脱硝催化剂失活对脱硝、空预器的影响

北极星环保网讯:【摘要】随着环保要求的日益严格，电厂机组采用SCR脱销工艺控制NOX排放是大势所趋，很多电厂对锅炉进行了脱销改造，对减少NOX的排放，取得了显著成效，但是逃逸的氨气会生成硫酸氢铵并沉积在空预器中，导致空预器堵塞，系统阻力增大，影响锅炉安全、经济运行。

部分电厂实施脱销改造后，在系统投运后容易出现了空预器堵塞现象，现就产生的原因及预防措施分析如下。

1.SCR脱硝装置催化剂实活的原因分析

1.1烟气中SO3

燃烧过程中将产生SO3，在催化剂中增加氧化钒的比例可以提高催化剂的脱硝活性，但同时也增加了SO2向SO3的转化量，从而增加了烟气中SO3的浓度。温度对SO2向SO3的转化有很大的作用，即使在低氧化钒含量甚至无氧化钒含量的催化剂中，仍然有部分SO2转化成SO3。温度较低时，烟气中SO3与NH3反应产生硫酸铵和硫酸氢铵。硫酸铵和硫酸氢铵是细小的黏性颗粒，硫酸铵为白色固体;硫酸氢铵在160～220℃时为黏性固体，在烟气温度过低时，易凝结吸附在催化剂表面和空气预热器上，继而沉积造成催化剂的堵塞，使催化剂失活。另外，硫酸氢铵具有腐蚀性，会造成空气预热器的腐蚀。

防止铵盐沉积采取的措施有：①设计合理的催化剂配方，降低SO2的转化率;②减少氨气的逃逸量。③在低负荷情况下，当脱硝入口烟气温度低于300℃时停止喷氨。

1.2催化剂的磨损

磨损主要是由飞灰对催化剂表面的冲击引起的。催化剂的磨损是气速、飞灰特性、冲击  角度及催化剂特性的函数，因此高的烟气流速和颗粒物浓度会加速这种磨损。除了高温烟气的冲刷，SCR系统中吹灰器的运行也会产生明显的磨损现象。另外，对于蜂窝状催化剂而言，出现磨损的孔道在流经烟气时，流动阻力和压降都会减小，相比之下会有更多的烟气流过，从而进一步加剧这种磨损效果，而那些表面和边缘经过处理的催化剂，抗磨损的能力会高些。

防止催化剂磨损采取的措施有：合理设计催化剂;选用合适的烟气速度;应尽可能地除去烟气中磨损性较强的大颗粒飞灰。在催化剂设计方面主要采取的措施有：①顶端硬化。增加蜂窝式催化剂端部的硬度，以抵御迎灰面的磨损。对于平板式催化剂，因其支撑架为金属网，端部被磨损后，其金属基材暴露在迎风面，可阻止烟气的进一步磨损，一般认为板式催化剂的抗磨损性能较好。②增厚。增加整体催化剂的壁厚，提高磨损裕量，以延长催化剂的机械寿命。此举还有利于催化剂的清洗和再生。③使用均质催化剂结构。因为在高灰下，催化剂的迎灰面以及内壁都会发生一定程度的磨蚀，表面涂层的催化剂在表面发生磨损后，催化剂的活性会大幅度地降低。烧结、磨损和积灰现象都会引发催化剂的失活，其中积灰对于催化剂的影响是最严重的。

1.3烟气中飞灰(烟尘)

在所有导致SCR催化剂失活的因素当中，积灰是最复杂、影响最大的一个。如果催化剂的微孔被烟尘颗粒堵塞，则催化剂表面活性位逐渐丧失，导致催化剂失活。有分析得出：催化剂表面沉积的飞灰主要是一些粒径小于5μm的颗粒，与烟气中的飞灰相比，硫酸盐化的颗粒数目明显增加，As和Na等元素更容易在小颗粒上富集，进而对催化剂造成严重毒害。为减少飞灰对催化剂的影响，可采取以下措施：①在SCR工艺中，设置预除尘装置以及在省煤器出口置大截面灰斗和除灰格栅;②合理吹灰，降低飞灰在催化剂表面的沉积;③合适的烟气均布措施;④选择合适的催化剂类型及性能参数。如防止蜂窝状催化剂堵塞应选用合适的催化剂节距和蜂窝尺寸;⑤选择合适的催化剂量，增加催化剂的体积和表面积;⑥通过适当的制备工艺，增加催化剂表面的光滑度，减缓飞灰在催化剂表面的沉积。

2.空预器堵塞原因分析

硫酸氢铵(ABS)是引起堵塞的主要原因，硫酸氢铵的熔点147℃，主要沉积在烟气温区：230-150℃，有气态→液态→固态转化，所以按温度梯度的分布，硫酸氢铵通常沉积在预热器中间部位传热原件上，在液态向固态转换时吸附灰分，直接沉积在空预器的传热元件上。

2.1硫酸氢铵生成过程

SCR系统脱销反应未完全耗尽的氨气，和烟气中的SO3、水蒸气很容易产生下列反应：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 (NH3：SO3<2：1时)

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2HSO4 (NH3：SO3>2：1时)

SCR催化剂同时将部分SO2转化成SO3，加剧冷端硫酸腐蚀

SO2+O2→SO3 SO3+H2O→H2SO4

2.2氨气逃逸量过大的原因分析

未经反应即排出的NH3量就是氨逃逸量，氨气逃逸量过大直接导致硫酸氢铵的大量产生。