低于150℃低溫SCR脫硝技術研究進展

以氨為還原劑的選擇性催化還原（SCR）技術是工業(yè)脫硝的主流技術。我國已形成在180～420℃（包含低溫和中高溫）范圍內(nèi)具有良好應用xiao果的SCR技術及其催化劑體系,但超低溫段（超低溫SCR脫硝通常位于"除塵-脫硫"工藝之后,具有煙氣組成簡單、能耗少、改造成本低等優(yōu)點,吸引了研究人員的廣泛關注。在簡要分析不同行業(yè)煙氣排放特征及治理現(xiàn)狀的基礎上,總結(jié)了150℃以下具有良好SCR活性的催化劑體系（錳基、釩基、鉻基和活性炭基）,對催化劑的抗水、硫、堿金屬和硝銨中毒性能進行了探討,并介紹了該領域近的一些中試/側(cè)線試驗研究進展情況,對這一技術的未來發(fā)展方向進行了展望。

工業(yè)源氮氧化物排放具有來源分布廣、煙氣組成復雜、工況波動大等特點，一定程度上增加了其治理難度。以水泥行業(yè)為例，其窯爐煙氣中含有大量的高黏性堿塵。若采用燃煤電廠中廣泛應用的中溫SCR脫硝技術，則在催化劑穩(wěn)定運行方面存在諸多挑戰(zhàn)，如容易發(fā)生孔道堵塞和堿金屬中毒等問題。除堿塵外，高濃度水汽、SO2以及Pb、Cd等重金屬離子也是干擾SCR的重要因素。

火電、水泥和鋼鐵是工業(yè)源氮氧化物排放多的三個行業(yè)，已采取一定的管控措施。如對火電和鋼鐵行業(yè)，我國執(zhí)行的是嚴格的超低排放標準（NOx小于50 mg/m3，標準狀況下，后同），水泥行業(yè)一些地方標準也開始要求氮氧化物排放不超過100 mg/m3。此外，玻璃、陶瓷、垃圾焚燒、燃氣鍋爐等與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P的行業(yè)也存在大量氮氧化物排放的問題[5]，若不加以嚴格控制，將會對社會的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生嚴重影響。

對于現(xiàn)有的煙氣治理，雖然建立了煙氣排放標準，但各種成本較低的非催化煙氣脫硝技術，如SNCR（選擇性非催化還原）、高分子脫硝、氧化吸收脫硝。其存在處理效率不夠高的問題，更為重要的是，這些技術在正常運行中會不可避免產(chǎn)生氨逃逸、臭氧泄漏等二次污染，存在一定隱患，使得煙氣污染物減排效果大大削弱。因此，使用煙氣凈化效率更高、性能更為可靠的SCR技術是未來工業(yè)源氮氧化物排放控制發(fā)展總的趨勢。

SCR技術在我國大部分工業(yè)領域還未得到完全應用，這一方面與政策法規(guī)的推動進度有關，更重要的是因為煙氣中含有大量干擾組分，使得SCR催化劑在真實工況條件下難以穩(wěn)定運行。

為了使SCR 技術能夠適用于不同行業(yè)的煙氣脫硝，一條理想途徑是對煙氣進行預處理，即脫硝前先除塵和脫硫。經(jīng)過這一環(huán)節(jié)后，煙氣組分相對“干凈”，行業(yè)間工況差別也變得更小。但此時煙氣溫度大幅下降，多在150℃以下甚至更低?？紤]到目前已開發(fā)的低溫脫硝催化劑工作溫度窗口多在180℃以上，為了與催化劑工作溫度相匹配，往往需要額外加裝預熱/換熱裝置，這無形中增加了脫硝的運行成本。因此，開發(fā)適應超低溫

超低溫SCR脫硝催化劑,NO和NH3在催化劑表面反應需要氧化還原位和酸性位。低溫條件下酸性位上NH3的吸附較為容易，而氧化還原位上的NH3和NO活化則相對困難。因此，要在超低溫條件下獲得良好SCR活性，催化劑必須具備優(yōu)異的氧化還原性質(zhì)，以促進吸附NH3質(zhì)子剝離形成NH2中間物種以及NO向NO2 轉(zhuǎn)化