[发明专利]一种燃煤电厂烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化新材料，环境保护及大气污染控制技术领域，涉及一种针对燃煤电厂烟气协同脱硝脱汞的蜂窝状催化剂。该催化剂粉料由二氧化钛负载的复合金属氧化物(活性组分)和粘结剂组成。粉料经真空挤压成蜂窝状、干燥、煅烧活化，得到所需的复合催化剂。利用所研制的催化剂脱除氮氧化合物的同时催化氧化单质汞，使其转化成氧化态汞，再结合现有静电除尘和湿法脱硫设备实现汞的脱除。在不增加烟气净化装置的前提下，实现对NO_x和Hg⁰的同时脱除，不仅实现对现有装置的改造节约大量成本，而且减少了对大气的污染，具有较强的工业应用价值。

背景技术

燃煤汞污染是近年来继燃煤硫和氮氧化物污染之后的又一大污染问题，其中燃煤电厂是最主要的汞排放污染源。我国能源以煤炭为主，煤炭的平均汞含量为0.22mg/kg。由于我国对燃煤电厂烟气中汞含量控制尚处于起步阶段，因此燃煤电厂的汞污染尤为严重。重金属污染综合防治“十二五”规划明确要求到2015年汞等重金属排放比2007年削减15％。火电厂大气污染物排放标准要求燃煤锅炉从2015年1月1日起将汞及其化合物排放量控制在0.03mg/m³以下。因此，开展汞排放控制技术研究对于改善我国环境质量具有重要意义。

燃煤烟气中汞的存在形式有单质汞(Hg⁰)、二价汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg^p)三种。在燃煤锅炉的高温下，绝大多数的汞都被分解成单质汞并以气态形式存在于烟气中。气态二价汞易溶予水，易被湿法洗涤系统所捕获而脱除；颗粒态汞易被电除尘器等去除；而单质汞挥发性高且难溶于水，是相对比较稳定的形态，是烟气中汞污染控制的重点和难点。因此，研究和开发烟气脱汞工艺及其催化剂将成为目前研究的热点。

目前市场上成熟的脱汞技术包括活性炭吸附脱汞和喷溴氧化脱汞技术，投资成本很高；由于Hg²⁺的水溶性，烟气通过湿式脱硫装置(WFGD)后，Hg²⁺的脱除率可以达到90％，但Hg⁰的去除率几乎为0，为此可以通过各种氧化法，先将Hg^o氧化，再与WFGD结合，可以达到高的汞去除率。然而目前SCR脱硝催化剂对Hg⁰有氧化作用，但氧化率较低，需要向烟气中补充HCl，造成设备的腐蚀，影响系统安全运行。为此在脱硝催化剂的基础上，开发协同脱硝脱汞催化剂实现汞的氧化能力成为目前研究的重点。

下述的已知技术，都存在一些不足：

中国专利CN104415766A公开了一种燃煤电站烟气脱汞脱硝复合催化剂及其制备方法，该发明的复合催化剂对氮氧化合物有害气体和汞具有较高的清除率，但制备工艺复杂，需要对硅藻土进行多次改性，同时需要引入增塑剂和硼酸盐玻璃等，成本较高。

中国专利CN103657636A公开了一种同时脱硝脱汞的板式催化剂及其制备方法，将活性成分涂覆在骨架上，可实现对NO_x和Hg⁰的脱除，但催化剂缺乏稳定，在高空速下运行，活性成分容易脱落。

中国专利CN103480371A公开了一种脱硝脱汞催化剂及其制备方法和应用，通过将含钌物质、钛基脱硝催化剂与双氧水混合接触，将接触后的混合物干燥或不干燥后进行焙烧，所得催化剂比于单一功能的钛基脱硝催化剂的NO_x脱除效率明显提高，且Hg⁰氧化率很高。但是该专利采用贵金属催化剂，成本较高，且对烟气纯净度具有较高要求，在高温脱硝脱汞反应中催化剂容易中毒，对恶劣运行工况适应性差。

中国专利102294248A公开了一种同时脱硝脱汞的锰铁复合氧化物催化剂及其制备方法。该催化剂活性组分为MnO₂和Fe₂O₃，其温度适应窗口较宽，可以有提高催化剂抗中毒性能，对恶劣运行工况具有较强的适应性，但是该专利并未涉及催化剂的成型，考虑到床层压降及设备要求，该催化剂很难直接应用于现有烟气脱硝装置中。此外，催化剂的脱硝脱汞效率有待进一步提高。

发明内容