SCR脱硝催化剂失活机理及再生方法研究-北极星大气网

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摘要：SCR是火电厂烟气脱硝的主流工艺，其中催化反应器及其所采用的脱硝催化剂是该工艺的核心。本文从脱硝催化剂热烧结、中毒、堵塞及磨损4个方面阐述了催化剂的失活机理，提出了可供选择的再生方法。通过研究脱硝催化剂的各种失活机理，可以有针对性地根据锅炉特性、燃料特性以及飞灰成分进行SCR脱硝系统的优化设计，制定防止催化剂失活的措施，对延长催化剂寿命，降低SCR脱硝系统的运行维护费用具有重要意义。

关键词：烟气脱硝；SCR；催化剂失活；催化剂再生

1引言

2014年9月12日，国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》的通知”中要求，稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。随着该计划的出台和实施，氮氧化物的减排也迫在眉睫。其中SCR脱硝工艺由于脱硝效率高、技术成熟而得到广泛应用。

催化剂是SCR烟气脱硝系统的核心部件[1]。其性能直接影响SCR烟气脱硝系统的整体脱硝效果。由于造成催化剂失活的因素很多，因此研究总结催化剂的失活机理，针对具体的锅炉特性和燃料特性，制定合适的防范措施，对延长催化剂寿命、降低SCR烟气脱硝系统的运行费用具有重大意义。

本文从催化剂热烧结、催化剂中毒、催化剂堵塞、催化剂磨损4个方面分别阐述催化剂的失活机理。

2SCR催化剂失活原因分析

在SCR系统运行过程中，引起催化剂失活的原因主要有：催化剂的烧结、催化剂中毒、飞灰引起的催化剂堵塞、催化剂磨损等。

2.1催化剂的烧结与活性组分挥发

烧结是催化剂失活的重要原因之一，并且这种失活是不可逆的，催化活性不能通过再生得到恢复。作为烟气脱硝催化剂载体的TiO2：主要为锐钛型，在高温条件下晶型向金红石型转变，晶体的粒径增大，孔容与孔径减少，导致催化剂活性点位数量减少，催化活性降低。长期处于高温条件下，催化剂中的活性组分也会发生挥发性损失。适当提高催化剂中WO3的含量可以提高催化剂的热稳定性，从而提高其抗烧结能力。一般在烟气温度高于400℃时，烧结就开始发生，如长期处于450℃以上工作温度环境下，催化剂的寿命就会大大地降低。

2.2催化剂的中毒

(1)碱金属中毒

烟气中的碱金属(主要是K和Na)与催化剂的酸活性位发生反应，生成KVO3或NaVO3，使其钝化，催化剂的失活程度随表面碱金属的浓度而定。在水溶性状态下，碱金属有很高的流动性，能够进入催化剂材料的内部，对催化剂产生持久的毒害作用。不同碱金属元素毒性由大到小的顺序为：Cs2O>Rb2O>K2O>Na2O>Li2O。除碱金属氧化物以外，碱金属的盐类化合物也会导致催化剂的失活[2~3]。

(2)砷中毒

砷中毒是引起催化剂钝化的常见原因之一。典型的砷中毒是由于烟气中含有As2O3引起的，气态As2O3分子进入到催化剂的微孔中，与O2和V2O5反应，在催化剂表面形成As2O5，导致催化剂活性组分的破坏，如果煤中砷的质量分数超过3×10-6，SCR催化剂寿命将降低30％左右[4~5]。

选择Mo作助催化剂，形成V2O5-MoO3／TiO2成分，可以改变砷吸附的位置，从而减少对催化活性的影响。另外，当煤中砷的含量较高时，适当混烧一些高钙灰的煤，同样可以消除砷对催化剂的活性影响，防止砷中毒。

2.3飞灰引起的催化剂堵塞

2.3.1催化剂的飞灰堵塞机理

煤燃烧后所产生的飞灰绝大部分为细小灰粒．由于烟气流经催化反应器的流速较小，一般为6m/s左右，气流呈层流状态，细小灰粒聚集于SCR反应器上游，到一定程度后掉落到催化剂表面。由此，聚集在催化剂表面的飞灰就会越来越多．最终形成搭桥造成催化剂堵塞。烟气中除了细小灰粒，也可能存在部分粒径较大的爆米花状飞灰，颗粒一般大于催化剂孔道的尺寸，会直接造成催化剂孔道的堵塞。为了防止飞灰搭桥堵塞催化剂孔道．可在每层催化剂上方安装吹灰器．还可在第一层催化剂上方安装格栅网，用于拦阻、破碎大尺寸的爆米花状飞灰。

原标题：SCR脱硝催化剂失活机理及再生方法研究

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