新型无钒基波纹板式脱硝催化剂技术探析

冯艳婷

（陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，西安 710100）

近年来，我国经济高速发展，但环境污染问题依然比较严重。我国NOx排放量已达到世界的10%[1]，它是大气污染物的主要成分之一，也是导致灰霾、酸雨及光化学烟雾等大气污染现象的重要因素之一[2-3]，因此，不断开发及更新高效合理的氮氧化物去除技术已经迫在眉睫。在众多的去除技术中，选择性催化还原技术（SCR）具有反应温度较低、净化率高、运行可靠、二次污染小、高效成熟等优势，成为国内外应用最广的氮氧化物去除方式[4-6]。而在SCR中，脱硝催化剂是整个技术的核心[7-8]，目前，市场脱硝领域共有蜂窝式、平板式和波纹式三种脱硝催化剂形式。这三大类催化剂装置主要成分均为V2O5-WO3/MoO3-TiO2，在300～400 ℃具有较高的脱硝催化活性和抗SO2中毒性能，但V2O5毒性较大，在2003年被原卫生部列为高危物品。将来换装时替换掉的催化剂会成为危废品，对环境造成污染，国内外目前没有较好的处理技术。废弃催化剂的处理也成为亟待解决的问题。因此，研发新型高效的无钒基脱硝催化剂具有较大的现实意义。

波纹板式脱硝催化剂结合了蜂窝式脱硝催化剂和平板式脱硝催化剂两者的生产优势及其自身产品优势，发展迅速，在脱硝行业里占据重要地位。无钒催化剂无毒且环境友好，引起人们的广泛关注。可将两者优势结合起来，将无钒催化剂引入波纹板式脱硝催化剂的生产过程，这对氮氧化物去除技术的发展来说是一次重大变革。

1 新型无钒基波纹板式脱硝催化剂生产技术

波纹板式脱硝催化剂生产工序为玻璃纤维压延→单元装配→浸渍→煅烧→模块化。在整个制造过程中，浸渍工序将带有催化活性的物质引入催化剂装置中，使催化剂具有很好的脱硝性能。在引进无钒催化剂活性物时，可以直接在浸渍工段引入，这样对整个生产工序影响较小。

一是不影响其他工序的各项生产技术控制，避免脱硝催化剂成品内部微裂纹损伤，保持无钒基活性物质的良好性能，产品成材率与合格率较高。二是不破坏波纹板式脱硝催化剂生产周期短的优势，整个生产周期小于20 h。

2 新型无钒基波纹板式脱硝催化剂产品特点

2.1 波纹板式脱硝催化剂特点

波纹板式脱硝催化剂采用特殊的材料和独特的制造工艺，具有波纹板式整体压延成型、高强度玻璃纤维抗热冲击能力强、独特三态孔结构、比表面积大、SO2氧化率低、抗中毒性高、单位体积质量小、应用温度范围宽、产品种类多等优势[3]。

2.2 无钒催化剂特点

无钒催化剂具有诸多优势。一是脱硝活性高，毒性物质含量低，废旧催化剂环境污染小；二是稳定性高，不需要加入其他活性物质来保证脱硝效率的稳定性；三是抗硫性高，催化剂对SO3的转化率低，形成堵孔失活的概率下降。

2.3 新型无钒基波纹板式脱硝催化剂产品特点

新型无钒基波纹板式脱硝催化剂结合了波纹板式脱硝催化剂和无钒催化剂的优势，在协同作用下，此新型脱硝催化剂具有产品种类多、脱硝效率高、活性成分无毒、不溶于水、温度范围宽、抗压强度高、SO2转化率低、耐磨性高、安装使用无须戴防毒面具、协同脱汞、再生过程不产生二次污染、无危废处置费且处置前无特殊仓储费等优势，可用于氮氧化物去除，是一种新型环境友好的脱硝处理装置。

3 新型无钒基波纹板式脱硝催化剂产品性能

3.1 脱硝催化剂SEM检测

无钒催化剂粉末和新型无钒基波纹板式脱硝催化剂的扫描电子显微镜（SEM）图如图1所示。由图1对比可以看出，波纹板上涂覆后的无钒催化剂粉末与无钒催化剂原粉均为大小不一的球形结构，无明显的变化。这说明波纹板式脱硝催化剂的生产工艺对无钒基活性物质的结构无影响，可以直接将其引入波纹板式脱硝催化剂生产工艺。

图1 无钒催化剂粉末和新型无钒基波纹板式脱硝催化剂SEM图

3.2 脱硝催化剂脱硝效率检测

选取4块150 mm×150 mm×500 mm的DRC50样品测试块进行脱硝效率检测，所得脱硝率如图2所示。

图2 新型无钒基波纹板式脱硝催化剂脱硝效率

由图2可以看出，催化剂单元在200 ℃的脱硝效率可超过80%，在250 ℃以上的温度，脱硝效率一直保持在90%以上，说明新型无钒基波纹板式脱硝催化剂具有很高的脱硝性能，可用于氮氧化物的去除。

4 新型无钒基波纹板式脱硝催化剂市场预测

近年来，清洁生产技术不断发展与进步，有毒有害原料（产品）替代品在研发、应用和推广等方面的发展也较为迅速。我国火电厂脱硝改造集中在2012-2014年，今后，除新装催化剂需求外，按照催化剂3～5年的使用寿命，2012年以来安装的烟气脱硝装置亦逐步进入脱硝催化剂的更换期，这就极大地增加脱硝催化剂的市场需求。很多脱硝催化剂已到使用寿命年限，有研究数据显示，今后，每年更换的废旧脱硝催化剂将达到25万m3。在此之前，废弃催化剂多数采用填埋处理。但是，其中所含的V2O5、WO3等有毒金属氧化物及使用过程中附着的重金属属于危废，不得随意填埋处理，必须依据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》对危险废物污染环境防治的特别规定进行申报处置。危废处置费用必须由催化剂的使用单位和脱硝工程公司（作为脱硝工程的实施和运行维护单位）来承担。这就极大增加了催化剂使用单位及脱硝工程公司的经济负担，各催化剂使用单位及脱硝工程公司就会尽量选择不含V2O5等危废物质的脱硝催化剂。因此，无论从环保政策要求还是催化剂经济使用方面来看，未来催化剂市场中对无钒催化剂的需求会越来越大。

5 结论

波纹板式脱硝催化剂生产工艺符合新型无钒基波纹板式脱硝催化剂的生产要求，生产工艺稳定，生产周期短。新型无钒基波纹板式脱硝催化剂结合了波纹板式催化剂和无钒催化剂的优势，具有产品种类多、脱硝效率高、活性成分无毒、不溶于水、温度范围宽、抗压强度高、SO2转化率低、耐磨性高、安装使用无须戴防毒面具、协同脱汞、再生过程不产生二次污染、无危废处置费且处置前无特殊仓储费等优势，可用于氮氧化物去除。新型无钒基波纹板式脱硝催化剂脱硝性能好，环境友好，未来市场需求会越来越大，具有广泛的应用前景和很好的社会环境效益。