我国火电厂用煤受我国煤炭资源和燃料供应政策的制约,燃煤的品质通常较差,燃煤的灰分、硫分等有害杂质含量普遍较高。因此在使用SCR脱硝催化剂时燃料中的碱金属、碱土金属、砷,以及燃烧后产生的水蒸气、飞灰、硫及硫铵等都对催化剂的使用造成影响,这些成分通过扩散进入催化剂的活性点,占据着催化剂活性点位,催化剂将逐渐被钝化,催化剂的活性随着运行时间的推移而降低,NOx还原效率下降,氨耗量增加,氨逃逸量增加,SCR脱硝系统运行成本将因有害元素的影响而上升。
SCR脱硝催化剂
1 碱金属的影响
碱金属与催化剂表面接触,会使催化剂活性降低。避免催化剂表面水蒸气的凝结,可降低因碱金属在催化剂表面积聚对催化剂活性的影响。
2 碱土金属的影响
通过适当增加吹灰频率,可降低飞灰在催化剂上的沉积量,降低 CaO 在催化剂表面的沉积量是减缓催化剂中毒的有效手段。
3 砷的影响
在砷中毒的过程中将使反应气体在催化剂内的扩散受到限制,且通道遭到破坏。催化剂发生 As中毒,特别是在液态排渣炉和飞灰再循环的过程中,会导致循环过程中砷的富集从而导致催化剂活性的降低。
4 水蒸气的影响
对于大多数运行中的烟气 SCR 脱硝装置中,都应避免水蒸气的凝结。凝结在催化剂上的水会将飞灰中的有毒物(碱金属,钙,镁)转移到催化剂上,从而导致催化剂失活。另外会使飞灰硬化并阻塞催化剂,使吹灰装置的性能下降。
5 飞灰的影响
飞灰是造成催化剂堵塞的一个主要原因,飞灰小颗粒沉积在催化剂孔隙中,阻碍 NOx等到达催化剂表面,从而引起催化剂失活。同时飞灰还容易造成催化剂的磨损。降
低催化剂堵塞和磨损的措施主要有:
1利用 CFD 计算机数值模拟和物理模型试验,优化流场设计,来调节 SCR反应器内的气流分布,避免出现烟气流动低速区或死角。
2在各层催化剂上方安装吹灰器,对催化剂进行定期吹扫。
3选用合适的催化剂内的烟气速度,在保证较小烟气阻力和低磨蚀的情况下,又能有效地利用烟气的流动避免堵灰。
4对催化剂采用顶端硬化技术,改善催化剂磨损。
5硫及硫铵盐的影响
7 烧结现象
当温度上升至 450℃时,会发生催化剂的烧结现象,从而导致催化剂失活。因而我们在设计SCR反应时合理的选择反应的温度区间,通常反应的最佳温度在 360℃。
总结
(1)目前工程中应用最多的SCR催化剂主要成份为 TiO2、V2O3 、WO2 、MnO2等氧化物组成。
(2)在SCR的应用过程中,由于碱性金属影响、碱土金属影响、砷中毒、硫及硫铵影响、烧结等因素都会造成催化剂钝化,需要采取相应的措施加以预防。
(3)催化剂研究方向应符合国内工程需要,着重在设计并制备高活性的催化剂上,改进催化剂的组成,提高活性,降低成本,提高催化剂寿命。
(4)催化剂在实际工程应用中,要通过合理的流场设计 ,防止飞灰的沉积,定期对催化剂进行吹扫;控制好温度,防止催化剂烧结;催化剂停用时要对催化剂进行保护。
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