生物质锅炉SCR脱硝催化剂

生物质锅炉烟气特点

1、二氧化硫和氮氧化物的浓度在生物质燃烧过程中表现出较低但波动较大的特点。当以纯生物质燃烧时，二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的浓度在120～250 mg/m³之间波动。然而，如果燃料中掺杂了模板、木材、树皮等杂质，烟气中的SO2和NOx浓度则会在250～600 mg/m³之间波动。

2、生物质中氢元素含量较高，导致烟气中含水量也相对较高，达到15%～30%。

3、生物质烟尘含有较高比例的碱金属，其质量分数可达8%以上。

4、对于生物质锅炉，采用SNCR脱硝技术的效率在10%～25%之间，而循环流化床锅炉的SNCR脱硝效率可达40%～60%。然而，这些方法的脱硝效率不稳定，并且难以稳定地达到低于50mg/Nm³的超低排放要求。

5、由于SNCR脱硝效率较低，通常需要结合SCR脱硝技术以提高脱硝效率。然而，生物质燃料本身含有K、Na、Ca等碱性物质，在燃烧后形成的飞灰进入SCR系统可能导致催化剂表面吸附、堵塞和中毒失活的问题。

6、另外，由于生物质锅炉尾部烟气温度低、含湿量大，若在锅炉尾部安装催化剂，水会吸附在催化剂表面活性位点，降低脱硝反应速度和脱硝活性。在低温条件下，含湿量较大会使得飞灰更容易粘附在催化剂表面，从而导致碱中毒现象更为迅速。

目前，为了避免碱金属对催化剂的不利影响，生物质锅炉通常采用除尘脱硫后再进行脱硝。烟气经过除尘脱硫后，通过GGH、热风炉或蒸汽加热器等方式将烟气温度升高，然后采用常规SCR催化剂进行脱硝。然而，这种方法的投资和运行成本都较高。如果在生物质锅炉烟气除尘前采用SCR脱硝技术，可以有效降低脱硝的成本和能源消耗，但必须解决催化剂中毒失活、堵塞和磨蚀的问题。

针对这一问题，研发人员开发了一种高效抗碱金属的脱硝催化剂，可将燃煤锅炉的SCR烟气脱硝技术直接应用于生物质锅炉。该抗碱金属脱硝催化剂能够在生物质锅炉的烟气中直接进行脱硝，具有较好的性能。

碱金属对脱硝催化剂的影响及处理方案

一、 钠、钾等可溶性碱金属盐对脱硝催化剂的影响

可溶性碱金属盐，如钠、钾等，对脱硝催化剂的影响较大。这些碱金属与催化剂的活性中心发生反应，导致催化剂中毒失活。具体而言，这些碱金属会减少催化剂的酸位数量，降低活性位的稳定性，从而影响催化剂的活性。此外，在潮湿的环境下，碱金属对催化剂的影响更为严重。

二、 氧化钙对脱硝催化剂的影响

氧化钙（CaO）在飞灰中的含量较高，可能引起催化剂的失活。氧化钙可能通过堵塞催化剂微孔、中和酸位、生成CaSO4等方式影响催化剂的性能。其中，氧化钙的碱性使得其与催化剂表面的酸位发生反应，阻碍了催化反应的进行。

为了应对碱金属和氧化钙对催化剂的不利影响，研发人员采取了一系列处理方案：

（1）增加催化剂表面酸性：通过引入ⅥB、ⅠB、Ⅷ副族过渡金属元素以及稀土金属等，增加催化剂的酸位，提高氨的吸附位点和碱金属抗性。

（2）添加抗碱金属助剂：引入抗碱金属助剂，如钒、钼、钽、铝等，可以降低碱金属对催化剂的影响。

（3）改进催化剂结构：通过改进催化剂的结构，如提高催化剂的比表面积、孔径分布等，减缓碱金属对催化剂的影响。

（4）优化催化剂配方：通过优化催化剂的配方，选用更合适的催化剂成分，提高其抗碱性能。

综合采用上述处理方案，可以有效降低碱金属和氧化钙对脱硝催化剂的不良影响，提高催化剂的稳定性和脱硝性能。