我國(guó)火電廠用煤受我國(guó)煤炭資源和燃料供應(yīng)政策的制約,燃煤的品質(zhì)通常較差,燃煤的灰分、硫分等有害雜質(zhì)含量普遍較高。因此在使用SCR脫硝催化劑時(shí)燃料中的堿金屬、堿土金屬、砷,以及燃燒后產(chǎn)生的水蒸氣、飛灰、硫及硫銨等都對(duì)催化劑的使用造成影響,這些成分通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入催化劑的活性點(diǎn),占據(jù)著催化劑活性點(diǎn)位,催化劑將逐漸被鈍化,催化劑的活性隨著運(yùn)行時(shí)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(tǒng)運(yùn)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(huì)使催化劑活性降低。避免催化劑表面水蒸氣的凝結(jié),可降低因堿金屬在催化劑表面積聚對(duì)催化劑活性的影響。

2 堿土金屬的影響

通過(guò)適當(dāng)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(guò)程中將使反應(yīng)氣體在催化劑內(nèi)的擴(kuò)散受到限制,且通道遭到破壞。催化劑發(fā)生 As中毒,特別是在液態(tài)排渣爐和飛灰再循環(huán)的過(guò)程中,會(huì)導(dǎo)致循環(huán)過(guò)程中砷的富集從而導(dǎo)致催化劑活性的降低。

4 水蒸氣的影響

對(duì)于大多數(shù)運(yùn)行中的煙氣 SCR 脫硝裝置中,都應(yīng)避免水蒸氣的凝結(jié)。凝結(jié)在催化劑上的水會(huì)將飛灰中的有毒物(堿金屬,鈣,鎂)轉(zhuǎn)移到催化劑上,從而導(dǎo)致催化劑失活。另外會(huì)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(gè)主要原因,飛灰小顆粒沉積在催化劑孔隙中,阻礙 NOx等到達(dá)催化劑表面,從而引起催化劑失活。同時(shí)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(jì)算機(jī)數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn),優(yōu)化流場(chǎng)設(shè)計(jì),來(lái)調(diào)節(jié) SCR反應(yīng)器內(nèi)的氣流分布,避免出現(xiàn)煙氣流動(dòng)低速區(qū)或死角。

2在各層催化劑上方安裝吹灰器,對(duì)催化劑進(jìn)行定期吹掃。

3選用合適的催化劑內(nèi)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(dòng)避免堵灰。

4對(duì)催化劑采用頂端硬化技術(shù),改善催化劑磨損。

5硫及硫銨鹽的影響

7 燒結(jié)現(xiàn)象

當(dāng)溫度上升至 450℃時(shí),會(huì)發(fā)生催化劑的燒結(jié)現(xiàn)象,從而導(dǎo)致催化劑失活。因而我們?cè)谠O(shè)計(jì)SCR反應(yīng)時(shí)合理的選擇反應(yīng)的溫度區(qū)間,通常反應(yīng)的最佳溫度在 360℃。

總結(jié)

(1)目前工程中應(yīng)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(yīng)用過(guò)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(jié)等因素都會(huì)造成催化劑鈍化,需要采取相應(yīng)的措施加以預(yù)防。

(3)催化劑研究方向應(yīng)符合國(guó)內(nèi)工程需要,著重在設(shè)計(jì)并制備高活性的催化劑上,改進(jìn)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(shí)際工程應(yīng)用中,要通過(guò)合理的流場(chǎng)設(shè)計(jì) ,防止飛灰的沉積,定期對(duì)催化劑進(jìn)行吹掃;控制好溫度,防止催化劑燒結(jié);催化劑停用時(shí)要對(duì)催化劑進(jìn)行保護(hù)。