非電行業煙氣氮氧化物催化凈化＊

韓璐蓬，張登松

上海大學 理學院化學系，上海 200444

氮氧化物(nitrogen oxides, NOx)是主要的大氣污染物之一，不僅威脅人體健康，而且是造成霧霾、酸雨、光化學煙霧的主要原因[1-3]。隨著人們對美好生活環境的向往，NOx減排成為大氣污染控制的緊要任務。“十三五”期間，我國加速燃煤電廠脫硝裝置的改造工程，截至2020年底，全國燃煤電廠完成超低排放和節能改造9.5億kW，占全國燃煤電廠總裝機的76%左右。隨著火電行業煙氣NOx持續減排，鋼鐵、有色/化工、水泥等非電行業煙氣NOx排放占比逐年上升，非電行業脫硝已經成為繼火電實現超低排放后的國家重大戰略需求。2022年，國務院印發的《“十四五”節能減排綜合工作方案》提出推進鋼鐵、水泥、焦化行業及燃煤鍋爐超低排放改造：“到2025年，完成5.3億噸鋼鐵產能超低排放改造，大氣污染防治重點區域燃煤鍋爐全面實現超低排放”。因此，現階段非電行業煙氣NOx減排是排放控制的重中之重。

選擇性催化還原(SCR)是最有效的NOx凈化技術，通常采用NH3作為還原劑催化還原NOx生成N2和H2O[4-5]。SCR主要反應方程式為4NH3+4NO + O2→ 4N2+ 6H2O和2NH3+ NO + NO2→2N2+ 3H2O，前者稱為“標準SCR”反應，后者稱為“快速SCR”反應，后者的反應速率是前者的10倍以上[6]。目前，商業V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化劑已經廣泛應用于燃煤電廠的脫硝系統中。由于非電行業煙氣溫度較低(＜300 ℃)，商業釩基催化劑較窄的溫度窗口(300～400 ℃)很難應用于非電行業煙氣的脫硝過程。此外，鋼鐵、水泥等非電行業煙氣含有酸性氣體、堿性物質以及重金屬等雜質易導致催化劑中毒失活。當煙氣含SO2時，催化活性位易被硫化且生成的NH4HSO4覆蓋催化劑活性位，導致催化劑中毒失活。……