高温铁基催化剂

高温铁基催化剂

一、 核心催化原理

发电机组 SCR 脱硝的核心是选择性还原反应，高温铁基催化剂通过表面活性位点的吸附 - 活化 - 反应 - 脱附循环实现脱硝，具体过程如下：

吸附与活化催化剂表面的铁活性位点（Fe₂O₃、Fe₃O₄或改性铁物种） 会优先吸附还原剂（液氨 / 氨水 / 尿素热解生成的 NH₃），使 NH₃分子活化生成 -NH₂（氨基）活性中间体；同时，烟气中的 NOₓ（主要是 NO，占比 90% 以上）扩散至催化剂表面并被吸附。选择性反应在氧气过量的烟气环境中（发电机组烟气 O₂含量约 3%~8%），活化的 - NH₂与吸附的 NOₓ发生选择性还原反应，生成**的 N₂和 H₂O，主
反应方程式为：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O8NH3+6NO2=7N2+12H2O铁基催化剂的活性中心对 NH₃和 NOₓ的吸附选择性远高于 O₂，因此能有效** NH₃被 O₂氧化的副反应（避免生成新的 NOₓ）。产物脱附与活性再生反应生成的 N₂和 H₂O 从催化剂表面脱附，释放出活性位点，继续参与下一轮催化循环。

二、 发电机组 SCR 系统的应用场景与工艺适配

适用机组类型主力应用：燃煤发电机组尤其适配燃用高硫煤、高灰分煤的机组，这类机组烟气中 SO₂含量高（可达 2000mg/m³）、粉尘浓度大、碱金属（K、Na）和重金属（As）含量高，对催化剂抗中毒、抗磨损能力要求苛刻，铁基催化剂的耐受性远超钒钛基催化剂。
拓展应用：燃气 / 生物质 / 垃圾焚烧发电机组可适配燃气机组的低硫烟气，也能耐受生物质、垃圾焚烧机组烟气中的复杂污染物（如氯、碱金属），无需大幅调整 SCR 系统工艺。
工艺布置与结构形式布置位置：安装在省煤器出口与空气预热器入口之间，该区域烟气温度恰好落在铁基催化剂的活性窗口（300~400℃）内，无需额外加热或降温，节能降耗。
催化剂结构：多采用蜂窝式、板式或波纹板式整体结构，蜂窝式比表面积大、脱硝效率高；板式抗粉尘冲刷能力强，适合高尘工况，可根据机组烟气粉尘浓度灵活选型。

三、 核心特点与特性

宽温活性与热稳定性优异活性温度窗口覆盖 280~420℃，远超传统钒钛基催化剂（300~380℃），能适应发电机组调峰、启停带来的烟气温度波动（如机组负荷从 50% 升至 **时的温度变化）；在 400℃以上高温工况下，铁晶粒不易烧结，催化剂结构稳定，使用寿命可达 3~5 年。
抗中毒、抗硫、抗尘能力强抗硫性：燃煤烟气中的 SO₂不易与铁活性位点反应生成硫酸盐（钒基催化剂易生成硫酸钒铵堵塞孔道），可耐受 SO₂含量≤2000mg/m³ 的工况。
抗尘性：整体式结构不易积灰，且催化剂表面硬度高，能抵御烟气中飞灰的冲刷磨损，减少因粉尘堵塞导致的脱硝效率下降。
抗中毒性：对烟气中的碱金属（K、Na）、重金属（As）耐受性强，不易被覆盖活性位点或发生晶格畸变，解决了钒基催化剂易中毒失活的痛点。
环保性突出，无二次污染不含钒、钨、钼等重金属元素，废弃后不会产生重金属溶出的二次污染，符合日益严苛的环保标准。几乎不催化 SO₂氧化生成 SO₃（钒基催化剂的 SO₂氧化率约 1%~3%），可避免 SO₃与 NH₃反应生成铵盐（如硫酸氢铵），防止空气预热器堵塞和腐蚀。
成本与再生优势显著原料成本低：铁是地壳中含量丰富的元素，催化剂原料价格仅为钒基催化剂的 60%~70%。
再生难度低：失活后的铁基催化剂可通过酸洗、还原等简单工艺再生，再生后活性恢复率可达 85% 以上，大幅降低运维成本。