一、脫硝催化劑原材料市場分析

  產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015-2020年中國SCR脫硝催化劑行業(yè)深度調(diào)研與未來發(fā)展趨勢報告》顯示，目前 SCR 脫硝催化劑的生產(chǎn)能力，是指將鈦鎢粉、硅粉、粘土等原材料，經(jīng)過混煉、陳腐、過濾、擠出、干燥、煅燒、切割、包裝等一系列工序，生產(chǎn)制造成為全新的 SCR 催化劑的生產(chǎn)能力。而隨著 3-5 年后脫硝催化裝置失去活性，需要對其進行再生或回收。由于徹底失去活性的廢舊脫硝催化裝置屬于危險固廢，需要對其進行回收并作無害化處理，行業(yè)存在回收處理廢舊脫硝催化裝置的延伸需求。

  由于再生和回收需求屬于目前所有安裝了脫硝催化裝置的火電機組及工業(yè)爐窯未來的剛性需求，且隨著 2015 年后更換需求的增加，廢舊脫硝催化劑的再生和回收市場將快速增長。

  二、脫硝催化劑產(chǎn)品分類

  催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)中的核心，在性能上，催化劑也是脫硝項目成敗的關(guān)鍵，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)的脫硝效率及運行狀況。在相同條件下，反應(yīng)器中催化溶劑體積越大。NOx的脫除率越高，同時氨的逸出量也越少；在經(jīng)濟上，催化劑的初投資成本約占項目投資的20%~60%。催化劑的壽命決定著SCR系統(tǒng)的運行成本。因此，SCR的系統(tǒng)設(shè)計和催化劑的設(shè)計是密不可分的，SCR催化劑的設(shè)計是SCR脫硝技術(shù)中很關(guān)鍵的因素。

  1、按原材料分

  催化劑按原材料來分，目前應(yīng)用于煙氣SCR工程中的催化劑大致有貴金屬型、金屬氧化物型和離子交換的沸石分子篩型三種類型。

  貴金屬類催化劑：主要是Pt-Rh和Pd等貴金屬類催化劑，通常以氧化鋁等整體式陶瓷作為載體。早期設(shè)計安裝的SCR系統(tǒng)中多采用這類催化劑，其對SCR反應(yīng)有較高的活性且反應(yīng)溫度較低，但是缺點是對NH3有一定的氧化作用。

  金屬氧化物類催化劑：廣泛應(yīng)用的SCR催化劑大多是以TiO₂為載體，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃、V₂O₅-MoO₃為活性成分；其次是氧化鐵基催化劑，以Fe₂O₃為基礎(chǔ)，添加CrO%、A1₂O₃、ZrO₂、SiO₂及微量的MnOx、CaO等組成，這種催化劑活性較氧化鐵基催化劑活性要低40%。通常催化劑載體主要作用是提供具有大的比表面積的做孔結(jié)構(gòu)，在SCR反應(yīng)中所具有的活性極小。

  當采用此類催化劑時，通常以氨或尿素作為還原劑。反應(yīng)機理通常是氨吸附在催化劑的表面，而NOx的吸附作用很小，在這一類催化劑中，以具有銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO₂做載體，作為主要活性成分的催化劑在工程中應(yīng)用最為廣泛，其技術(shù)發(fā)展也最為成熟，其活性溫度區(qū)間為260~410℃。在這類催化劑中通常還加入WO₃或MoO₃。其主要作用是增加催化劑的活性和增加熱穩(wěn)定性，防止銳鈦礦的燒結(jié)和比表面積的喪失。另外WO₃和MoO₃的加入能與SO₃競爭TiO₂表面的堿性位，并代替它，從而限制其硫酸鹽化。在催化劑的制備過程中還加入玻璃絲、玻璃粉、硅膠等以增加強度、減少開裂，并加聚乙烯、淀粉、石蠟等有機化合物作為成型黏結(jié)劑。

  沸石分子篩類催化劑：主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石。通常采用碳氫化合物作為還原劑。所采用的沸石類型主要包括y-沸石、ZSM系列、MFI、MOR等，特別是Cu-ZSM-5，國外學(xué)者對其研究較多。這一類催化劑的特點是具有活性的溫度區(qū)間較高，最高可以達到600℃。同時，這類催化劑也是目前國外學(xué)者研究的重點，但是工業(yè)應(yīng)用方面還不多。

  2、按結(jié)構(gòu)分類

  按結(jié)構(gòu)來分，催化劑分為平板式、波紋板式和蜂窩式。

  平極式催化劑：非均質(zhì)催化劑，以玻璃纖維和Ti02為載體，涂敷V₂O₅和WO₃等活性物質(zhì)，其表面遭到灰分等的破壞磨損后，就不能維持原有的催化性能，催化劑再生幾乎不可能。

  波紋板式催化劑：非均質(zhì)催化劑，以柔軟纖維為載體，涂敷V₂O₅和WO₃等活性物質(zhì)，催化劑表面遭到灰分等的破壞磨損后，也不能維持原有的催化性能，催化劑再生不可能。

  蜂窩式催化劑：屬于均質(zhì)催化劑，以TiO₂、V₂O₅、WO₃為主要成分，催化劑本體全部是催化劑材料。因此其表面遭到灰分等的破壞磨損后，仍然能維持原有的催化性能，催化劑可以再生。

  其中蜂窩式催化劑由于其具有強耐久性、高耐腐性、高可靠性、高反復(fù)利用率、低壓降等特性，得到廣泛應(yīng)用；從目前已投入運行的SCR看，70%采用蜂窩式催化劑，新建機組采用蜂窩的比例也基本相當。

  3、按載體材料分類

  按載體材料來分，催化劑分為金屬載體催化劑和陶瓷載體催化劑。陶瓷載體催化劑耐久性強，密度輕，是采用最多的催化劑載體材料。此外，陶資載體的主要成分為董青石，高嶺土中蘊藏著豐富的董青石原料，在我國有豐富的資源，價格相對較低。

  4、工作溫度分類

  在工程應(yīng)用中，根據(jù)所使用催化劑的催化反應(yīng)溫度，SCR工藝分成高溫、中溫和低溫。一般高溫大于400℃，中溫為300~400℃，低溫小于300℃。根據(jù)選擇的催化劑種類，反應(yīng)溫度可以選擇在280~420℃之間，甚至可以低到80~150℃。前者就是目前應(yīng)用的常規(guī)SCR技術(shù)，后者則為目前正在研究的低溫SCR技術(shù)。低溫型催化劑已用于燃油、燃氣電廠，韓國進行了燃煤電廠的工業(yè)應(yīng)用試驗。

  此外，按用途分類，催化劑分為燃煤型和燃油、燃氣型。對于蜂窩式催化劑來說，燃煤和燃油、燃氣型催化劑的主要區(qū)別是蜂窩內(nèi)孔尺寸，一般燃煤大于5mm，燃油、燃氣小于4mm。例如燃煤電站SCR的煙氣量較大，污染物NOx的濃度較低，煙氣成分也比較復(fù)雜，而且氣量、煙氣流速、溫度等在運行過程中經(jīng)常發(fā)生變化；因此，為了保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)的運行，一般要求SCR催化劑至少應(yīng)滿足以下幾個條件：

  1）在適用的溫度范圍內(nèi)，具有較高的活性。因為只有高活性，才能保證在高效反應(yīng)溫度范圍內(nèi)，有效地去除低濃度的NO。

  2）具有較高的選擇性。由于鍋爐煙氣成分復(fù)雜，具有較高的選擇性，才能避免或降低其他不利的影響，如避免SO₂向SO₃的轉(zhuǎn)換等。

  3）具有較高的抗化學(xué)性能。煙氣通常含有粉塵、重金屬、SO₂、HCl、Na₂O、K₂O、As等易使催化劑中毒的物質(zhì)，因此要求催化劑具有較強的抗毒能力，化學(xué)穩(wěn)定性越高，壽命越長。

  4）在較大的溫度波動下，有較好的熱穩(wěn)定性。由于煙氣的溫度變化較大，為了保證系統(tǒng)的適用性，要求催化劑能有比較寬的溫度范圍。

  5）機械穩(wěn)定性好，耐沖刷磨損。

  6）壓力損失低，使用壽命長。

  三、催化劑供需結(jié)構(gòu)分析

  根據(jù)我國脫硝催化劑上報企業(yè)公布的產(chǎn)能數(shù)據(jù)來看，目前我國火電脫硝催化劑生產(chǎn)廠家中，蜂窩式催化劑產(chǎn)能占比為50.8%；平板式催化劑產(chǎn)能占比為49.2%。

  四、催化劑市場容量預(yù)測

  2015 年之后，除舊機組脫硝改造需求和新建機組脫硝裝置安裝外，由于催化劑 3-5 年左右需要更換，2012 年以來安裝了煙氣脫硝裝置的機組將逐步進入脫硝催化劑的更換期，這將持續(xù)增加脫硝催化劑的市場需求。

  從長期市場容量來看，脫硝催化劑使用周期約為 16,000-24,000 小時，按照火電年運營小時數(shù) 5,000 計算，催化劑 3-5 年左右需要更換。如果火電燒的煤炭質(zhì)量較差，催化劑的更換頻率將更快。在 2015 年之前，主要市場需求來自新增需求（包括舊機組脫硝改造和新建機組脫硝裝置安裝），而 2015 年之后，隨著大部分央企電廠的存量機組實現(xiàn)脫硝運營，催化劑的需求將主要來新增需求和更換需求（為已安裝的脫硝裝置更換催化劑）。