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SCR催化剂失活原因浅析

19-10-29    来源: RCO催化燃烧设备,粉尘治理设备,环保设备厂家-郑州腾达机械

 

在众多烟气脱硝技术中选择性催化还原(SCR)脱硝技术在燃煤电厂的应用最为广泛。而实际SCR系统运行过程中,催化剂是烟气脱硝系统的核心,具有脱硝效率高、选择性好等优势。但目前SCR催化剂设计运行寿命一般为3年,而造成催化剂失活的原因复杂多样,大体上可分为物理和化学2个方面。

一、物理失活原因
1. 结构塌陷。SCR催化剂在运输、安装及实际使用过程中,由于操作不当、日积月累或多次再生均会导致物理结构破损、骨架塌陷,这样的废弃催化剂一般无法再生,需要妥善处置。
2. 积灰堵塞。煤炭燃烧产生的大量飞灰会被烟气携带至催化剂的表面或孔道中,发生沉积并最终导致SCR催化剂的堵塞,阻碍催化剂活性组分与反应物的接触,限制脱硝反应的进行。
3. 烧结SCR。催化剂实际应用过程中,当燃煤锅炉的运转状况发生波动,有可能导致局部飞温现象;一旦烟气温度过高,SCR催化剂中的低熔点金属便会产生烧结。热烧结使得催化剂表面活性成分发生团聚,载体比表面积缩小,甚至发生晶型由锐钛矿向金红石转变,致使催化活性降低甚至丧失。
二、化学失活原因
1. 活性组分流失。SCR催化剂的主要活性成分为V2O5,在高温条件下很容易挥发,从而使得催化剂活性降低。且火电厂排放的烟气里大多是颗粒较大、硬度较高的烟尘,与催化剂表面发生大量碰撞,造成催化剂磨损,使活性成分流失,从而导致催化活性下降。
2. 化学物质堵塞。烟气中的SO2极易被催化剂中活性组分V2O5氧化为SO3,进而与NH3反应在催化剂表面生成(NH4)2SO4和NH4HSO4,或是与烟气携带飞灰中的氧化钙反应生成CaSO4堆积层,造成SCR催化剂活性位被覆盖,比表面积减小,催化活性降低。烟气中的HCl与金属氧化物反应生成盐,同样会对催化剂活性产生影响。研究发现ZnCl2会造成催化剂的孔道堵塞或表面覆盖,阻碍NH3和NO的扩散,降低催化剂的活性。除此之外,重金属砷亦会导致SCR催化的失活。而烟气中的As2O3会黏附在催化剂表面,并被氧化最终生成As2O5致密层,覆盖催化剂活性位的同时阻碍NH3吸附,导致催化剂失活。
3. 化学物质中毒。碱金属、碱土金属、P、As以及Pb都能使SCR催化剂化学中毒。碱金属主要毒化SCR催化剂的B酸活性位,致使NH3吸附能力减弱,催化剂活性下降。不同碱金属化合物对催化活性的影响顺序为:硫酸盐>氯化物>硝酸盐。碱土金属元素如Ca由于其碱性,也会对SCR催化剂的表面酸性产生影响,但影响程度弱于碱金属。P会取代SCR催化剂中的V-OH和W-OH,随着P负载量的增加,SCR催化剂的活性逐渐减小,但对催化剂活性的影响要比碱金属弱。除此之外,重金属As也会对SCR催化剂的V-OH活性中心造成破坏,而V-OH对NH3的吸附至关重要。

 

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