选择性催化还原(SCR)技能具有高选择性、高稳定性、高脱硝率等特色,是目前最广泛运用的新疆脱硝催化剂烟气脱硝技能,SCR脱硝催化剂是SCR烟气脱硝技能的核心,也是影响整个SCR体系脱硝效果和经济性的首要要素。
目前SCR脱硝催化剂一般是以V2O5为活性成分、WO3(或MoO3)为助剂、TiO2为载体的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂。烟气中碱金属(K、Na)和碱土金属(Ca、Mg)对SCR 催化剂存在两个方面的晦气影响:
(1)可产生化学毒化效果,最终导致脱硝催化剂的失活。
(2)碱或许碱土金属盐类在较低温度情况下(100-280℃),与水产生协同效果,简单粘附和板结在催化剂外表,形成脱硝催化剂的阻塞和板结。
本文针对碱(土)金属对催化剂毒性和阻塞机理,根据不同行业的烟气特色和新疆脱硝催化剂脱硝工艺,评估SCR脱硝催化剂碱金属中毒和阻塞的风险性。
脱硝催化剂的碱中毒和抗堵性
碱(土)金属中毒机理
碱金属(K、Na)对催化剂效果最严峻的为 K、Na 两种碱金属,而其在烟尘中的存在方式中又以金属氯盐和氧化物的中毒效果最为严峻。金属氯盐KCl可使钒基催化剂化学中毒,其机制首要是K 在V 或W 的Brønsted酸位点形成V( W) -O-K 键,导致Brønsted酸位点减少,影响NH3的吸附活化,此外,KCl可使钒基催化剂烧结然后导致催化剂活性下降。
碱金属氧化物K2O碱性比金属氯盐强,其毒化效果强于金属氯盐。研究指出,钒基催化剂K2O中毒机理见图1,K2O与SCR 催化剂外表的活性位点Brønsted酸位( V-OH) 产生反响,生成V-OK,削弱了催化剂外表Brønsted酸位的酸性,使催化剂吸附NH3能力下降,按捺SCR 反响活性中间体NH4+的出产,催化活性随之下降。研究发现当K2O新疆脱硝催化剂负载量> 1% 时催化剂完全失活。
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碱金属钠盐的中毒机理与钾盐类似,可引起催化剂物理中毒和化学中毒,以化学中毒为主。物理中毒首要是引起催化剂外表颗粒的堆积和孔道的阻塞。而化学中毒首要是由于碱金属Na 与催化剂外表的Brønsted酸性位点上的V-OH产生反响,生成V-ONa,使V2O5 和WO3等金属氧化物的化学环境产生变化,然后影响其催化功能。
碱土金属(Ca、Mg)CaO是碱性物质,目前运用的V2O5/TiO2 基催化剂的活性位是具有Lewis 酸或Brønsted酸性质的物质,烟气中游离态CaO和催化剂外表的酸位中和,减少催化剂的活性位,然后降低催化剂的活性。当然CaO与催化剂表层酸性位物质之间的反响归于固固反响,反响速度较慢,所以单纯的CaO碱性使得催化剂酸性下降并不会形成催化剂活性的大幅下降。但堆积在催化剂外表的CaO还与烟气中的SO3反响生成细密的CaSO4盲层,形成催化剂微孔阻塞却是催化剂活性下降的首要原因。另外,CaO能够形成催化剂微孔阻塞,使得催化剂活性下降。能够通过提高吹灰频次缓建催化剂的阻塞。
烟气中的水分会对碱(土)金属中毒产生协同效果。催化剂在枯燥状态下,由于固固反响速度缓慢,碱(土)金属中毒不明显。催化剂失活的速度首要取决于催化剂外表的碱(土)金属的外表浓度,而碱(土)金属的外表浓度首要取决于飞灰在催化剂外表的堆积速度、停留时间和堆积量。当催化剂外表有液体水生成时,碱金属会在水中溶解,加快向催化剂内部扩散,并与活性位产生反响,导致催化剂活性位快速丧失。
脱硝催化剂的抗堵性
抗堵性一般受三种要素影响:
(1)灰的本身特性,如碱性灰,一般在较低的温度,有水参加的情况下,简单粘结和板结;如硫铵,一般具有较强的粘滞性,易和其他灰粘附一同,难以清除。
(2)灰的含量,较高的灰含量导致灰不简单及时扫除,形成大量的堆积和阻塞,一般需求选择适宜的吹灰方式和加强吹灰频次;
(3)脱硝催化剂的结构选型,平板式催化剂的抗堵新疆脱硝催化剂性要比蜂窝催化剂优胜的多。