我國火電廠用煤受我國煤炭資源和燃料供應政策的制約,燃煤的品質通常較差,燃煤的灰分、硫分等有害雜質含量普遍較高。因此在使用SCR脫硝催化劑時燃料中的堿金屬、堿土金屬、砷,以及燃燒后產生的水蒸氣、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脫硝系統運行成本將因有害元素的影響而上升。

SCR脫硝催化劑

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。避免催化劑表面水蒸氣的凝結,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

通過適當增加吹灰頻率,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

在砷中毒的過程中將使反應氣體在催化劑內的擴散受到限制,且通道遭到破壞。催化劑發生 As中毒,特別是在液態排渣爐和飛灰再循環的過程中,會導致循環過程中砷的富集從而導致催化劑活性的降低。

4 水蒸氣的影響

對于大多數運行中的煙氣 SCR 脫硝裝置中,都應避免水蒸氣的凝結。凝結在催化劑上的水會將飛灰中的有毒物(堿金屬,鈣,鎂)轉移到催化劑上,從而導致催化劑失活。另外會使飛灰硬化并阻塞催化劑,使吹灰裝置的性能下降。

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等到達催化劑表面,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 計算機數值模擬和物理模型試驗,優化流場設計,來調節 SCR反應器內的氣流分布,避免出現煙氣流動低速區或死角。

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,改善催化劑磨損。

5硫及硫銨鹽的影響

7 燒結現象

當溫度上升至 450℃時,會發生催化劑的燒結現象,從而導致催化劑失活。因而我們在設計SCR反應時合理的選擇反應的溫度區間,通常反應的最佳溫度在 360℃。

總結

(1)目前工程中應用最多的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、燒結等因素都會造成催化劑鈍化,需要采取相應的措施加以預防。

(3)催化劑研究方向應符合國內工程需要,著重在設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用中,要通過合理的流場設計 ,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;催化劑停用時要對催化劑進行保護。