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燃煤电厂烟气脱硝催化剂再生技术研究进展

电力科技与环保 2025年第1期41卷 69-76页

作者：王霂晗宋绍伟龙源(北京)碳资产管理技术有限公司北京100034 国家能源投资集团有限责任公司北京100010

燃煤电厂为控制NOx排放而普遍采用选择性催化还原法,每年产生大量的废脱硝催化剂,应优先选择再生。再生过程一般包括物理清灰、水清洗、化学清洗、活性补充和焙烧等工序,其中清洗去除毒性元素是最重要的环节。本文对比了溶液清洗法、热... 详细信息

燃煤电厂为控制NOx排放而普遍采用选择性催化还原法,每年产生大量的废脱硝催化剂,应优先选择再生。再生过程一般包括物理清灰、水清洗、化学清洗、活性补充和焙烧等工序,其中清洗去除毒性元素是最重要的环节。本文对比了溶液清洗法、热(还原)方法、微生物浸出等不同方法的毒性元素去除效果,得出各种方法的优缺点和适用范围,以提高毒性元素去除方法的针对性。(1)溶液清洗法是目前的主流工厂化再生方法,主要包括水洗、酸洗、碱洗3种,三者单独或者组合后可以实现碱(土)金属100%去除,但会引起催化剂V、W组分不同程度的流失。(2)盐溶液、表面活性剂、电泳等清洗方法是溶液清洗法的重要补充,主要用于催化剂特定重金属(Pb、Hg等)或者类金属(As)的清洗去除,可以实现毒性物质的高效去除,引起的V、W组分流失较少。(3)热再生方法可加热去除铵盐,热还原再生方法则可以去除催化剂表面与金属结合的硫酸盐,二者均可应用于燃煤电厂现场再生。(4)微生物再生环境友好,反应条件相对温和,是最具应用前景的失活脱硝催化剂再生方法,但目前应用案例较少,需要突破规模化瓶颈。催化剂失活是复杂烟气成分和运行条件共同作用的结果,具体再生方法应根据失活类型和失活程度进行优选或组合。

关键词：脱硝催化剂酸洗再生碱洗再生热(还原)再生微生物再生

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燃煤电厂脱硝催化剂宽负荷运行的现状与发展

中国电机工程学报 2022年第23期42卷 8415-8430页

作者：马子然周佳丽马静赵春林林德海李歌王宝冬北京低碳清洁能源研究院北京市昌平区102211

随着“碳达峰、碳中和”3060目标的推进,燃煤电厂深度调峰辅助新能源消纳利用成为目前电力行业发展的趋势。机组低负荷运行对脱硝系统带来了巨大挑战,常规选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂由于活性较低,且... 详细信息

随着“碳达峰、碳中和”3060目标的推进,燃煤电厂深度调峰辅助新能源消纳利用成为目前电力行业发展的趋势。机组低负荷运行对脱硝系统带来了巨大挑战,常规选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂由于活性较低,且其易在低温运行过程中受硫酸氢铵(ammonium bisulfate,ABS)的沉积而快速失效,无法满足低负荷下安全投运。宽温脱硝催化剂可实现脱硝系统在240~420℃宽温区间经济、安全投运,是一种新型的低成本全负荷脱硝技术,对提高机组灵活性具有重要意义。该文梳理了电力行业脱硝催化剂的宽负荷运行问题,总结了国内外宽温脱硝催化剂研发、改进及产业化应用情况,针对其应用遇到的瓶颈及适配的工程技术进行了分析。结合宽温脱硝催化剂的应用现状并预测未来的发展趋势,可为该技术在电力行业的大规模推广应用提供一定的参考。

关键词：深度调峰燃煤电厂宽温脱硝催化剂应用

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负载型钒钛脱硝催化剂酸化处理与性能

化工学报 2013年第4期64卷 1249-1255页

作者：李俊杰牟洋杨娟余剑段正康许光文熊北辰中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 湘潭大学化工学院湖南湘潭411105 沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 北京十一学校北京100170

以商业TiO2为载体,采用浸渍法制备了V2O5-WO3-TiO2/SO24-催化剂,考察了硫酸酸化载体TiO2的顺序及硫酸酸化量对氨气选择性催化还原NO活性的影响,采用XRD、BET、FT-IR、TG-DTA、TPD等手段对催化剂进行了表征。BET表征结果表明,随着酸化处... 详细信息

以商业TiO2为载体,采用浸渍法制备了V2O5-WO3-TiO2/SO24-催化剂,考察了硫酸酸化载体TiO2的顺序及硫酸酸化量对氨气选择性催化还原NO活性的影响,采用XRD、BET、FT-IR、TG-DTA、TPD等手段对催化剂进行了表征。BET表征结果表明,随着酸化处理的用酸量增大,催化剂表面积降低;但FT-IR、TG结果表明,增大酸化处理用硫酸量提高了硫酸根与钨之间的电子交互作用。程序升温的活性测试结果表明,硫酸酸化处理对催化剂活性具有促进作用,结合NH3-TPD表征证实了具有酸化处理程序制备的催化剂可以增强表面酸性位,从而使催化剂具有高活性。

关键词：脱硝催化剂 V2O5-WO3-TiO2 选择性催化还原酸化

废钒-钛系脱硝催化剂回收利用策略与技术进展

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材料导报 2021年第15期35卷 15001-15010页

作者：王宝冬刘子林林德海曹子雄何发泉路光杰肖雨亭北京低碳清洁能源研究院北京102211 北京国电龙源环保工程有限公司北京100039 江苏龙源催化剂有限公司宜兴214201

我国以煤为主的能源结构以及日趋严格的氮氧化物排放标准催生了选择性催化还原法(SCR)脱硝技术的广泛应用,由于化学失活或物理结构破损等导致大量的废弃脱硝催化剂产生,造成严重的环境污染。然而,SCR催化剂的主要成分钒、钨、钛等有价... 详细信息

我国以煤为主的能源结构以及日趋严格的氮氧化物排放标准催生了选择性催化还原法(SCR)脱硝技术的广泛应用,由于化学失活或物理结构破损等导致大量的废弃脱硝催化剂产生,造成严重的环境污染。然而,SCR催化剂的主要成分钒、钨、钛等有价金属具有重要的经济和战略价值。随着SCR催化剂的广泛使用,脱硝领域将面临严峻的环境污染和资源浪费问题。针对从废SCR催化剂回收TiO_(2)、WO_(3)、V_(2)O_(5)等金属元素,目前主要有酸法、碱法或氯化法等主要回收技术路线。在此过程中,通过化学反应,催化剂中钒、钨、钛等金属转变为其他形式化合物或进入到液相,再经过氧化、水解、结晶及煅烧等反应过程,实现产物分离以及产品性能提升的目的。回收的TiO_(2)既可以作为催化剂的载体,也可以用作涂料、光催化剂等其他材料;WO_(3)、V_(2)O_(5)、MoO_(3)等可以直接作为原料用于脱硝催化剂再生或制备中,也可用于生产其他化工产品。从我国特有的煤电局面,以及钒、钨、钛冶金工业为基础,以资源循环利用的未来绿色化工为理念,从废脱硝催化剂的成分及原料性质出发,建议因地制宜、因时制宜及因材制宜地选择技术路线和生产。通过冶金和化工过程回收其有价金属,从强化工艺、高效回收利用、清洁生产三个方面考虑,探索低温反应降低能耗,减少酸碱用量、水耗,缩短工艺流程,提高产量和品质,从而优化整合出一套适合于废SCR脱硝催化剂回收的工艺,实现脱硝催化剂“生产-再生-回收”绿色循环。本文归纳了废钒-钛系脱硝催化剂回收的研究进展,分别对酸法、碱法和氯化法回收钛白,以及钒-钨分离提纯工艺等进行介绍,分析了废脱硝催化剂回收面临的问题并展望其前景,以期为开发出一套高效清洁的废脱硝催化剂回收技术提供参考。

关键词：脱硝催化剂回收选择性催化还原钛白钒钨

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几种酸在废弃脱硝催化剂中提钒效果的比较

中国有色金属学报 2016年第10期26卷 2230-2237页

作者：李力成王磊赵学娟钱祺宋珊珊李小保南京林业大学化学工程学院南京210037 南京工程学院材料工程学院南京211167

对比盐酸、硫酸、硝酸和草酸等几种常规酸对废弃脱硝催化剂活性组分五氧化二钒(V_2O_5)的提取效果,并考察酸的种类、浓度以及提钒温度对提钒效果的影响。结果表明:盐酸的提钒效果最佳,可将V_2O_5含量降至0.191%(质量分数),几种酸的提钒... 详细信息

对比盐酸、硫酸、硝酸和草酸等几种常规酸对废弃脱硝催化剂活性组分五氧化二钒(V_2O_5)的提取效果,并考察酸的种类、浓度以及提钒温度对提钒效果的影响。结果表明:盐酸的提钒效果最佳,可将V_2O_5含量降至0.191%(质量分数),几种酸的提钒效果由大到小的顺序依次为盐酸、草酸、硫酸、硝酸。其次,硫酸的浓度对其提钒量影响最大,浓硫酸的效果是稀硫酸的2.8倍;而处理温度则对草酸的提钒效果影响最为显著,室温下草酸较高温少提取58.4%的V_2O_5。Uv-vis结果显示:V_2O_5经盐酸、硫酸以及草酸提取后,在浸渍液中出现(VO)^(2+)的低价钒离子,这有利于提升酸的提钒效果。此外,酸处理对样品的比表面积影响较为显著,经浓草酸处理比表面积可恢复至60.8 m2/g,相比原有废弃催化剂的提升39.6%。

关键词：脱硝催化剂酸提钒 (VO)^2+

失活V2O5-WO3/TiO2 SCR脱硝催化剂的再生方法

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硅酸盐学报 2019年第7期47卷 916-923页

作者：周凯李国波陆斌王圣张亚平滕玉婷李娟国电环境保护研究院有限公司南京210031 东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

针对模拟钙中毒的商业V2O5-WO3/TiO2选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,选用络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、表面活性剂十二烷基苯磺酸(LAS)两种清洗剂配合超声波震荡方法对其进行清洗再生,并结合活性测试以及多种表征手段,研究清洗剂浓度及组... 详细信息

针对模拟钙中毒的商业V2O5-WO3/TiO2选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,选用络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、表面活性剂十二烷基苯磺酸(LAS)两种清洗剂配合超声波震荡方法对其进行清洗再生,并结合活性测试以及多种表征手段,研究清洗剂浓度及组配方式和清洗时间对钙中毒催化剂的活性恢复及物化性能变化的影响。结果表明:0.01 mol/L的EDTA水溶液辅助超声波震荡清洗30 min取得较好的再生效果,清洗再生后的催化剂脱硝活性在400℃达到85%以上,恢复到新鲜催化剂活性的近90%,并且CaSO4的去除率达到92%以上,钒和钨的残余率分别为99.4%和98.3%。此外,增加少量的LAS可以微弱地提升CaSO4的去除率和催化剂的脱硝活性。清洗再生机理研究表明,EDTA可以较好地恢复催化剂的微孔结构、去除表面条带状硫酸钙涂覆层、恢复催化剂表面Lewis酸位以及1 680 cm-1处的Br?nsted酸位。EDTA和LAS均可以有效提高催化剂的氧化还原能力。

关键词：选择性催化还原脱硝催化剂钙中毒再生机理

1000MW燃煤电厂钒钛系脱硝催化剂失活原因分析

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浙江大学学报（工学版） 2015年第3期49卷 564-570页

作者：陈艳萍吴思明卢慧剑魏博伦何奕施耀浙江大学化学工程与生物工程学系工业生态与环境研究所浙江杭州310027 国电浙江北仑第一发电有限公司浙江宁波315800

以某燃煤电厂1 000 MW发电机组选择性催化还原(SCR)装置使用前和运行25 000h后的烟气脱硝催化剂为研究对象,对催化剂进行脱硝活性测试,同时应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析、比表面积和孔容(BET)分析、X射线荧光光谱(XRF)分析、... 详细信息

以某燃煤电厂1 000 MW发电机组选择性催化还原(SCR)装置使用前和运行25 000h后的烟气脱硝催化剂为研究对象,对催化剂进行脱硝活性测试,同时应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析、比表面积和孔容(BET)分析、X射线荧光光谱(XRF)分析、傅里叶红外(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析进行表征分析,探讨催化剂失活机制.结果表明:活性检测375℃下运行后催化剂的脱硝效率(46%)和比表面积(40m2/g)相对于新鲜催化剂(84%,49m2/g)都有所下降,同时表面的活性钒V5+和化学吸附氧Oα由56%和34%分别下降至46%和24%,并且有大量盐类沉积及少量活性组分的损失,SEM和XRD的结果表明运行后催化剂表面存在严重烧结现象.因此,催化剂表面的烧结、还原能力的下降、盐类沉积以及活性组分的挥发都与催化剂活性下降有关.

关键词：燃煤电厂选择性催化还原脱硝催化剂失活机理表面性质

金属硫酸盐与氧化物助剂对SCR脱硝催化剂性能的影响

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化工学报 2013年第9期64卷 3220-3227页

作者：牟洋杨娟余剑郭凤刘云义许光文中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国矿业大学化学与环境工程学院北京100083

通过分步浸渍法制备了一系列以碱土金属或过渡金属为助剂,低钒含量的V-Mx(SO4)y-W/Ti及V-MxOy-W/Ti催化剂,对负载相同金属离子硫酸盐及氧化物的催化剂性质进行了对比考察。通过选择性催化还原(SCR)反应对催化剂进行活性评价,结果显示,... 详细信息

通过分步浸渍法制备了一系列以碱土金属或过渡金属为助剂,低钒含量的V-Mx(SO4)y-W/Ti及V-MxOy-W/Ti催化剂,对负载相同金属离子硫酸盐及氧化物的催化剂性质进行了对比考察。通过选择性催化还原(SCR)反应对催化剂进行活性评价,结果显示,负载某金属硫酸盐比相应氧化物助剂的催化剂活性好。负载钴离子的催化剂具有良好的低温活性,进而对负载钴离子的催化剂进行了抗硫抗水性能测试,并借助XRD、NH3-TPD、H2-TPR、TG、BET对负载不同金属硫酸盐及氧化物助剂的催化剂进行了表征,揭示了活性好的催化剂(如负载CoSO4的催化剂)通常具有较多的表面酸及较好的低温还原能力。

关键词：金属硫酸盐助剂金属氧化物助剂碱土金属过渡金属脱硝催化剂选择性催化还原

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固定源氨选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

中国环境科学 2023年第5期43卷 2161-2170页

作者：熊尚超钟若兰周诗雨王欣雨欧洪君西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

固定源NH_(3)选择性催化还原(NH_(3)-SCR)脱硝技术是目前最有效的固定源氮氧化物排放控制技术.催化剂是NH_(3)-SCR脱硝技术的核心,其中,金属氧化物催化剂的应用最为广泛.国内外学者就固定源NH_(3)-SCR金属氧化物催化剂反应活性及其中毒... 详细信息

固定源NH_(3)选择性催化还原(NH_(3)-SCR)脱硝技术是目前最有效的固定源氮氧化物排放控制技术.催化剂是NH_(3)-SCR脱硝技术的核心,其中,金属氧化物催化剂的应用最为广泛.国内外学者就固定源NH_(3)-SCR金属氧化物催化剂反应活性及其中毒机制进行了大量研究和探索.本文梳理了钒基、锰基、铈基、铁基以及铜基等固定源NH_(3)-SCR催化剂体系的研究进展,总结了对催化剂活性具有毒害作用的二氧化硫、碱金属和重金属的中毒机制及耐毒对策,并对目前存在的问题作出思考,进一步展望了未来固定源NH_(3)-SCR脱硝技术的发展趋势.

关键词：固定源 NH_(3)-SCR 脱硝催化剂中毒机制耐毒对策