选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

顾卫荣，周明吉，马 薇，王玉丽

（亿利资源集团有限公司，北京 100045）

进展与述评

选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

顾卫荣，周明吉，马 薇，王玉丽

（亿利资源集团有限公司，北京 100045）

选择性催化还原（SCR）是目前控制氮氧化物排放的主要技术，该技术具有选择性好、脱硝效率高、不造成二次污染等优点。本文对SCR技术及其催化剂进行了综述，重点介绍了钒钛催化剂、贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及沸石分子筛型催化剂的研究进展，并对国内外脱硝催化剂的工业化现状及催化剂的影响因素进行了分析，最后指出我国脱硝催化剂的发展应以提高催化剂寿命、开发新型催化剂（以复合金属氧化物催化剂和新型钒基催化剂为主）及新工艺为方向进行。

脱硝；选择性催化还原；氮氧化物；催化剂; 工业化

当今世界，随着大量燃料的燃烧、工业废气和汽车尾气的排放，使大气环境质量日趋恶化。在大气污染物中，最主要的是燃煤引起的污染，燃煤氮氧化物（NOx）污染控制是目前我国大气污染控制领域最紧迫的任务。2011年3月14日，全国人大审议通过了“十二五”规划纲要，首次将氨氮和氮氧化物列入约束性指标体系，要求分别减少10%，氮氧化物已经成为我国下一阶段污染减排的重点[1]。目前烟气脱硝技术有湿法脱硝和干法脱硝之分，主要有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等几类。其中气相反应法又分为3类：①电子束照射法和脉冲电晕等离子体法；②选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化性还原法和炽热碳还原法（SNCR）；③低温常压等离子体分解法。目前脱硝效率最高、最为成熟的技术是选择性催化还原（SCR）技术[2-3]。

本文对SCR技术及其催化剂进行了综述，重点介绍了钒钛催化剂、贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及沸石分子筛型催化剂的研究进展，并对国内外脱硝催化剂的工业化现状及催化剂的影响因素进行了分析，最后展望了我国脱硝催化剂的发展方向。

1 SCR技术介绍

SCR由美国Eegelhard公司开发，并于1959年申请了专利，而由日本率先在20世纪70年代对该方法实现了工业化[4]。SCR烟气脱硝装置采用选择性催化还原烟气脱硝工艺，在320～420 ℃和特定催化剂作用下，吹入NH3使NOx还原为N2和H2O，达到脱除NOx的目的。

1.1 SCR 脱硝机理

SCR脱硝机理是利用还原剂（NH3、尿素等）在催化剂作用下，选择性的与NOx反应生成N2和H2O。其反应方程式如下：

1.2 SCR 脱硝反应动力学模拟

SCR脱硝技术如采用传统的建立试验台进行试验，其工作量大、周期长、费用高、得到的数据有限，难以满足大型工程的需要[5]。计算流体力学（CFD）是基于数学方法建立单相或多相流动基本控制方程，利用数值方法对其进行求解的一门科学。CFD软件的引入除了传统的应用（计算流场、温度分布、氨分布等）外，还能够解决氨液滴蒸发以及灰粉颗粒分布等复杂问题。目前许多国家和公司致力于此项技术的研究，如丹麦的Force Technology、Flow Vision及美国的Airflow Sciences Corporation等、Adams B等[6]通过使用CFD软件对燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统进行了三维模拟，预测了NOx的还原以及SCR系统内流体的流动特性，优化了SCR烟气脱硝系统。Yoshiro Inatsune等[7]对我国宁海电厂4号炉SCR烟气脱硝系统进行了模拟，结果发现，CFD模拟能够满足脱硝率和逃逸率的设计要求，且与冷态模型结果吻合情况较好。林钢等[8]采用CFD对与烟气速度矢量方向控制密切相关的整流格栅结构进行了优化设计，结果发现，优化后的整流格栅，可以减小烟气速度矢量方向以及烟气飞灰中颗粒物的运动方向与竖直流通方向的夹角，可以减小烟气与飞灰颗粒物对催化剂层的冲蚀和堵塞作用，保持催化剂的活性和防止飞灰中的重金属粘附催化剂壁面导致催化剂层中毒。刘燕燕[9]将CFD引入到SCR系统的设计中，利用计算机的运算功能对SCR系统烟道内的流动情况进行模拟。结果发现，通过模拟使烟气和氨的分布均匀，并使进出口的压差变小，完善了SCR系统设计。CFD弥补和克服了传统方法的缺陷，缩短研发周期，还可获取大量局部、瞬时数据，有助于设计更为合理的烟气脱硝系统，是SCR脱硝技术的发展重点。

2 SCR脱硝催化剂的研究进展

催化剂是烟气脱硝的核心产品，其质量优劣决定了烟气脱硝效率的高低，在SCR脱硝技术中，催化剂至关重要，大部分脱硝过程中的费用也都来自催化剂的老化和还原剂的消耗。脱硝催化剂的投资通常占整个脱硝投资的40%～60%，而“十二五”期间烟气脱硝将给脱硝催化剂带来近200多亿元的新市场[10]，目前国内生产催化剂用的钛白粉制作技术被国外少数公司垄断，因此，研发具有自主知识产权的 SCR脱硝催化剂对我国烟气脱硝发展有重大意义。目前，常用催化剂包括钒钛催化剂、贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及沸石分子筛型催化剂。

2.1 钒钛催化剂

钒钛类催化剂在电厂脱硝中应用较多。该类催化剂主要有：V2O5/TiO2、V2O5-WO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2和V2O5-WO3-MoO3/TiO2等。将钒类催化剂负载在锐钛矿TiO2载体上，载体主要是为催化剂提供与反应物更大的接触面积。V2O5是催化剂中最主要活性成分和必备组分，为主催化剂，其价态、晶粒度及分布情况对催化剂的活性均有一定的影响。Phil[11]对SCR脱硝技术中V2O5/TiO2催化剂的作用机理研究表明：V2O5/TiO2催化剂中晶格氧既可以由V2O5提供，也可以由TiO2提供，当V2O5中的晶格氧消耗完时，TiO2会将自身的晶格氧转移给V2O5以保证SCR反应的继续进行，进而在钒和钛之间形成氧的桥梁。WO3和MoO3为催化剂中加入的少量物质，称作助催化剂，这种物质本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂的活性、选择性和热稳定性[12]。20世纪末，Najbar等[13]提出添加WO3到V2O5/TiO2催化剂可以增加催化剂的活性和热稳定性；Reddy等[14]提出添加WO3和MoO3助剂到钒钛催化剂。目前 V2O5/TiO2和 V2O5-WO3/TiO2已经相继实现商业化，由于V2O5-WO3/TiO2比 V2O5/TiO2更具活性和抗氧化，抗水中毒性，已经逐渐取代V2O5/TiO2。闫志勇等[15]通过浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂，考察催化剂在 SCR反应中的脱硝性能，结果发现，WO3的引入拓宽了催化剂的反应窗口，随着WO3含量增加，脱硝率略有上升，特别是在高温阶段。当WO3含量为8%时，催化剂具有最佳效果，在250～400 ℃范围内，NO脱除率都能达到95%以上，450 ℃时，脱硝率仍能达到 89.19%。Isabella等[16]利用V2O5-WO3/TiO2催化剂研究了NOx在SCR上的快速反应机理，发现在NOx还原过程中，首先是生成了亚硝酸盐，而NO的增加则有利于这种盐的生成，促进脱硝作用，最后才被还原为N2。目前此类催化剂国内很多高校和科研院所正在积极研发，但SCR设计方案及催化剂仍然由国外大公司提供和掌控，如美国的康美泰克（Cormetech）、德国的巴斯夫、KWH、奥地利的Austrian Energy Environment等。因此，研发具有高效的钒钛类催化剂对我国烟气脱硝发展有重大的经济意义。

2.2 贵金属催化剂

贵金属催化剂是研究较早的一类SCR催化剂。贵金属如Pt、Pd、Rh和Ag等以离子的形式与沸石中的Na、K、Ca等阳离子通过离子交换的方式负载到沸石上。此类催化剂在20世纪70年代作为排放控制类的催化剂发展起来，主要应用于汽车尾气净化器中。Yoon等[17]考察了焙烧温度与Ag/Al2O3脱硝性能的关系，结果发现，当反应温度低于300 ℃时，焙烧温度及Ag负载量越高，催化剂脱硝性能越好。当反应温度高于400 ℃时，Ag负载量越高催化剂脱硝性能越差。Masahide Shimokawabe等[18]研究了各种以A l2O3为载体的贵金属催化剂的催化效果，结果发现，Ag的催化活性大于Pt、Pd、Rh的催化活性；当反应温度在200～300 ℃，Ag/A l2O3含量为1%同时添加0.2%的Ba时，催化效果最好。Sung Su Kim等[19]以α-A l2O3和γ-Al2O3为载体添加Pt作为催化剂，结果发现，Pt/α-Al2O3催化活性较低，但其选择吸收性较高，而 Pt/γ-Al2O3催化活性较高，但其选择吸收性较低，通过复合α-Al2O3、γ-Al2O3载体，发现复合载体的催化剂在催化活性和选择吸收性均表现出优异的效果。Phuc等[20]以Pt/BaO/A l2O3为催化剂，研究Fe和Mn的加入对催化活性的影响，结果发现，Fe的加入导致催化剂的严重失活，分析原因可能是Fe与Ba的反应所致，而Mn在200～300 ℃加入时导致催化剂失活，但当反应温度为400 ℃时，可以促进NOx的吸收。贵金属催化剂具有较高的低温催化活性，但活性窗口较窄且成本高，不适合大规模固定源的NOx治理。因此，后来逐渐被金属氧化物催化剂所取代，目前只应用于低温条件下和汽车尾气中的NOx脱除。目前国际上生产尾气净化器的厂商主要有：德国的巴斯夫（通过兼并美国的安格）、美国的德尔福（与上海公司合资年产90万套三元催化转换器、120万套三元催化剂芯体）、日本的电装株式会社、比利时的优美科、英国的庄信万丰、日本NGK绝缘材料公司等。国内主要生产商为：无锡威孚立达（我国汽车尾气催化净化装置规模最大的供应商）、重庆海特（年产30万套汽车尾气净化消声器和年产350万平方米的陶瓷生产线各一条）、贵研铂业等。上述国际公司的产品产量占整个市场的95%左右，而且在我国都建立了合资或独资企业，而国内汽车厂所使用的催化剂中 80%左右都从这些厂家采购，因此国内贵金属催化剂具有很大的发展空间。

2.3 金属氧化物催化剂

金属氧化物催化剂主要包括V2O5、WO3、CuO、Fe2O3、MnOx、CrOx、NiO及MoO3等金属氧化物或其混合物，通常以 TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2及活性炭等作为载体。日本学者村上等[21]对众多金属氧化物进行研究后，对其活性及抗水毒化性进行了排序，结果发现：活性顺序为 V2O5≈Fe2O3≈CuO＞Cr2O3＞MnO2＞MoO3≈WO3；抗水毒化性顺序为Fe2O3＞V2O5＞Cr2O3＞MnO2＞WO3＞MoO3＞CuO。任晓光等[22]采用纳米级TiO2作为载体，负载不同质量比的NiO和Cr2O3，考察了不同负载比例的催化剂对 NO反应活性剂选择性的影响，结果发现，NiO-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性，NO的转化率都达到了 100%。其中，8%NiO-4%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性。赵海等[23]采用共沉淀法制备了铁锰铈复合金属氧化物催化剂，研究了不同温度下催化剂的催化活性，结果表明，在 250～450 ℃的温度范围内，以铁锰铈氧化物为主体的催化剂具有较高的SCR催化活性，且性能稳定，脱硝效率可达到90%以上。Wang等[24]采用共沉淀和煅烧法制备了铜镁铝复合氧化物催化剂，利用将铜加入到镁铝水滑石中对该催化剂催化活性有积极的影响，此催化剂在 260 ℃时效果最好。Li等[25]采用共沉淀法和浸渍法制备了钾锰镁铝复合氧化物催化剂，结果发现，适当引入K可有效的提高催化活性，而K主要通过K2Mn4O8引入，引入量为7.5%时催化效果最佳。从上述研究可以看出目前金属氧化物催化剂逐渐偏向复合金属氧化物催化剂发展，催化剂的功能性也越来越全面，催化活性通过复合得以提高，低温活性得以提高，因此复合金属氧化物催化剂将是 SCR脱硝催化剂未来发展的主要方向。

2.4 沸石分子筛型催化剂

近年来，以分子筛为载体的催化剂逐渐被应用于SCR脱硝技术中。分子筛用做催化剂是基于其特殊的微孔结构，其类型、热处理条件、硅铝比、交换的离子种类、交换度等都会影响其活性。目前常用的分子筛主要有ZSM-5、Y和β型，其中ZSM-5分子筛最为广泛。张泽凯等[26]选择孔径较大的β分子筛为载体，以硝酸铁、氯化铁和二茂铁等为前体，采用液相浸渍法制备了 Fe/β催化剂，并用于NH3-SCR反应。结果表明，以二茂铁为前体制得催化剂的活性明显优于硝酸铁和氯化铁前体，在60000 h－1空速条件下、150 ℃时NOx转化率即可达到50%，260 ℃可实现完全转化。胡艳妮等[27]采用USY分子筛为载体利用浸渍法负载 10%的醋酸锰并在500 ℃下焙烧制得的Mn/USY催化剂。结果表明，此催化剂在80～320 ℃范围内具有较高的催化活性；Fe、Ce的添加能提高Mn/USY催化剂的脱硝性能，且添加量不同，NO去除率不同，其中10%Mn-15%Ce/USY的脱硝性能最好。Choong-Kil Seo 等[28]以 ZSM-5 分子筛为载体制备Cu-ZSM-5-ZrO2催化剂，研究ZrO2的加入对催化性能的影响，结果发现，当 ZrO2的加入量为 10%～20%，Cu-ZSM-5-ZrO2催化剂用量为2%时，反应温度为200～300 ℃时脱硝效果最佳。Shi等[29]采用液体离子交换、等体积浸渍和固相离子交换制备了一系列 Fe-ZSM-5催化剂，并将其用于NH3选择性催化还原NOx（NH3-SCR）反应。结果表明，Fe-ZSM-5催化剂表面Fe物种可分为孤立Fe3+物种、低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3，各催化剂上NH3-SCR反应活性不同的根本原因是其表面Fe物种分布不同。分子筛催化剂以其自身的特殊优点已引起广泛的关注，并将在未来SCR脱硝技术中得到广泛的应用发展。

结合各类催化剂反应条件、脱硝率及特点，各类催化剂比较见表1不同SCR脱硝催化剂比较[30]。

3 SCR催化剂工业化现状

表1 不同SCR脱硝催化剂比较

“十二五”期间，我国火电厂脱硝市场容量约为1300亿元，年均市场容量约为260亿元。其中SCR催化剂的年均市场容量40～60亿元，2015年后的年均市场容量约为50亿元。伴随着我国火电厂“脱硝”改造，未来对脱硝催化剂的需求量会出现快速增长。2010年度，我国脱硝催化剂的市场规模约为4万立方米，到2015年度，我国脱硝催化剂的市场规模将增长到15万立方米，同比增长275%[31]。目前，我国的脱硝催化剂生产技术和原材料还依赖国外，催化剂价格十分昂贵，导致国内及集团公司所属燃煤电厂整体脱硝成本非常高，限制了烟气脱硝工作的发展。

3.1 国际SCR催化剂工业化现状

从20世纪70年代，SCR技术工业化以来，SCR脱硝催化剂就被日本、美国、德国等主要发达国家所垄断，表2为2011年国际主要SCR脱硝催化剂生产商及产能表[32]。

表2 国际主要催化剂生产厂商

日本的巴布科克日立（BHK），于1960年依靠自身技术开发了TiO2催化剂，并于1970年开始投入商业化运作，是世界上唯一一家同时拥有锅炉生产技术、催化剂生产技术、SCR系统设计技术以及CFD计算和流场模型建造技术的大型生产企业。拥有世界上最大的催化剂生产车间。SCR脱硝装置2010年度的全球市场份额为26%，位居世界第一。2000年进入中国市场，在福建建立华阳后石电厂（600 MW ×6），目前已有30多处发电厂的60余套发电机组（合计机组容量将近约4000万千瓦）。根据我国“十二五”规划，日立计划投资10亿元，希望到2015年度在我国脱硝催化剂的市场份额达到30%。日立平板式催化剂特点：高效率及长寿命、抗腐蚀性能高、抗飞灰堵塞、烟气压损低、通过多层催化剂模块的叠放SCR反应器结构紧凑、催化剂自主生产且供应稳定。日本的日挥触媒化成株式会社（CCIC），是一家专业生产工业催化剂的公司，是最早工业化生产脱硝催化剂的公司，同时也是脱硝催化剂最大的技术输出方，目前该公司的脱硝催化剂技术占世界60%。其特点是技术成熟，积累了30年的应用经验；作为世界上最早的脱硝催化剂研发、生产公司，始终不断的开发更新催化剂产品；脱硝效率高，设计体积小；耐磨损、抗中毒、催化剂寿命长；适用温度范围广。美国的Cormetech公司是由业界公认的领先者，是由康宁公司和三菱重工（MHI）共同创建的合资公司，它是基于二氧化钛的陶瓷蜂窝状催化剂领先制造商，目前已有800多套SCR系统安装了Cormetech技术公司SCR催化剂，机组总容量超过100000MW。陶瓷蜂窝催化剂的特点：高脱硝活性、高开孔率和高反应面积、低二氧化硫转换率和氨逃逸率、高机械性能和热性能、高抗中毒性等。德国的KWH公司是德国最大的蜂窝式催化剂供应商之一，催化剂技术世界领先，目前在欧洲市场占主导地位，具有20年以上生产SCR催化剂的经验，是一家集设计、制造、试验、安装和专利技术为一体的公司，目前已生产催化剂30000 m3，牌号主要有ZERONOX®和ZERONOX®D。丹麦的托普索（Topsoe）创立于1940年，是全球领先的多相催化剂供应商和技术供应商。1985年进入中国市场，目前仅在北京，已经有超过2000辆北京公交车的引擎上安装了托普索的催化剂。其SCR脱硝催化剂的牌号有DNX-HD、DNX-MD、DNX-ND、DNX-LD等，主要成分为V2O5-WO3/TiO2。其催化剂具有高达99%的氮氧化物脱除率，最低的氨损失；与一般SCR催化剂相比，活性增加20%以上；可用于高粉尘作业；低SO2氧化活性；低压降；低安装成本等特点。

3.2 我国SCR催化剂工业化现状

目前我国脱硝催化技术主要依靠进口，合作的范围主要包含：①SCR系统成套技术、关键工艺和关键设备；②针对旧机组改造的低NOx技术；③针对新建机组的非烟煤煤种的低NOx技术；④引进催化剂的生产技术、工艺；⑤更先进的新的脱硝技术。随着技术引进、消化吸收及产业化的发展，国内已经有7～8家具备一定产能的脱硝催化剂生产厂家，表3为2011年我国主要SCR脱硝催化剂生产商及产能表[30]。

成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司是目前国内最大、世界第二大，集研究、设计、制造、检验、服务脱硝催化剂为一体的高新技术企业，于2006年9月投产，引用德国KWH技术生产的蜂窝式催化剂质量、性能达到国际先进水平。其产品具有脱除率高，SO2/SO3耐腐蚀、抗冲击能力强，不易阻塞，再生比例高、使用寿命长等优点。中电投远大环保工程有限公司是国内已投运规模最大的烟气二氧化碳捕集装置、亚洲产能最大的脱硝催化剂制造厂。引进意大利TKC公司的SCR脱硝技术和美国Cormetech催化剂生产技术，开发出适合中国的脱硝催化剂，其产品主要是高活性蜂窝式催化剂，具有高开孔率、高比表面积和高活性；在同条件下，体积小、压降低；在同体积下，氨逃逸率和二氧化硫转化率低；适应高钙、高砷煤质、高灰煤质。产品规格为16～22孔催化剂，特别是18孔产品，开孔率高，内径大，特别适合高灰工况。北京国电龙源环保工程有限公司成立于1993年，是国内环保领域在大型燃煤锅炉脱硫、脱硝的龙头企业。截至2010年底，龙源环保在建脱硫、脱硝项目44个，总容量为5991.2万千瓦，其中脱硝2128万千瓦；投运脱硝项目装机容量884.5万千瓦；累计在建、投运脱硫装机总容量已突破 1亿千瓦，达到了1.2088亿千瓦。引进日本触媒化成催化剂生产技术，产品主要是蜂窝式催化剂，规格从15孔到45孔，具有活性高、脱硝效率高；二氧化硫氧化率低；氨的逃逸率低；抗中毒、抗磨损能力强；高度稳定性和耐用性；体积小，比表面积大，经济型好等特点。中天环保催化剂有限公司是由北京中天海创科技有限公司和香港巴斯夫环保催化剂有限公司共同投资建立，专业从事于烟气脱硝催化剂的设计、制造、检测的中外合资公司，2009年建成1条生产线，年产3500 m3蜂窝式催化剂，调试成功并投产，第2条生产线于2010年底建成，产能达到8000 m3。青岛华拓科技股份有限公司成立于2004年5月，引进SK能源株式会社的SCR脱硝催化剂生产技术，并建成产能为3000 m3SCR蜂窝式脱硝催化剂生产线，产品成分为V2O5-WO3/TiO2，具有脱硝效率高，SO2/SO3转换率小于1%等特点。

表3 我国主要催化剂生产厂商

3.3 催化剂及原材料的价格

表4为亿利资源集团有限公司2010年调查国内外生产商的不同类型催化剂得出的报价。

板式催化剂的单价比蜂窝式催化剂低，但由于蜂窝式催化剂比表面积高，蜂窝式催化剂用量较小，从脱硝装置中催化剂总价来看，二者价格相差不多。催化剂国产后价格大幅度下降，蜂窝式催化剂每立方价格从进口的超过 5万元人民币降到了不到4万元人民币。部分催化剂厂商的报价如表4。目前生产蜂窝式催化剂的原材料纳米级钛白粉主要靠进口，价格较贵，大多维持在每吨40000元人民币左右。

表4 催化剂价格

3.4 我国脱硝催化剂市场需求预测

目前我国已有一部分电厂机组安装了脱硝装置，而且脱硝技术也相当成熟，因此，当我国强制脱硝政策发布之后，可能不会像国外有一个“滞后期”。我国于2011年7月发布《火电厂大气污染物排放标准》通过200 mg/m3的氮氧化物排放新标准[33]。可以预计 2011年后（即“十二五”开始）将迎来 SCR烟气脱硝装置的建设高峰，具体见表5[34]所示。

从容量分析，在 2012年，由于新建机组和老机组改造造成脱硝催化剂需求量骤增，造成爆发式的增长，年需求量达到66640 m3。随着时间的推移，由于催化剂的添加和更换，催化剂的需求量还会有进一步的增长，在2018年到达峰值，达到113000 m3左右，之后随着老机组的改造完成，新建机组不断减少，初装催化剂量骤减，造成催化剂需求量大幅下降，从2021年后稳定在每年34520～59120 m3。而我国目前主要生产商的催化剂产能53000 m3，相对于市场需求仍有较大缺口，因此随着我国经济的快速发展，我国脱硝催化剂发展仍有较大空间。

表5 未来十五年我国脱硝催化剂市场需求预测

4 影响 SCR催化剂活性的因素及解决方法

造成SCR催化剂失活的原因有很多，既有运行工况的影响，也有烟气中各种有毒有害化学成分的作用。目前对催化剂失活的机理研究主要有以下几个方面。①催化剂的烧结。烧结导致的催化剂活性降低，是不能通过催化剂再生的方式恢复的，一般在烟气温度高于400 ℃时，烧结就开始发生。解决方法：适当提高催化剂中WO3的含量，可以提高催化剂的热稳定性，从而提高其抗烧结能力，降低锅炉负荷，从而降低锅炉温度，可直接提高抗烧结能力。②砷、钙、磷、碱金属中毒。煤烟气中含有砷、钙、磷、碱金属等，随着催化反应的进行会逐渐聚积，从而引起催化剂孔道的堵塞，使催化剂失活。

解决方法：采用物理化学方法减少煤烟气中砷、钙、磷、碱金属的含量，同时还可以通过改变催化剂的物理化学特性达到减小中毒的效果。③水的毒化。水在烟气中以气体的形式出现，水蒸气在催化剂表面的凝结，可加剧碱金属可溶性盐对催化剂的毒化，同时水蒸气会汽化膨胀，从而损害催化剂细微结构，导致催化剂的破裂。选择催化还原催化剂中毒是烟气脱硝过程中的关键问题，而中毒的原因是复杂并且各不相同。因此，根据锅炉特性、燃料特性以及飞灰成分对SCR脱硝系统进行优化设计，制定恰当的防止催化剂失活的措施，对延长催化剂寿命、降低能耗和生产费用具有重要意义。

5 SCR催化剂发展趋势

随着“十二五”规划首次将氨氮和氮氧化物列入约束性指标体系，大量设备将采用各种低氮氧化物燃烧技术和氮氧化物排放控制技术，从而对SCR技术和脱硝催化剂都提出了更多的要求。针对当前现状，我国SCR脱硝催化剂存在以下发展方向：①加强理论研究，研究具有自主知识产权的SCR脱硝催化剂，并对SCR脱硝技术进行改进，使其符合我国的现状；②提高催化剂寿命，目前SCR脱硝催化剂的使用寿命为3～5年，造成其运行成本和维护成本较高，因此提高催化剂的使用寿命对减小成本有重要意义；③加速复合金属氧化物催化剂的工业化，目前工业上依然以钒钛类催化剂为主，但复合金属氧化物催化剂的优越性显而易见，因此必须加快其工业化进程，从而实现SCR催化剂质的飞跃；④钒类催化剂自身的毒性问题可能使其应用在将来受到法律法规的限制，新型非钒基催化剂可能成为新的研究热点；⑤加快烟气脱硝示范工程的建设，广泛开展国际合作，在引进消化国外烟气脱硝技术的基础上，尽快实现烟气脱硝国产化，降低烟气脱硝的投资与运行费用。

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Research progress on selective catalytic reduction De-NOxcatalysts

GU Weirong，ZHOU Mingji，MA Wei，WANG Yuli
（Elion Resources Group，Beijing 100045，China）

Selective catalytic reduction (SCR) has been the mainstream technology to control em issions of NOx. This tecnology has numbers of advantages，such as extrodinary selectivity， high denitration and no secondary pollution. In this paper，the research progress of SCR and the catalysts was presented. The vanadium-titanium catalysts，noble metal catalysts，metal oxide catalysts and zeolite molecular were focused. The situation of the industrialization of the De-NOxcatalyst and the main factors of catalysts was analyzed. Finally the development of De-NOxcatalyst should be to improve the catalyst life，product the new catalysts (especially the mixed metal oxide catalysts and the new vanadium t-based catalysts) and new technology direction.

flue gas denitration; selective catalytic reduction (SCR); NOx; catalyst; industrialization

X 701

A

1000–6613（2012）07–1493–08

2012-04-30；修改稿日期：2012-05-21。

及联系人：顾卫荣（1969—），男，工程师，技术中心副总监，研究方向为能源化工、新材料。E-mail guweirong5258@163.com。