新型無釩基波紋板式脫硝催化劑技術(shù)探析

馮艷婷

（陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責任公司，西安 710100）

近年來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，但環(huán)境污染問題依然比較嚴重。我國NOx排放量已達到世界的10%[1]，它是大氣污染物的主要成分之一，也是導致灰霾、酸雨及光化學煙霧等大氣污染現(xiàn)象的重要因素之一[2-3]，因此，不斷開發(fā)及更新高效合理的氮氧化物去除技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。在眾多的去除技術(shù)中，選擇性催化還原技術(shù)（SCR）具有反應溫度較低、凈化率高、運行可靠、二次污染小、高效成熟等優(yōu)勢，成為國內(nèi)外應用最廣的氮氧化物去除方式[4-6]。而在SCR中，脫硝催化劑是整個技術(shù)的核心[7-8]，目前，市場脫硝領域共有蜂窩式、平板式和波紋式三種脫硝催化劑形式。這三大類催化劑裝置主要成分均為V2O5-WO3/MoO3-TiO2，在300～400 ℃具有較高的脫硝催化活性和抗SO2中毒性能，但V2O5毒性較大，在2003年被原衛(wèi)生部列為高危物品。將來換裝時替換掉的催化劑會成為危廢品，對環(huán)境造成污染，國內(nèi)外目前沒有較好的處理技術(shù)。廢棄催化劑的處理也成為亟待解決的問題。因此，研發(fā)新型高效的無釩基脫硝催化劑具有較大的現(xiàn)實意義。

波紋板式脫硝催化劑結(jié)合了蜂窩式脫硝催化劑和平板式脫硝催化劑兩者的生產(chǎn)優(yōu)勢及其自身產(chǎn)品優(yōu)勢，發(fā)展迅速，在脫硝行業(yè)里占據(jù)重要地位。無釩催化劑無毒且環(huán)境友好，引起人們的廣泛關(guān)注?？蓪烧邇?yōu)勢結(jié)合起來，將無釩催化劑引入波紋板式脫硝催化劑的生產(chǎn)過程，這對氮氧化物去除技術(shù)的發(fā)展來說是一次重大變革。

1 新型無釩基波紋板式脫硝催化劑生產(chǎn)技術(shù)

波紋板式脫硝催化劑生產(chǎn)工序為玻璃纖維壓延→單元裝配→浸漬→煅燒→模塊化。在整個制造過程中，浸漬工序?qū)в写呋钚缘奈镔|(zhì)引入催化劑裝置中，使催化劑具有很好的脫硝性能。在引進無釩催化劑活性物時，可以直接在浸漬工段引入，這樣對整個生產(chǎn)工序影響較小。

一是不影響其他工序的各項生產(chǎn)技術(shù)控制，避免脫硝催化劑成品內(nèi)部微裂紋損傷，保持無釩基活性物質(zhì)的良好性能，產(chǎn)品成材率與合格率較高。二是不破壞波紋板式脫硝催化劑生產(chǎn)周期短的優(yōu)勢，整個生產(chǎn)周期小于20 h。

2 新型無釩基波紋板式脫硝催化劑產(chǎn)品特點

2.1 波紋板式脫硝催化劑特點

波紋板式脫硝催化劑采用特殊的材料和獨特的制造工藝，具有波紋板式整體壓延成型、高強度玻璃纖維抗熱沖擊能力強、獨特三態(tài)孔結(jié)構(gòu)、比表面積大、SO2氧化率低、抗中毒性高、單位體積質(zhì)量小、應用溫度范圍寬、產(chǎn)品種類多等優(yōu)勢[3]。

2.2 無釩催化劑特點

無釩催化劑具有諸多優(yōu)勢。一是脫硝活性高，毒性物質(zhì)含量低，廢舊催化劑環(huán)境污染??；二是穩(wěn)定性高，不需要加入其他活性物質(zhì)來保證脫硝效率的穩(wěn)定性；三是抗硫性高，催化劑對SO3的轉(zhuǎn)化率低，形成堵孔失活的概率下降。

2.3 新型無釩基波紋板式脫硝催化劑產(chǎn)品特點

新型無釩基波紋板式脫硝催化劑結(jié)合了波紋板式脫硝催化劑和無釩催化劑的優(yōu)勢，在協(xié)同作用下，此新型脫硝催化劑具有產(chǎn)品種類多、脫硝效率高、活性成分無毒、不溶于水、溫度范圍寬、抗壓強度高、SO2轉(zhuǎn)化率低、耐磨性高、安裝使用無須戴防毒面具、協(xié)同脫汞、再生過程不產(chǎn)生二次污染、無危廢處置費且處置前無特殊倉儲費等優(yōu)勢，可用于氮氧化物去除，是一種新型環(huán)境友好的脫硝處理裝置。

3 新型無釩基波紋板式脫硝催化劑產(chǎn)品性能

3.1 脫硝催化劑SEM檢測

無釩催化劑粉末和新型無釩基波紋板式脫硝催化劑的掃描電子顯微鏡（SEM）圖如圖1所示。由圖1對比可以看出，波紋板上涂覆后的無釩催化劑粉末與無釩催化劑原粉均為大小不一的球形結(jié)構(gòu)，無明顯的變化。這說明波紋板式脫硝催化劑的生產(chǎn)工藝對無釩基活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)無影響，可以直接將其引入波紋板式脫硝催化劑生產(chǎn)工藝。

圖1 無釩催化劑粉末和新型無釩基波紋板式脫硝催化劑SEM圖

3.2 脫硝催化劑脫硝效率檢測

選取4塊150 mm×150 mm×500 mm的DRC50樣品測試塊進行脫硝效率檢測，所得脫硝率如圖2所示。

圖2 新型無釩基波紋板式脫硝催化劑脫硝效率

由圖2可以看出，催化劑單元在200 ℃的脫硝效率可超過80%，在250 ℃以上的溫度，脫硝效率一直保持在90%以上，說明新型無釩基波紋板式脫硝催化劑具有很高的脫硝性能，可用于氮氧化物的去除。

4 新型無釩基波紋板式脫硝催化劑市場預測

近年來，清潔生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展與進步，有毒有害原料（產(chǎn)品）替代品在研發(fā)、應用和推廣等方面的發(fā)展也較為迅速。我國火電廠脫硝改造集中在2012-2014年，今后，除新裝催化劑需求外，按照催化劑3～5年的使用壽命，2012年以來安裝的煙氣脫硝裝置亦逐步進入脫硝催化劑的更換期，這就極大地增加脫硝催化劑的市場需求。很多脫硝催化劑已到使用壽命年限，有研究數(shù)據(jù)顯示，今后，每年更換的廢舊脫硝催化劑將達到25萬m3。在此之前，廢棄催化劑多數(shù)采用填埋處理。但是，其中所含的V2O5、WO3等有毒金屬氧化物及使用過程中附著的重金屬屬于危廢，不得隨意填埋處理，必須依據(jù)《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》對危險廢物污染環(huán)境防治的特別規(guī)定進行申報處置。危廢處置費用必須由催化劑的使用單位和脫硝工程公司（作為脫硝工程的實施和運行維護單位）來承擔。這就極大增加了催化劑使用單位及脫硝工程公司的經(jīng)濟負擔，各催化劑使用單位及脫硝工程公司就會盡量選擇不含V2O5等危廢物質(zhì)的脫硝催化劑。因此，無論從環(huán)保政策要求還是催化劑經(jīng)濟使用方面來看，未來催化劑市場中對無釩催化劑的需求會越來越大。

5 結(jié)論

波紋板式脫硝催化劑生產(chǎn)工藝符合新型無釩基波紋板式脫硝催化劑的生產(chǎn)要求，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，生產(chǎn)周期短。新型無釩基波紋板式脫硝催化劑結(jié)合了波紋板式催化劑和無釩催化劑的優(yōu)勢，具有產(chǎn)品種類多、脫硝效率高、活性成分無毒、不溶于水、溫度范圍寬、抗壓強度高、SO2轉(zhuǎn)化率低、耐磨性高、安裝使用無須戴防毒面具、協(xié)同脫汞、再生過程不產(chǎn)生二次污染、無危廢處置費且處置前無特殊倉儲費等優(yōu)勢，可用于氮氧化物去除。新型無釩基波紋板式脫硝催化劑脫硝性能好，環(huán)境友好，未來市場需求會越來越大，具有廣泛的應用前景和很好的社會環(huán)境效益。