1.背景
（元琛科技）氮氧化物(NOx)是大氣主要污染源之一，它能引發(fā)酸雨、光化學(xué)煙霧、地表水富營(yíng)養(yǎng)化等一系列破壞生態(tài)環(huán)境及危害人類健康的問(wèn)題。在其控制技術(shù)中，選擇性催化還原(SCＲ)技術(shù)因其脫硝效率高、技術(shù)成熟、無(wú)副產(chǎn)物生成，成為NOx減排的重點(diǎn)推薦技術(shù)。在電力行業(yè)中，SCR的一般布置方式為高灰段的布置，位于省煤器和空氣預(yù)熱器之間，高塵含量的煙氣很容易對(duì)催化劑造成磨損，造成催化劑活性降低，氮氧化物排放超標(biāo)。在水泥行業(yè)中，粉塵濃度高，有的甚至高達(dá)140g/Nm³，且粉塵粒徑小、硬度大，也極易造成催化劑的磨損。此外部分工況由于受到反應(yīng)器尺寸的限制，導(dǎo)致催化劑流速過(guò)快，極易造成催化劑的沖刷、磨損。為了更好適應(yīng)復(fù)雜的工況，脫硝催化劑的高機(jī)械強(qiáng)度成為了衡量其綜合性能的重要指標(biāo)之一。
2.技術(shù)創(chuàng)新
在SCR蜂窩式脫硝催化劑的生產(chǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的方法是通過(guò)添加玻璃纖維來(lái)增加催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。玻璃纖維的作用如混凝土中的鋼筋一般，主要承受應(yīng)力，防止催化劑開(kāi)裂與破損。玻璃纖維對(duì)脫硝催化劑的力學(xué)性能有很大影響。催化劑自身剛性小易受外力磨損，要獲得優(yōu)異的催化劑必須向載體中加入增強(qiáng)材料。玻璃纖維作為一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，具有耐熱、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是市場(chǎng)上應(yīng)用最廣的一種增強(qiáng)材料。在催化劑中，玻璃纖維主要起“骨架”支撐作用。當(dāng)有外力（如彎曲應(yīng)力、沖擊應(yīng)力）作用在催化劑上時(shí)，催化劑載體材料會(huì)把所受外力傳遞到每一根玻璃纖維束上，從而將外力分散，提高催化劑的性能。大量實(shí)驗(yàn)表明隨著催化劑中玻璃纖維用量的增加，催化劑的耐磨強(qiáng)度出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。即在一定范圍內(nèi)，玻璃纖維的量越大，催化劑的機(jī)械強(qiáng)度越大。但是對(duì)薄壁催化劑，玻璃纖維量越大，催化劑泥料擠出成型越困難，所以現(xiàn)在市場(chǎng)上，薄壁催化劑的機(jī)械強(qiáng)度只能達(dá)到常規(guī)值的60%，因此雖然薄壁催化劑性價(jià)比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于厚壁催化劑，但是由于其在使用過(guò)程中極易磨損，其應(yīng)用范圍受到了很大限制，所以設(shè)計(jì)研發(fā)出一種能滿足薄壁生產(chǎn)的高強(qiáng)度催化劑有重大意義。
在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，我司研發(fā)人員通過(guò)在超細(xì)晶形的鈦白粉中引入Si、Ba離子等特定的耐磨成分，煅燒過(guò)程中來(lái)實(shí)現(xiàn)晶格摻雜、晶格滲透，從而提高催化劑的耐磨強(qiáng)度。在原有的生產(chǎn)工藝中，我們使用10um～20um銳鈦礦型的TiO2粉末為載體，除加入活性物質(zhì)、助催化劑、玻璃纖維、紙漿棉、脫模劑、粘結(jié)劑等輔料外，再加入1um～3um富含硅和鋇離子的特定物質(zhì)，通過(guò)共混法生成均質(zhì)泥料，然后通過(guò)陳腐、過(guò)濾預(yù)擠出、擠出、一次干燥、二次干燥、煅燒等工序形成單體。整體實(shí)驗(yàn)過(guò)程分別以玻璃纖維用量、Si、Ba離子含量作為變量，通過(guò)正交試驗(yàn)法來(lái)對(duì)催化劑強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)和大量數(shù)據(jù)表明，在減少玻璃纖維用量的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)控Si和Ba離子的含量，催化劑的強(qiáng)度和耐磨性能均達(dá)到了高玻璃纖維用量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，且均在薄壁和高孔催化劑上得到了驗(yàn)證，既保證了耐磨性能又增加了擠出的順暢度。
3.應(yīng)用案例
元琛科技與中國(guó)聯(lián)合工程有限公司合作的陜西興化130t/h流化床鍋爐煙氣超低排放改造項(xiàng)目，催化劑的耐磨性能得到了很好的應(yīng)用。此工程采用SNCR+SCR脫硝工藝，以氨水為還原劑。SCR反應(yīng)器布置在鍋爐上級(jí)省煤器和下級(jí)省煤器煙道之間，煙氣垂直流向催化劑。無(wú)SCR反應(yīng)器煙氣旁路。每臺(tái)爐設(shè)置一臺(tái)反應(yīng)器。反應(yīng)器安裝飛灰吹掃裝置，采用聲波吹灰器。由于含塵量和反應(yīng)器尺寸的限制，我司為其設(shè)計(jì)的18孔蜂窩式脫硝催化劑孔內(nèi)流速達(dá)到9.1m/s。2018年7月份運(yùn)行至今，目前催化劑性能穩(wěn)定，且結(jié)構(gòu)完整，無(wú)明顯磨損情況。此外，我司與湖南安普諾環(huán)?？萍加邢薰竞献鞯闹幸泵利愒茻犭娬惧仩t煙氣脫硝超低排放技改工程項(xiàng)目，為三臺(tái)11萬(wàn)煙氣量鍋爐，每臺(tái)爐設(shè)置1臺(tái)反應(yīng)器，粉塵含量30g/Nm3,也因受到反應(yīng)器尺寸限制，我司為其設(shè)計(jì)的18孔蜂窩式脫硝催化劑孔內(nèi)流速最高達(dá)到11m/s，2018年8月份運(yùn)行至今，目前排放均在協(xié)議范圍內(nèi)，且催化劑外觀良好。
