情适用性 ➢经济廉价性 ➢低温高活性 ➢抗硫毒化性
技术要点 催化剂 应用情况 适应温度窗口（℃） 适用空速（h-） NOx脱除率 抗SO2毒化能力 抗水性 更换周期（年）
➢低温脱硝工艺的技术指标
➢效率指标：脱硝效率≥85%，催化剂活性效率≥95%
满
➢适用温度范围：180~300℃
足 多
➢SO2/SO3转化率：小于1
种 工
➢高抗硫性：SO2≤1500mg/Nm3
况
要
➢耐粉尘性：粉尘小于30g/Nm3
求
➢烟气含氧量：2~16%
➢烟气含水量：小于20%
➢新型MnOx催化剂应用及研发
主体，不破坏其现有的物料和能
身的物料和能量平衡，增加了投
量平衡
资成本
知识产权
自主
引进
➢中低温SCR脱硝发展之路
温度更低
向更低的温度段跟进， 满足多种温度要求。
工况更复杂
适合更多烟气工况条件 满足复杂烟气特性
➢国内外中低温催化剂的主要研究
国 外 ： Shell 低 温 催 化 剂 和 Ceram低温催化剂
山西煤化所的钒钛系移动颗 粒床催化剂
浙江大学的 锰钛系催化剂
南开大学的 活性碳纤维及 活性碳载锰系
合肥工业大学的锰土系蜂窝 式与颗粒床二种模式催化剂
➢中低温SCR脱硝工艺布置路线及应用方式
中低温SCR脱硝工艺一般属于独立布置方式，布置结构比较简单
100-300oC，末端布置
粉末状、成型 性差、成本高 实际应用困难
天然粘土作为载体 180-300oC，末端布置
成型性好、机 械强度高、稳 定性强、廉价 高效、工业化
➢关键技术
1.催化剂载体结构的目标调控 2.催化剂低温抗硫毒化性能调控 3.催化剂活性组分体系的构建
➢创新点
中低温SCR脱硝催化剂配方独特 、工艺新颖，SCR反应器布置灵 活，适应于多种烟气工况，不受 锅炉等烟气状况的影响。 蜂窝状中低温SCR催化剂所选用 的活性组分为无钒系列的催化剂 ，不会对环境造成二次污染。
➢脱硝技术应用现状
高温SCR脱硝催化剂及技术广泛应用于电力行业，面对国内更多的中 小型锅炉烟气情况，无法满足温度的需求。
玻璃、冶金、水泥、垃圾焚烧、陶瓷、焦化、钢铁、化工等行业的烟 气特性及不同的复杂工况让高温SCR脱硝技术应用成为难题。
SNCR脱硝技术主要以水泥行业脱硝为主，然面对国家对环保要求越 来越严格，后续排放标准的降低，SNCR脱硝能否满足亦是难题。
中低温SCR脱硝技术研究及应用
Contents
目录
中低温脱硝技术需求与来源 中低温催化剂研究体系 中低温脱硝工艺研究
MNOX新型催化剂与脱硝工艺
➢脱硝技术需求来源
政策需求与导向
氮氧化物的危害性
脱硝技术 需求来源
脱硝技术应用现状
国内现状Байду номын сангаас实需求
➢脱硝技术背景
氮氧化物的排放是当前空气质量恶化的主要原因之一 国家对各行业废气排放标准的日趋严格 符合国情的工业废气脱硝技术发展是国家中长期发展纲要 我国中低温SCR烟气脱硝技术发展严重滞后 国内没有自主知识产权的烟气脱硝技术及催化产品 国外高温脱硝技术引进不能满足国内大部分工业烟气脱硝需求 国内中低温SCR脱硝催化剂及脱硝工艺技术的开发应用迫在眉睫
氨的喷入
烟气进口
烟气出口
催化剂层
➢中低温SCR脱硝工艺应用遵循原则
适用温度：150-300 SCR系统布置灵活性 适应烟气条件复杂性 不改变原有烟气结构性
➢新型MnOx催化剂及SCR脱硝工艺应用
合肥工业大学
低温低硫
高温SCR脱硝技术
形成自主的中 低温脱硝催化 低温无硫剂及应用技术
中温抗硫
➢SCR脱硝工艺原理
对国内锅炉烟气适应性
中低温SCR法
高温SCR法
MnO x-SbOy/PG 完成小试、中试研究
V2O5-WO3/TiO2 工业化应用
180～300 <4000 ＞85%
强（＜500ppm） ＜20 vol%
350～450 ＜5000 85% 弱(＜100ppm) ＜15vol%
2
2
适应强，不改变燃煤锅炉以及焦化炉 需对我国锅炉进行改造，破坏锅炉本
➢低温脱硝工艺开发
✓基于MnOx-SbOy/PG催化剂的中低温SCR 脱硝工艺及关键技术开发
应用工艺及工程化
➢脱硝工艺试验室评价 ➢脱硝工艺前被放大 ➢脱硝工艺现场侧线验证
产学研合作开发
➢合肥工业大学化学与化工学院 ➢合肥晨晰环保工程有限公司 ➢湖北思搏盈环保科技有限公司
支撑项目
➢国家中小型科技资金项目
催化剂呈现出较好的抗硫耐水性 能，运行稳定，催化剂寿命可靠 ；使得烟气净化流程更为合理， 同时能耗降低、运行成本以及一 次性投资大幅降低。
➢新型MnOx催化剂及技术应用的意义
打破国外技术垄断、突破行业技术知识产权壁垒 推动烟气脱硝技术多元化进程、填补技术空白 为环保政策的有效实施提供可靠技术选择、促进
中低温SCR脱硝技术应用将更有广泛应用前景，中小型锅炉、煤改气、 项目、焦化焦炉烟气、玻璃、建厂、钢铁、化工等业行业的烟气温度 及复杂烟气工况将成为中低温SCR脱硝技术应用推广的难点。解决脱 硝技术核心问题：中低温SCR脱硝催化剂的成功应用。
现有中低温SCR脱硝催化剂主要运用于化工无粉尘无硫的特定烟气工 况条件下，解决抗硫、抗粉尘等复杂烟气条件的问题亦成为中低温 SCR脱硝催化剂的发展方向。