商用選擇性催化還原催化劑SO2氧化率控制研究進展

唐昊，李文艷，王琦，陸強，李慧，胡笑穎，董長青

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商用選擇性催化還原催化劑SO2氧化率控制研究進展

唐昊，李文艷，王琦，陸強，李慧，胡笑穎，董長青

（華北電力大學生物質(zhì)發(fā)電成套設(shè)備國家工程實驗室，北京 102206）

選擇性催化還原（SCR）法作為目前最成熟的氮氧化物（NO）控制技術(shù)被廣泛地應用于燃煤電站等行業(yè)的NO排放控制過程，其核心是催化劑。商用SCR催化劑一般是以V2O5為活性組分、WO3（或MoO3）為催化助劑、TiO2為載體的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化劑。該催化劑在催化NO還原的同時也會催化SO2的氧化，生成的SO3會給脫硝工程帶來一系列的不利影響。基于此，本文首先介紹了釩鈦催化劑催化氧化SO2的反應機理及其研究進展，隨后綜述了影響SO2氧化率的主要因素，主要包括催化劑中V2O5含量、催化助劑、飛灰、壁厚及煙氣成分、反應溫度等，并詳細地分析了各因素對SO2氧化率的影響特性。在此基礎(chǔ)上，綜述了控制SCR催化劑SO2氧化率的方法。最后指出SO2氧化率控制技術(shù)的發(fā)展對低SO2氧化率脫硝催化劑的開發(fā)、失活催化劑的再生以及廢棄催化劑的回用等均有著重要意義，是未來研究和開發(fā)的重點方向。

選擇性催化還原；SO2氧化；催化劑；影響因素；控制技術(shù)

選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)是目前最成熟且應用最廣泛的燃煤電站等行業(yè)的氮氧化物（NO）控制技術(shù)[1-3]。該技術(shù)是以NH3為還原劑，在催化劑作用下將排煙中的NO選擇性地催化還原為環(huán)境友好的N2和H2O，具有脫硝效率高等優(yōu)點。商用SCR催化劑一般是以V2O5為活性組分、WO3（或MoO3）為催化助劑、TiO2為載體的V2O5- WO3(MoO3)/TiO2催化劑，在催化NH3-SCR脫硝的同時，也會催化發(fā)生一系列的副反應[4]，如式(1)～式(3)。

2SO2+O2—→2SO3(1)

NH3+SO3+H2O—→NH4HSO4(2)

2NH3+SO3+H2O—→(NH4)2SO4(3)

在V2O5的催化作用下，SO2的氧化[反應(1)]會伴隨著SCR反應的進行而發(fā)生[5-6]，生成的SO3與煙氣中的水蒸氣和NH3反應生成硫酸銨鹽[反應(2)、(3)]，當溫度低于300℃時會覆蓋在催化劑表面并堵塞其上的活性位點，阻礙還原劑NH3的吸附活化，從而影響催化劑的脫硝性能。此外，硫酸銨鹽還會沉積在催化反應器下游的空預器及其附屬管道上，引起設(shè)備腐蝕、堵塞和壓降等問題[7-9]。因此，在SCR脫硝工程中，除規(guī)定脫硝效率外，對SO2氧化率（SO2/SO3轉(zhuǎn)化率）也有嚴格限制。

《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 選擇性催化還原法（HJ562—2010）》中明確規(guī)定SCR脫硝催化劑的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率不大于1%。一般而言，新鮮催化劑的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率可低于上述規(guī)定的限值。然而，催化劑在實際使用過程中，工作環(huán)境十分惡劣，受多重因素的影響逐漸失活[10-12]，其脫硝效率明顯下降、SO2氧化率反而會提高，當催化劑的性能不能滿足SCR系統(tǒng)整體性能要求時，就需更換、再生或按相關(guān)規(guī)定進行廢棄。由此可能會出現(xiàn)以下三方面的問題：第一，如果催化劑的脫硝效率還能滿足使用需求，但由于SO2氧化率不達標（出現(xiàn)嚴重的空預器堵塞、設(shè)備腐蝕等問題）而導致催化劑需要提前再生或廢棄，是對催化劑資源的巨大浪費；第二，在催化劑再生過程中，通過活性組分的再負載，很容易提高催化劑的脫硝性能，但難以控制SO2氧化率；第三，對于廢棄催化劑，如果直接廢棄處理，一方面浪費了V、W（或Mo）和Ti等有價金屬資源，另一方面其活性組分V2O5和表面沉積的重金屬物質(zhì)（如砷、鉛、汞、鎘、鉻、鈹、鎳等）含有較高的毒性，處置不當將會帶來嚴重的環(huán)境問題[13-16]。因此，越來越多的學者將研究重點集中于失活催化劑的循環(huán)再利用[17-19]，以減少催化劑廢棄所帶來的不利影響，在催化劑循環(huán)再利用過程中，技術(shù)難點在于如何控制催化劑的SO2氧化率?；谝陨先矫娴脑?，開展SO2氧化率的控制研究，對于低SO2氧化率脫硝催化劑的開發(fā)、失活催化劑的再生以及廢棄催化劑的循環(huán)再利用，均具有重要的意義。

1 SCR脫硝催化劑作用下SO2氧化反應機理

SO2在釩鈦催化劑的催化作用下氧化生成SO3是催化劑表面硫酸銨鹽（主要是NH4HSO4）形成的重要步驟，為減少硫酸銨鹽的生成，削弱其對催化劑本身以及空預器等設(shè)備的危害，必須嚴格控制SO2的氧化率，而深入地探究SO2氧化的反應機理將為控制其氧化率提供理論依據(jù)?，F(xiàn)有關(guān)于SO2對催化劑影響的研究主要集中在其對催化劑的毒化作用，而對其氧化機理的研究相對欠缺。目前，除了SCR脫硝技術(shù)領(lǐng)域，其他領(lǐng)域（如工業(yè)硫酸的生產(chǎn)等）也有涉及SO2的催化氧化反應，但不同行業(yè)所采用的催化劑類型（載體及助劑）有所不同，因此對應的SO2氧化機理也存在差異[20-21]。不同學者通過催化劑微觀結(jié)構(gòu)表征、反應動力學分析等手段對商用SCR脫硝催化劑的SO2氧化機理進行了探索和實踐，取得了重要的成果，但至今對SO2氧化的反應機理尚無定論。目前，普遍認可的釩鈦催化劑的SO2氧化機理主要有以下兩種。

第一類SO2氧化機理以LIU等[22]的研究為代表，其通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）手段，探究了SO2在催化劑表面的吸附及氧化行為，給出了可能的氧化過程：SO2首先吸附在催化劑表面的V位點上，并與其上的V5+-OH發(fā)生反應生成金屬硫酸鹽（VOSO4）中間體，然后該中間體分解形成氣態(tài)SO3，同時造成氧空位，V5+被還原成V4+，隨后被還原的V4+再次被解離吸附的O氧化為V5+，因此SO2氧化生成SO3的過程可以看作是催化劑表面晶格中某些部位O原子的傳遞過程。該過程所涉及的氧化反應式如式(4)～式(6)。

V2O5+SO2—→V2O4+ SO3(4)

2SO2+O2+V2O4—→2VOSO4(5)

2VOSO4—→V2O5+SO2+SO3(6)

該過程給出了參與氧化反應的V位點及反應的中間物種，但反應過程中所涉及的基元反應還需進一步的研究。

第二類SO2氧化機理以DUNN等[23]的研究為代表，其通過反應動力學手段，探究了SO2在催化劑表面的吸附及氧化行為，給出了可能的氧化過程：酸性SO2分子吸附在V2O5團簇表面，并與其上的(Ti—O)3V5+=O物種中的V—O—Ti堿性氧配位形成(V5+)·SO2-ads中間體。然后中間體上的V5+—O—SO2鍵斷裂形成氣態(tài)SO3，同時造成氧空位，V5+被還原成V3+，隨后被還原的V3+再次被解離吸附的O氧化為V5+，至此完成了整個氧化還原反應。此外，氧化生成的氣態(tài)SO3的酸性強于SO2，因此它與V—O—Ti橋氧的電子間存在強烈的引力作用，也就是說氣態(tài)SO3分子與SO2間存在競爭吸附，使得SO2的氧化過程變得更為復雜，其具體過程如圖1所示。

在上述基礎(chǔ)上，DUNN等[24]進一步研究了釩鈦催化劑表面V物種的存在形態(tài)，結(jié)果表明當V的負載量較低時，V在TiO2表面優(yōu)先以孤立的四面體結(jié)構(gòu)的(Ti—O)3V5+=O（包含一個V=O端鍵和3個V—O—Ti橋鍵）配體存在；V的負載量較高時，載體表面孤立的配體聚合在一起，使得兩個V—O—Ti鍵斷裂并形成兩個V—O—V橋鍵，出現(xiàn)多聚態(tài)的釩氧物種；當V的覆蓋率超過單層覆蓋率（13mmol V5+/m2或8V atoms/nm2）時，在單層V結(jié)構(gòu)之上會形成分離的V2O5晶體結(jié)構(gòu)。為闡述上述化學鍵與SO2氧化率之間的關(guān)系，進一步采用拉曼光譜手段研究了不同載體氧化物上化學鍵的拉曼頻率與SO2氧化反應的轉(zhuǎn)換頻率[25]（turn over frequency，TOF，即單位時間內(nèi)每個表面V位點上所氧化的SO2分子數(shù)）之間的關(guān)系，結(jié)果表明SO2氧化率與V=O端鍵、V—O—V橋鍵無關(guān)，而與 V—O—M（M為載體氧化物金屬原子）橋鍵有關(guān)。原因可能是對應不同的載體氧化物，各催化劑對應的SO2的氧化率不同，而它們之間唯一不同的是 V—O—M的鍵強不同。此外，研究還表明在低于400℃時，SO2氧化的轉(zhuǎn)換頻率非常低，約為10–4～10–6s–1，且與催化劑表面V的覆蓋率無關(guān)，這表明只需要一個釩氧位點即能完成SO2的催化氧化。催化劑SO2氧化反應的轉(zhuǎn)換頻率越高，含有的能夠吸附酸性SO2分子的釩位點的比例就越高，因此也就越容易發(fā)生氧化還原循環(huán)反應。此外，DUNN等[26]還研究了不同載體氧化物中V—O—M氧橋?qū)Υ呋瘎㏒O2氧化率的具體影響，結(jié)果表明V—O—M氧橋的堿性可能影響酸性SO2在催化劑表面的吸附和氧化過程。載體中陽離子電負性越高，則氧的電子密度越低，其堿性也就越弱。氧的堿性越弱，其吸附酸性SO2分子的能力越弱，從而抑制催化劑催化氧化SO2的能力。各載體氧化物離子的電負性：Ce＜Zr＜Ti＜Al＜Si，SO2氧化反應的轉(zhuǎn)換頻率：Ce＞Zr＞Ti＞Al＞Si，由此可以看出載體氧化物的電負性與相應催化劑的SO2氧化的轉(zhuǎn)換頻率呈反 相關(guān)。

2 SCR脫硝過程中SO2氧化率的影響因素

影響SCR催化劑SO2/SO3轉(zhuǎn)化率的因素主要有催化劑V2O5的含量、催化助劑、飛灰、催化劑壁厚以及煙氣成分、反應溫度等。

2.1 催化劑V2O5含量對SO2氧化率的影響

V2O5對釩鈦催化劑的SCR反應和SO2氧化反應均具有強烈的催化作用，且上述兩個反應的轉(zhuǎn)化率均與V2O5含量密切相關(guān)。研究表明，隨著V2O5含量的增加，兩個反應的轉(zhuǎn)化率均增加，但是SO2/SO3轉(zhuǎn)化率的增速更快（如圖2所示），這是因為SO2的氧化率與催化劑的氧化性密切相關(guān)。在SCR脫硝催化劑中，隨著V2O5含量的提高，其中的V2O5先后以單體釩氧物種、低聚合度釩氧物種、高聚合度釩氧物種和V2O5晶體的形式存在，當其含量超過某一范圍時，將會遷移團聚在一起形成V2O5晶體。V2O5晶體是工業(yè)制備硫酸所用催化劑的主要活性物質(zhì)，所以隨著V2O5含量的增加，催化劑的氧化性不斷增強，使得SO2的氧化率不斷提高。由此可知，可以通過適當降低V2O5含量的方式來控制SO2氧化率，但這要以犧牲部分脫硝效率為代價，所以單純減少V2O5含量并不是控制SO2氧化率的最優(yōu)路徑。

2.2 催化助劑對SO2氧化率的影響

商業(yè)SCR脫硝催化劑的主要成分為V2O5活性組分和TiO2載體，此外為了優(yōu)化催化劑的某些性能，還需要摻雜特定的金屬氧化物作為催化助劑，其中最常見的催化助劑為WO3和MoO3，這些催化助劑的存在對SO2氧化率有著一定的影響。

一般而言，WO3的摻雜主要是為了提高催化劑的熱穩(wěn)定性和表面酸性。值得注意的是，SAZONOVA等[27]的研究表明WO3的摻雜還能有效降低催化劑的SO2氧化率，提高其抗硫性能。然而，DUNN等[23-26]的研究取得了與之相反的結(jié)果，認為WO3的摻雜會使催化劑的SO2氧化率提高，MORIKAWA等[28]也獲得了相似的研究結(jié)果。與WO3的作用相似，MoO3的摻雜也是為了提高催化劑的熱穩(wěn)定性和表面酸性，另外還能增強催化劑的抗As中毒能力。KWON等[29]發(fā)現(xiàn)MoO3的摻雜還能夠抑制SO2與V=O鍵的反應，進而減弱SO2在催化劑表面的吸附，且研究還發(fā)現(xiàn)催化劑中Mo6+/Mo5+比值越高，抗硫性能就越好。

綜上所述，雖然WO3對SO2氧化率的具體作用存在爭議，但催化助劑對SO2氧化率會產(chǎn)生影響已毋庸置疑，這為改善催化劑的抗硫性能提供了一種可能的方法，即通過引入特定的物質(zhì)來抑制SO2的氧化。

2.3 燃煤飛灰對SO2氧化率的影響

煤燃燒后形成的灰分一部分落入爐膛底部形成爐渣，另一部分隨高溫煙氣進入尾部煙道形成飛灰。飛灰的主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O等金屬氧化物及其金屬鹽，當它們隨煙氣流經(jīng)催化劑時，會沉積在催化劑表面和內(nèi)部孔道，堵塞催化劑表面活性位或與活性位發(fā)生化學反應而使催化劑逐漸失活，飛灰中的堿金屬物種和Fe2O3等物質(zhì)對SO2氧化率有顯著影響。

工業(yè)硫酸的生產(chǎn)中，其核心過程SO2的氧化反應也是在釩催化劑的催化作用下進行的，該催化劑除了以V2O5為活性組分外，還以堿金屬（主要有K、Na和Cs等）硫酸鹽為催化助劑[20,30]，可見堿金屬物種的存在對SO2的氧化反應具有促進作用，一方面SO2氧化率隨堿金屬含量的增加而提高[31-32]，另一方面，多種堿金屬物質(zhì)間的協(xié)同作用還能改變V=O鍵的強度，強化SO2的氧化。此外，LONG等[33]以Fe2O3為活性組分替代常規(guī)的V2O5制備了Fe2O3/TiO2-PILC催化劑，并進行了SO2氧化率測試，結(jié)果表明雖然其SO2氧化率略低于常規(guī)的釩鈦催化劑，但SO2的氧化依然較為明顯，說明Fe2O3對SO2的氧化具有顯著的催化作用。徐永福等[34]的研究也取得了相似的結(jié)論。

綜上所述，新鮮釩鈦催化劑隨著使用時間的延長，煙氣中含有的堿金屬物種和Fe2O3等會沉積在其表面并逐漸滲透到內(nèi)部孔道，參與到SO2的氧化反應中，使得催化劑SO2氧化率升高。

2.4 催化劑壁厚對SO2氧化率的影響

由于SCR反應和SO2氧化反應速率差別較大，故兩者在催化劑中的發(fā)生部位有所不同。根據(jù)化學動力學，SCR反應非常迅速，受外擴散控制，該反應主要發(fā)生在催化劑0.1mm的外部表層內(nèi)，這一表層決定了催化劑的脫硝性能；而SO2氧化反應相對較為緩慢，其過程由化學動力學控制，該反應發(fā)生在催化劑所有壁厚內(nèi)，如圖3所示。因此催化劑僅最表層的成分會對SCR反應有貢獻，大量的催化劑成分主要用于SO2的氧化過程[35]。

商業(yè)SCR催化劑有蜂窩式、平板式和波紋板式等型式，不同型式的催化劑的壁厚有所不同，一般而言，催化劑壁越薄，SO2氧化率越低，但對應的力學性能也會越差。因此，在進行催化劑成型時，應綜合考慮力學性能和SO2氧化率之間的關(guān)系。

2.5 反應工況對SO2氧化率的影響

煙氣中的不同組分（如SO2、SO3、O2、NO、NH3和H2O等）和反應溫度對SO2氧化率均會產(chǎn)生不同程度的影響[36]。SO2氧化的穩(wěn)態(tài)反應速率隨著SO2濃度的升高，表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，當SO2濃度為200μL/L時，反應速率達到最大值[36]。氧化產(chǎn)物SO3會與SO2競爭吸附催化劑表面的釩物種，使得SO2分壓對其氧化率的影響變得相對復雜[23]：①若不考慮SO3的抑制作用，SO2分壓對其氧化率的影響因子約為0.52±0.09階；②若考慮SO3的抑制作用，則SO2分壓對其氧化率的影響因子約為1.01±0.03階，SO3分壓對SO2氧化率的影響因子約為–1.00±0.03階。ORSENIGO等[37]針對SO2濃度對其氧化率的影響進行了動力學研究，結(jié)果表明當入口SO2濃度突增/減時，出口SO3濃度隨運行時間的延長單調(diào)遞增/減，直至達到新的穩(wěn)定狀態(tài)，這說明出口SO3濃度對入口SO2濃度變化的響應是連續(xù)的。

對于O2分壓對SO2氧化率的影響，許多學 者[23，36]的研究結(jié)果均表明，當O2分壓處于0.1%～1%（體積分數(shù)）時，O2分壓對SO2的氧化率的影響因子約為0.53階；當O2分壓高于1%時，SO2的氧化率基本保持不變。在實際的工業(yè)應用中，催化劑表面的O2分壓為2%～6%，即催化劑表面被吸附的氧充分浸潤，表明SO2氧化率與O2分壓無關(guān)。

SVACHULA等[36]研究表明，NO對SO2的氧化過程具有輕微的促進作用，而NH3對該過程具有極強的抑制作用。因此，在NO和NH3共存的條件下，其影響需要根據(jù)兩者的相對含量確定，當NH3/NO較低時，SO2的氧化率高于NO和NH3均不存在時的情況，說明此時NO的促進作用占主導因素；隨著NH3/NO的增大，NH3的抑制作用逐漸增強并占主導因素，SO2的氧化率逐漸降低。FORZATTI等[38]也研究了NH3/NO對SO2氧化率的影響，結(jié)果表明隨著氨氮比的增大，SO2氧化率緩慢降低，當NH3/NO=0.8時，SO2氧化率快速降低到較低的水平。

ORSENIGO等[37]針對反應溫度對SO2氧化率的影響進行了動力學研究，結(jié)果表明當反應溫度突增/減時，出口SO3濃度在初始時刻會突增/減到某一數(shù)值，隨后隨運行時間的延長單調(diào)遞減/增，直至達到一個更高/低的穩(wěn)定狀態(tài)，這說明出口SO3濃度對反應溫度變化的響應是不連續(xù)的。

3 降低SO2氧化率的措施

在SCR工程中，為保證SO2氧化率不大于1%，可通過催化劑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化（包括催化劑物理尺寸、壁厚、表面積和孔結(jié)構(gòu)等）和組分優(yōu)化（活性組分含量、金屬氧化物和化學抑氧化劑的摻雜等）來優(yōu)化SO2氧化率，并嘗試在降低SO2氧化率的同時兼顧提升催化劑其他方面的性能。

3.1 催化劑V2O5含量的優(yōu)化

為確保SO2氧化率不大于1%，SCR脫硝催化劑中V2O5的質(zhì)量分數(shù)一般控制在1%左右，這樣既可以保證催化劑具有較高的脫硝效率，又可以將其SO2氧化率控制在合理的范圍內(nèi)。若催化劑中V2O5含量太低，雖然其SO2氧化率維持在較低水平，但是脫硝效率也會比較低，無法滿足脫硝性能要求；反之，如果V2O5含量過高，雖然脫硝效率能維持在較高水平，但是SO2氧化率將遠遠超過1%。常用的商業(yè)SCR脫硝催化劑中，平板式催化劑的壁厚一般低于蜂窩式催化劑，由于催化劑壁越薄，SO2氧化率越低，因此平板式催化劑適用的V2O5含量一般高于蜂窩催化劑。

在實際使用過程中，催化劑因經(jīng)歷惡劣的反應條件導致表面活性位發(fā)生不可逆的化學變化，使其不能滿足SCR系統(tǒng)整體的性能要求而需要再生或者廢棄。此時，無論是對催化劑進行再生還是對催化劑進行回用，都應優(yōu)先對催化劑的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，用新鮮的活性組分來替代催化劑表面殘留的導致SO2氧化率上升的釩物種，以實現(xiàn)恢復脫硝效率的同時抑制SO2氧化率的目的。

3.2 催化助劑的優(yōu)化

在催化劑制備、再生或回用過程中，可適量摻雜一些能夠抑制SO2氧化的金屬氧化物。SAZONOVA等[27]指出，與未摻雜Nb2O5的催化劑相比，摻雜后催化劑SO2氧化率降低了16.7%，研究還表明NiO的摻雜也能在一定范圍內(nèi)抑制SO2的氧化。MORIKAWA等[28]研究表明，Y2O3、GeO2等金屬氧化物的摻雜能夠降低催化劑表面氧的數(shù)量，進而抑制SO2的氧化。KWON等[29]研究表明，在釩鈦催化劑中摻雜BaO能有效地降低SO2在催化劑表面的吸附能力，進而抑制SO2的氧化。綜上所述，通過適當摻雜特定的金屬氧化物，可以改善催化劑的表面特性，以減弱酸性SO2分子的吸附，進而抑制SO2的氧化。

此外，催化劑在運行過程中，其表面會沉積大量的堿金屬和Fe2O3等物質(zhì)，一方面扮演著催化助劑的作用，使得SO2氧化率增大；另一方面，這些物種的存在使得催化劑表面酸性減弱、表面氧的數(shù)量增加，致使酸性SO2分子的吸附增強，進而導致SO2氧化率升高。因此，在催化劑再生或回用過程中，應優(yōu)先采取適當?shù)姆椒ㄇ宄呋瘎┍砻娉练e的堿金屬和Fe2O3等物質(zhì)，以消除它們對SO2氧化的促進作用。

3.3 催化劑壁厚的優(yōu)化

SO2氧化發(fā)生在催化劑所有壁厚內(nèi)，如果能降低壁厚或者優(yōu)化催化劑的孔結(jié)構(gòu)來有效控制SO2往催化劑深處滲透，對于降低SO2氧化率將有極大的幫助。然而，壁厚的降低會對催化劑的機械強度和耐磨性能提出更高的要求。蜂窩式催化劑采用一次擠出成型的方式，如果壁太薄，在制備過程中容易變形，更為重要的是機械強度低，耐磨性能較差，容易造成催化劑磨穿斷裂，所以蜂窩式催化劑壁厚無法做到太薄。而平板式催化劑與蜂窩式催化劑的結(jié)構(gòu)有很大的不同，由于采用不銹鋼篩網(wǎng)板作為支撐結(jié)構(gòu)，在其表面輥壓涂覆催化劑成分，其機械強度主要依靠不銹鋼篩網(wǎng)的支撐，可以大幅度降低催化劑的壁厚，因此平板式催化劑SO2氧化率相對較低。此外，催化劑在再生或回用的過程中需要進行活性組分的再負載，該過程須確?；钚越M分高度分散且均勻地負載到催化劑載體表面，以避免其遷移團聚，最大限度地降低SO2氧化率。

3.4 反應工況的優(yōu)化

如前所述，煙氣中的不同成分和反應溫度對SO2氧化率存在不同程度的影響。SVACHULA等[36]的研究表明，SO2的氧化速率與O2、SO2和SO3之間滿足如式(7)的關(guān)系。

∝[O2]0[SO2]1[SO3]–(7)

即SO2氧化的穩(wěn)態(tài)反應速率與SO2、SO3有關(guān)，與O2無關(guān)。H2O和NH3存在抑制作用，而NO有輕微的促進作用。在實際的使用過程中，煙氣成分為客觀因素，存在不可調(diào)節(jié)性，但可以適當?shù)卣{(diào)節(jié)氨氮比，以發(fā)揮NH3對SO2氧化率的抑制作用。此外，反應溫度可在一定范圍內(nèi)作微小的調(diào)整，在不影響脫硝性能的前提下，應采用盡量低的反應 溫度。

4 結(jié)語與展望

SO2氧化率是評價商業(yè)SCR催化劑性能的重要指標。本文主要介紹了商業(yè)SCR催化劑SO2氧化的反應機理以及影響其氧化率的主要因素，并在此基礎(chǔ)上重點討論了控制SCR催化劑SO2氧化率的方法。催化劑中V2O5的含量、催化助劑、飛灰、壁厚以及煙氣成分、反應溫度等都會對催化劑的SO2氧化率產(chǎn)生不同程度的影響；針對這些影響因素，可以采用相應的控制方法降低SO2氧化率，但是降低SO2氧化率與提高催化劑的脫硝性能之間存在一定的矛盾關(guān)系，而且一些控制方法因為各方面條件的限制而難以實現(xiàn)，因此在進行SO2氧化率控制的過程中，應綜合考慮各方面的影響，不能以犧牲催化劑其他方面的性能為代價。SO2氧化率控制技術(shù)的發(fā)展將對低SO2氧化率脫硝催化劑的開發(fā)、失活催化劑的再生、廢棄催化劑的循環(huán)再利用等技術(shù)的開發(fā)與應用有著極大的推動作用，是未來研究和開發(fā)的重點方向。

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Research progress on the control of SO2oxidation by commercial SCR catalyst

TANG Hao，LI Wenyan，WANG Qi，LU Qiang，LI Hui，HU Xiaoying，DONG Changqing

（National Engineering Laboratory for Biomass Power Generation Equipment，North China Electric Power University，Beijing 102206，China）

As the best nitrogen oxide（NO）control technology，selective catalytic reduction（SCR） has been widely used in NOemission control. The core of this technology is the catalyst. Typically，commercial V2O5-WO3(MoO3)/TiO2SCR catalyst consists of V2O5as the active component，WO3or MoO3as the promotor，and TiO2as the carrier. During the catalytic reduction of NO，however，the oxidation of SO2is catalyzed as well and the generated SO3have significant negative effects on the denitrification process. In this review，the mechanism and research progress of SO2oxidation were introduced at first. Then the main influence factors of the SO2oxidation rate were reviewed and analyzed in detail，including V2O5content，catalytic promoters，fly ash，catalyst wall thickness，flue gas composition and reaction temperature. On this basis，methods for controlling the SO2oxidation rate over SCR catalyst were summarized. Overall，the SO2oxidation rate control technology has made significant contributions to the development of low SO2oxidation rate catalysts，regeneration of deactivated catalysts as well as recycling of disabled catalysts，and therefore deserves further research and development.

selective catalytic reduction（SCR）；SO2oxidation；catalyst；influence factor；control technology

TQ032.4

A

1000–6613（2017）06–2143–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017.06.025

2016-10-21；

2016-12-18。

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（2015CB251501）及中央高?；究蒲袠I(yè)務專項資金（2015ZZD02，2016YQ05）項目。

唐昊（1992—），男，碩士研究生。E-mail：tanghao530326@163.com。聯(lián)系人：陸強，副教授，碩士生導師，主要從事固體燃料熱化學轉(zhuǎn)化以及煙氣污染物治理研究。E-mail：qianglu@mail.ustc.edu.cn。