常州江苏大学工程技术研究院
Changzhou Engineering and Technology Institute of Jiangsu University
火力发电是我国电力行业的主要来源,其发电量占据我国总发电量的70%以上。而燃煤电厂烟气中产生的氮氧化物(NOx)和硫氧化合物(SOx)是臭氧、PM2.5等大气污染物的重要前体物,是造成严重臭氧污染和雾霾天气的主要污染源之一。随着环保法规日趋严格,超低排放已成为共识。因此,有效控制燃煤电厂烟气中NOx和SOx排放是大气污染控制的重要组成部分,契合“打好污染防治攻坚战”这一国家重大战略需求。
目前,国内广泛应用的燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术有:炭基催化脱硫脱硝法、脉冲电晕法脱硫脱硝技术、CuO吸附法脱硫脱硝技术。其中,CuO吸附法脱硫脱硝技术因工艺成熟、处理效果稳定,是最普遍采用的燃煤电厂烟气NOx和SOx控制技术。但是该技术具有一定的局限性,与传统工业处理方式相类似,在处理过程中,吸收剂稳定性、温度控制等需要消耗较高的成本。开发具有高效低温烟气脱硫脱硝技术是大势所趋。目前,SCR技术因工艺成熟、适应范围广、处理效果稳定,无疑是最有效的固定源烟气NOx控制技术。V2O5-WO3(MoO3)/TiO2是国内商用固定源NH3-SCR催化剂。但其较差的低温活性、较窄的活性温度窗口(350~450 ℃)、较差的高温水热稳定性能和抗碱金属中毒性能以及V物种自身所具有的生物毒性极大限制了其进一步工业应用。此外,传统制备SCR催化剂的方法比较繁琐,耗时较长,且容易造成二次污染。
本课题组长期致力于烟气脱硝催化剂研究,截止目前,已在AIChE J.,Chem. Eng. Sci.,Ind. Eng. Chem. Res.,ACS Catal.等期刊发表SCI论文50余篇。创新性的将机械化学法融入到新型多孔Ce基复合氧化物(CMNOx,C = Ce;M = Mn、Fe、Cu;N = Nb、W、Ta)制备中,简单的将金属前驱体盐混合球磨。通过调控制备条件,如金属氧化物前驱体盐种类、比例、球料比、球磨机旋转频率、旋转时间、研磨介质以及焙烧温度等因素,可控构建一系列具有丰富介孔结构、高比表面积、丰富酸性和氧化还原位以及晶面和电子结构可调控的Ce基复合氧化物,并将其应用到低温耐硫高效燃煤电厂烟气脱硝体系中。通过调节催化剂表面酸性、氧化还原性能以及晶面结构来降低对SO2的吸附及氧化性能,提高对NH3的吸附及活化能力,以达到低温高效耐硫脱硝的目的。因此,该研究工作不仅提出了一种制备丰富介孔结构脱硝新体系,也有望解决传统湿法策略制备催化剂的弊端,开辟一条更加绿色环保、经济有效的选择性催化脱硝新途径。