SCR脫硝催化劑應(yīng)用的注意事項

大氣網(wǎng)訊:摘要：根據(jù)催化劑的特點及我國燃煤特性，指出了脫硝催化劑在使用中應(yīng)注意催化劑堵塞、活性降低等問題，通過機理分析導(dǎo)致催化劑性能降低的主要原因有堿性金屬影響、堿土金屬影響、砷中毒、硫及硫銨影響、燒結(jié)等因素。介紹了催化劑在工業(yè)應(yīng)用中的注意事項及相應(yīng)的解決方案。

我國火電廠用煤受我國煤炭資源和燃料供應(yīng)政策的制約，燃煤的品質(zhì)通常較差，燃煤的灰分、硫分等有害雜質(zhì)含量普遍較高。因此在使用SCR催化劑時燃料中的堿金屬、堿土金屬、砷，以及燃燒后產(chǎn)生的水蒸氣、飛灰、硫及硫銨等都對催化劑的使用造成影響，這些成分通過擴散進入催化劑的活性點，占據(jù)著催化劑活性點位，催化劑將逐漸被鈍化，催化劑的活性隨著運行時間的推移而降低，NOx還原效率下降，氨耗量增加，氨逃逸量增加，SCR脫硝系統(tǒng)運行成本將因有害元素的影響而上升。

1 堿金屬的影響

堿金屬與催化劑表面接觸，會使催化劑活性降低 。堿金屬在催化劑上沉積導(dǎo)致催化劑表面酸性大大降低，相同摩爾濃度的 K 與 Na 相比，K 中和效果更強。K 優(yōu)先配位到 或者 上的 OH 根上，K20與 反應(yīng)生成 ，K 干擾了氨活性中間物種 NH4+的形成，從而導(dǎo)致催化劑的鈍化。避免催化劑表面水蒸氣的凝結(jié)，可降低因堿金屬在催化劑表面積聚對催化劑活性的影響。

2 堿土金屬的影響

堿土金屬使催化劑中毒主要是飛灰中游離的CaO與催化劑表面吸附的 反應(yīng)生成 而產(chǎn)生的， 引起催化劑表面結(jié)垢，會將催化劑表面遮蔽，從而阻止了反應(yīng)物向催化劑內(nèi)擴散。通過適當(dāng)增加吹灰頻率，可降低飛灰在催化劑上的沉積量，降低 CaO 在催化劑表面的沉積量是減緩催化劑中毒的有效手段

3 砷的影響

砷（As）來源于煤，在煙氣中以揮發(fā)性 的形式存在 分散到催化劑中并固化在活性、非活性區(qū)域，同時也會吸附在飛灰顆粒上（以氧化物的形式）。在砷中毒的過程中將使反應(yīng)氣體在催化劑內(nèi)的擴散受到限制，且通道遭到破壞。催化劑發(fā)生 As中毒，特別是在液態(tài)排渣爐和飛灰再循環(huán)的過程中，會導(dǎo)致循環(huán)過程中砷的富集。以氧化物為形式的砷為例，它的中毒影響歸結(jié)于它的堿性。 導(dǎo)致 OH 根被 As-OH（分布于表面的砷酸鹽）所取代。催化劑砷中毒后，氨不易吸附到中毒的催化劑活性點上，從而導(dǎo)致催化劑活性的降低。

在使用過程中可使催化劑表面對砷不具有活性，通過對催化劑表面的酸性控制，達到吸附保護的目的，使得催化劑表面不吸附氧化砷；另一種方法是改進活性位，通過高溫煅燒獲得穩(wěn)定的催化劑表面，主要采用釩和鉬的混合氧化物形式，使As吸附的位置不影響SCR的活性位。

4 水蒸氣的影響

對于大多數(shù)運行中的煙氣 SCR 脫硝裝置中，都應(yīng)避免水蒸氣的凝結(jié)。凝結(jié)在催化劑上的水會將飛灰中的有毒物（堿金屬，鈣，鎂）轉(zhuǎn)移到催化劑上，從而導(dǎo)致催化劑失活。另外會使飛灰硬化并阻塞催化劑，使吹灰裝置的性能下降。燃油鍋爐中毒的危險較大，主要是由于水溶性堿金屬含量較高。如果鍋爐燃用生物質(zhì)燃料，中毒現(xiàn)象會變得嚴(yán)重，這是因為這些燃料中水溶性的K含量較高。

5 飛灰的影響

飛灰是造成催化劑堵塞的一個主要原因，飛灰小顆粒沉積在催化劑孔隙中，阻礙 NOx、 和 到達催化劑表面，從而引起催化劑失活。同時飛灰還容易造成催化劑的磨損。降低催化劑堵塞和磨損的措施主要有：

1）利用 CFD 計算機數(shù)值模擬和物理模型試驗，優(yōu)化流場設(shè)計，來調(diào)節(jié) SCR反應(yīng)器內(nèi)的氣流分布，避免出現(xiàn)煙氣流動低速區(qū)或死角。

2）在各層催化劑上方安裝吹灰器，對催化劑進行定期吹掃。

3）選用合適的催化劑內(nèi)的煙氣速度，在保證較小煙氣阻力和低磨蝕的情況下，又能有效地利用煙氣的流動避免堵灰。

4）對催化劑采用頂端硬化技術(shù)，改善催化劑磨損。

6 硫及硫銨鹽的影響

硫及硫銨鹽是造成催化劑堵塞的另一個主要原因。 是 SCR 催化劑主要活性成分，但也同時促進了 氧化成 。而系統(tǒng)噴出的 在 250℃以下很容易與 形成硫銨鹽，硫銨鹽不僅會堵塞催化劑孔道及微孔，而且會造成下游換熱設(shè)備的粘污。

7 燒結(jié)現(xiàn)象

當(dāng)溫度上升至 450℃時，會發(fā)生催化劑的燒結(jié)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致催化劑失活。因而我們在設(shè)計SCR反應(yīng)時合理的選擇反應(yīng)的溫度區(qū)間，通常反應(yīng)的最佳溫度在 360℃。

8 小結(jié)

（1）目前工程中應(yīng)用最多的SCR催化劑主要成份為 TiO2、V2O3 、WO2 、MnO2等氧化物組成。

（2）在SCR的應(yīng)用過程中，由于堿性金屬影響、堿土金屬影響、砷中毒、硫及硫銨影響、燒結(jié)等因素都會造成催化劑鈍化，需要采取相應(yīng)的措施加以預(yù)防。

（3）催化劑研究方向應(yīng)符合國內(nèi)工程需要，著重在設(shè)計并制備高活性的催化劑上，改進催化劑的組成，提高活性，降低成本，提高催化劑壽命。

（4）催化劑在實際工程應(yīng)用中，要通過合理的流場設(shè)計 ，防止飛灰的沉積，定期對催化劑進行吹掃；控制好溫度，防止催化劑燒結(jié)；催化劑停用時要對催化劑進行保護。