【摘要】：環(huán)境治理已經(jīng)成為當(dāng)今社會工作的重中之重,而NO_X的控制又是環(huán)境治理中的一項難點和重點。選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)是目前國際范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可的一種煙氣脫硝技術(shù),催化劑是該技術(shù)的核心,目前工程中常見的催化劑是V_2O_5-WO_3/TiO_2催化劑。該催化劑尚存在著一些問題:活性窗口溫度較高,高溫高塵的布置方式會對催化劑產(chǎn)生不利影響;主要活性組分釩及其化合物屬于有毒物質(zhì);價格昂貴。因此開發(fā)低溫高效、價格低廉、環(huán)境友好的商用SCR脫硝催化劑是近年來煙氣脫硝領(lǐng)域的熱點。本文以菱鐵礦粉末為研究對象,通過混合法壓片成型、摻雜Mn改性、摻雜Ce改性、Mn-Ce共摻雜等手段制備一系列壓片成型改性菱鐵礦SCR脫硝催化劑,研究在中低溫條件下催化劑脫硝性能的變化并以此模擬全尺寸蜂窩狀成型SCR脫硝催化劑的脫硝效果。通過混合法蜂窩狀成型、摻雜Mn改性、改變煅燒溫度、改變前驅(qū)體等一系列手段制備蜂窩狀成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑,研究在中低溫條件下蜂窩狀催化劑的脫硝活性。結(jié)合BET、XRD、NH_3-TPD等表征手段,研究不同條件下制備的壓片成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑和蜂窩狀成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑表面結(jié)構(gòu)、晶型結(jié)構(gòu)、表面酸性等性質(zhì)。主要結(jié)論如下:對于壓片成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑而言,催化劑的低溫脫硝活性隨著Mn摻雜量的增加而顯著提升。結(jié)合BET、XRD和NH_3-TPD等表征結(jié)果可知,Mn的摻雜能夠有效提高催化劑的比表面積,降低結(jié)晶度,對表面酸性的影響不大。壓片成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑在不同反應(yīng)溫度下的抗硫性不同,該催化劑在反應(yīng)溫度270℃下的中毒程度弱于反應(yīng)溫度210℃下的中毒程度。摻雜Ce元素對催化劑低溫脫硝效率有一定作用。依據(jù)BET、XRD、NH3-TPD表征分析表明,Ce的摻雜能夠使催化劑的比表面積更大、結(jié)晶度降低、表面酸性更強(qiáng)。研究Mn-Ce共摻雜壓片成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑發(fā)現(xiàn),Mn的摻雜量為3%、Ce的摻雜量為1%時催化劑的低溫脫硝活性最好。通過XRD、NH_3-TPD表征分析的結(jié)果可知,該配比制備的催化劑具有最大的比表面積、最低的結(jié)晶度和最強(qiáng)的表面酸性。與此同時,Mn和Ce的協(xié)同作用也對催化劑脫硝活性產(chǎn)生積極影響。對于蜂窩狀成型催化劑而言,煅燒溫度在450~550℃范圍內(nèi)催化劑的脫硝效率受煅燒溫度的影響不大。根據(jù)BET和XRD分析結(jié)果,這可能是由于煅燒中有機(jī)物分解產(chǎn)生氣泡增大比表面積的有利因素和煅燒中活性成分結(jié)晶的不利因素綜合產(chǎn)生的結(jié)果。摻雜Mn元素能夠有效提高蜂窩狀成型菱鐵礦SCR脫硝催化劑的低溫活性,這是由于催化劑中的TiO_2具有較大的比表面積,摻雜Mn元素提高了載體上的活性物質(zhì)負(fù)載量。結(jié)合BET、XRD、NH_3-TPD分析可知,摻雜Mn改性有利于增大催化劑的比表面積、降低結(jié)晶度、增加表面酸性。采用不同前驅(qū)體制備的蜂窩狀成型改性菱鐵礦SCR脫硝催化劑脫硝活性具有較大差別,前驅(qū)體為硝酸錳的蜂窩狀成型催化劑具有更好的脫硝活性,可能是由于硝酸錳比乙酸錳具有更高的溶解度且易熱解為錳氧化物。結(jié)合BET、XRD、NH_3-TPD分析可知,前驅(qū)體為硝酸錳的蜂窩狀成型改性菱鐵礦SCR脫硝催化劑具有更大的比表面積、更低的結(jié)晶度和更強(qiáng)的表面酸性,這與提升催化活性的機(jī)理相一致。蜂窩狀成型改性菱鐵礦SCR脫硝催化劑在實際工程中的脫硝活性在很大程度上受煙氣進(jìn)出口溫度的影響。這主要是由于較高的溫度會使硫酸銨鹽分解,降低SO_2對催化劑的毒化作用。
【圖文】：

第一章 緒論為常見的燃燒過程控制技術(shù)�？諝夥旨壢紵幕驹硎歉鶕�(jù)料燃燒過程分為兩個階段（主燃區(qū)和燃盡區(qū)），如圖 1-1（左）5＜過量空氣系數(shù) α＜0.95）送入燃燒器主燃區(qū)，使燃料進(jìn)入燃區(qū)，導(dǎo)致主燃區(qū)溫度上升氧濃度降低，燃料中的碳未能充分氧氣反應(yīng)生成大量的 HN、HCN、CN、NH3和 NH2等還原性物質(zhì)氧化物的還原；然后將燃盡風(fēng)（過量空氣系數(shù) α＞1）在合適的燃料完全燃燒的目的。在工程應(yīng)用中主燃區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)、會影響空氣分級燃燒的實際效果[26]。

（c）低溫低塵布置方式圖 1-2 SCR 反應(yīng)器的三種布置方式溫高塵布置：如圖 1-2（a）所示，該法是將反應(yīng)器設(shè)置在鍋爐的省煤器的煙氣已通過空氣預(yù)熱器的處理，催化脫硝反應(yīng)的溫度在 350℃左右。要優(yōu)點是煙氣溫度在 300-400℃之間，常用的脫硝催化劑在此溫度區(qū)間內(nèi)點是煙氣未經(jīng)脫硫和除塵處理，其中含有大量會導(dǎo)致脫硝催化劑中毒的會大大縮短催化劑的使用壽命。溫低塵布置：如圖 1-2（b）所示，該法將反應(yīng)器布置在空氣預(yù)熱器前端內(nèi)的煙氣已經(jīng)過除塵器的處理。該布置方式有效的預(yù)防了煙氣中的飛灰的影響以及對反應(yīng)器的磨損與堵塞，其缺點是除塵器的工作溫度無法達(dá)而除塵效率不高，而且煙氣中還含有大量的二氧化硫，生成的鹽類物質(zhì)劑中毒，，因此無法大規(guī)模推廣。溫低塵布置：又稱為后置式布置，如圖 1-2（c）所示。該方法將煙氣先
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X701;TQ426

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2669041