论文部分内容阅读
选择性催化脱除(SCR:Selective Catalyst Reduction)是目前广泛应用的烟气脱硝技术,V2O5-WO3/TiO2类催化剂是这一技术的主流催化剂,研究V2O5-WO3/TiO2类催化剂的制备工艺,对于SCR催化剂的国产化、或开发具有自主知识产权的SCR催化剂具有重要意义。本文采用对固定床和燃煤锅炉实验脱硝性能对比的评价方法,研究了针对工程应用的V2O5-WO3/TiO2催化剂模块的制备工艺及其脱硝性能影响因素,并对催化剂理化表征进行评价。通过固定床活性实验,来检测载体、制备方法、干燥煅烧温度以及主要成分配比对催化剂脱硝活性的影响。同时也测试了氨氮比、空速和SO2对脱硝性能的影响。活性实验测试结果显示,制备方法并不是催化剂脱硝性能的主要影响因素,钛白粉的种类对催化剂活性产生的影响更大;分段干燥可以使催化剂孔分布更加合理;分段煅烧可以使催化剂样品具有更大的比表面积和孔隙率。实验还发现,在V2O5负载量不变的情况下,催化剂在全温度区间内的催化活性并不随着WO3含量的增加而上升,受分布形态和表面覆盖率的影响,当钒钨的担载量由1.6%,8%增长到2%,10%时,脱硝效率曲线并没有明显的上移。实验探索出的优化配方及工艺为:V2O5含量为1.6%,WO3含量为8%,经80℃和110℃下各干燥一小时,在250℃煅烧2小时,在450℃下煅烧3小时。该催化剂样品在SV=40000 h-1时,脱硝效率在250~450℃内达到100%。孔结构的分析表明,优化配方具有合适的小孔、中孔和大孔的分布,SEM扫描电镜和TEM透射电镜的微观形貌图显示,优化配方具备了商用催化剂的特点,活性组分实现了分子层形态的分布。应用DRIFT分析优化配方催化剂表面反应机理,检测到了明显的Lewis酸性位和Bronsted酸性位的存在。在NH3/NOx=1和SV=3500 h-1的真实烟气条件下,优化配方催化剂模块在350~400℃的温度区间内脱硝效率均在84%以上,运行600 h后,活性并未出现明显的下降,表明该模块具备一定的抗中毒性能和机械强度。中毒后的催化剂模块经1%的H2SO4溶液酸洗后,表面K2O得以完全清除,且催化剂的微观形貌和抗压强度均未有很大改变。针对燃煤锅炉实验台的烟道流场进行模拟,通过对几何结构的修正和导流板的布置,改善烟道的流场速度分布,降低流场最大速度值,使速度分布尽可能在催化反应器入口均匀化。通过对V2O5-WO3/TiO2催化剂制备工艺的研究,发现优化后的催化剂性能可以满足电站锅炉的工程应用。所取得的成果和经验可为后续研究和完善SCR催化剂制备技术提供重要支持。