火电厂SCR脱硝工艺的运行问题及催化剂失活的解决方案

2 SCR法催化剂在火电机组实际运行中的技术问题及其对策

目前火电机组脱硝装置一般都采用钒钛系催化剂，该催化剂以 TiO2 为 载体， V2O5、 WO3等金属氧化物作为主催化剂和助催化剂，这些成分占总量的99%以上，其余的微量组分，应根据锅炉燃用煤的品质添加，以使催化剂具有较高的稳定性和脱硝效率。现在燃煤锅炉所使用的催化剂都是中高温催化剂，因为该类型催化剂的最佳反应温度在350℃左右，所以要求反应器入口的烟温达到300℃～420℃。

为了满足脱硝反应对温度的要求，通常将SCR脱硝反应器布置于锅炉省煤器和空气预热器之间，但该区域烟气含尘量大，粉尘和其它组分对催化剂的性能将产生不良的影响：

2.1 烧结

烟温长时间在450℃以上时可引起催化剂烧结，导致催化剂中TiO2 的晶形发生变化，颗粒增大、比表面积减小，导致活性降低。实际运行时，应设置高温报警保护装置;在生产工艺中加入WO3也可最大限度地减少催化剂的烧结。

2.2 飞灰磨损

由飞灰撞击催化剂的表面形成。冲蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。为了有效防范飞灰冲蚀磨损，

一是需在催化剂的烟气入口端进行顶端硬化处理

二是利用流体动力学流动模型优化气流分布

三是在垂直催化剂床层安装气流调节装置等方法来解决

2.3 飞灰物理堵塞

由于氨盐及飞灰小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍NOx、NH3以及O2到达催化剂的活性表面，导致催化剂钝化。为了防止飞灰堵塞，除选择适当尺寸的孔径或节距的催化剂以使得烟气中的灰尘通过外，还应对每层催化剂进行定期吹灰以清理除掉沉积的灰尘颗粒，同时在SCR入口设置灰斗并对灰斗处的烟道进行合理地设置，进行预除灰，避免灰尘对催化剂的影响。

2.4 重金属(如As、Pt、Pb等)中毒

由于烟气中的氧化砷(As2O3)扩散进入催化剂，并在催化剂的毛细孔中发生毛细凝结，或者与催化剂的活性位发生反应从而引起催化剂活性降低。

因此，在催化剂地制备过程中，应采用控制催化剂孔分布的方法，使催化剂内孔分布均匀，以控制毛细孔分布数量来减少“毛细冷凝”现象。

另外，可在催化剂中加入MoO3，通过MoO3与气相As2O3地反应来减少As2O3中毒。

2.5 碱金属(Na、K等)中毒

如果碱金属离子(Na+、K+等)直接与催化剂接触，会使催化剂活性逐渐降低。其机理是吸附在催化剂活性位置上的碱金属离子占据了催化剂表面的酸性位，降低了催化剂的活性。因此，在催化剂设计中，应考虑碱金属对催化剂的影响，增加设计余量。

3 SCR法催化剂的失活及处理

催化剂的失活分为物理失活和化学失活:

“物理失活主要是指高温烧结、磨损、固体颗粒堵塞而引起的催化剂的活性地降低;化学失活主要是碱金属(如Na、K等)、碱土金属(Ca等)和重金属(如As、Pt、Pb等)引起的催化剂中毒。

催化剂失活是SCR烟气脱硝中必须面对的问题，对于失活的催化剂，首先考虑的处理方式是对失活催化剂进行再生处理。再生处理是把失活的催化剂通过浸泡洗涤、添加活性组分以及通过烘干程序使催化剂恢复大部分活性，再生后的催化剂可以重新加以利用。如果失活催化剂不适合采用再生的方法回收，鉴于催化剂中的V2O5和WO3(MoO3)等是微毒物质，对眼睛和呼吸系统有刺激，同时在其使用过程中，烟气中的重金属可能在催化剂内部聚集，为避免重金属对土壤和水体的污染，失效的催化剂就要作为危险固体废弃物进行专门地处理。目前对于蜂窝式SCR催化剂，一般的处理方法是把催化剂压碎后进行填埋，填埋过程中应严格遵循危险固体废物的填埋要求;对于板式催化剂，除填埋的方式外，由于其中含有不锈钢基材，可以送至金属冶炼厂进行回收。

4 结束语

随着百姓对环境改善的呼声越来越高，政府对大气污染物的排放标准会越来越严格，我国有的省份，如浙江省已要求600MW火电机组氮氧化物的排放标准提高到50毫克/立方米，SCR脱硝催化剂的需求将进一步扩大，国内的催化剂生产企业对SCR脱硝催化剂的产能也将随之增加。另外，我国钒资源极其丰富，是全球钒资源的储量大国。丰富的钒资源也将为SCR脱硝催化剂行业的需求提供有力的保障。

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