火电厂SCR催化剂失活机理研究综述-北极星大气网

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随着氮氧化物(NOx)排放政策的日益严格，选择性还原法(SCR)烟气脱硝技术成为火电厂NOx控制的首选。应用最为广泛的是布置于锅炉省煤器和空气预热器之间的高温高粉尘脱硝系统，商业钒钛基(V2O5-TiO2)催化剂在此系统具有良好的脱硝活性。

脱硝催化剂价格昂贵，致使催化剂初装费用占到SCR脱硝系统总投资的30%-50%。长时间暴露于高温、高粉尘的复杂烟气条件下，催化剂容易发生烧结失活、孔道堵塞以及活性位点中毒等造成活性下降的问题。因为各种物理或者化学原因造成催化剂无法达到寿命期，不仅增大了催化剂利用成本，而且会对环境保护造成负担。对催化剂失活机理以及原因进行研究总结，针对不同电厂运行状态提出合理建议，可以有效预防催化剂失活、降低运行成本。

1烧结以及堵塞钝化

钒基催化剂活性温度窗口为250-450 ℃，在高温烟气中长时间暴露可能发生烧结失活。文献对 TiO2-WO3-V2O5 的热稳定性研究表明，高温可以引起载体TiO2晶态以及活性成分V2O5聚合态的变化;而且高温烧结造成的失活为不可逆性失活，无法对催化剂进行再生活化处理。国内电厂SCR 脱硝系统不设旁路，当前电厂脱硝装置高温运行大多采用板式催化剂，国内目前尚无催化剂因运行温度过高造成烧结失活的案例。

烟气中飞灰颗粒、铵盐等在催化剂表面沉积富集，会堵塞催化剂孔道以及内部微孔。催化剂孔道堵塞不仅直接减少了催化反应面，而且造成烟气流通阻力增大;而催化剂微孔堵塞则抑制了NOx、NH3等气体反应物向活性位点的扩散，造成脱硝性能的下降。图1为运行后蜂窝催化剂单体的堵塞照片。在运行过程中，催化剂孔道堵塞严重会造成系统压力增大，直接影响到机组的安全性。

2冲刷及磨损失活

脱硝装置运行过程中，由于流场设计不合理或者催化剂机械强度不足等问题，易造成催化剂的冲刷坍塌等事故。图2所示为国内某电厂催化剂模块吹刷状况图。催化剂冲刷不仅造成脱硝性能的下降，造成局部氨逃逸过大，而且加剧了流场的不均匀性，对脱硝系统阻力分配以及空预器等下游设备产生负面影响。

3 碱金属中毒

碱金属元素以其良好的附着力和可溶性对SCR催化剂产生物理或者化学毒化作用，被认为是对催化剂毒性最大的一类元素。根据Topsøe 提出的钒基 SCR 催化剂催化机理，K、Na等碱金属的存在不仅影响V-OH 或者W-OH的B 酸位点，抑制第一步反应中活性中间体 NH4+ 的形成;而且碱金属占据催化剂表面氧空位，降低表面化学氧中心数量，使得活性位点还原性能降低，致使第二步中NH4+ 氧化为NH3+ 过程以及第四步反应H-O-V4+ 再氧化为V5+ =O过程受阻。

原标题：火电厂SCR催化剂失活机理研究综述

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