在使用SCR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。
' V% g& n, L0 t! j" U& L% T0 x1 p1 l
- t- [) N* O. m4 a. l! m
$ @+ f) `& G, C, L! s1 碱金属的影响
% A8 W- w/ a8 ^4 f9 S; e5 J- ]; |- M* t! K
碱金属与催化剂表面接触,会使催化剂活性降低 。碱金属在催化剂上沉积导致催化剂表面酸性大大降低,相同摩尔浓度的 K 与 Na 相比,K 中和效果更强。K 优先配位到 或者 上的 OH 根上,K20与 反应生成 ,K 干扰了氨活性中间物种 NH4+的形成,从而导致催化剂的钝化。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。/ h M9 M V& T# ]
" a [* g) c7 W) P. ?: c# m1 E. a
2 碱土金属的影响
* Z J G& J+ c% q* x) ?5 _
, e" u6 i0 e& K8 ?/ s碱土金属使催化剂中毒主要是飞灰中游离的CaO与催化剂表面吸附的 反应生成 而产生的, 引起催化剂表面结垢,会将催化剂表面遮蔽,从而阻止了反应物向催化剂内扩散。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: A; U) k3 M( Q7 @/ g3 o' G
. M' i- }3 D/ p0 f$ k0 B& \4 v3 砷的影响
* A/ y/ C- B- {: Z/ }
( f$ w* V C/ G# x砷(As)来源于煤,在烟气中以挥发性 的形式存在 分散到催化剂中并固化在活性、非活性区域,同时也会吸附在飞灰颗粒上(以氧化物的形式)。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。以氧化物为形式的砷为例,它的中毒影响归结于它的碱性。 导致 OH 根被 As-OH(分布于表面的砷酸盐)所取代。催化剂砷中毒后,氨不易吸附到中毒的催化剂活性点上,从而导致催化剂活性的降低。
" |7 }$ j0 f2 k/ u- `# A/ |8 J* j1 t( e" c# j7 k
在使用过程中可使催化剂表面对砷不具有活性,通过对催化剂表面的酸性控制,达到吸附保护的目的,使得催化剂表面不吸附氧化砷;另一种方法是改进活性位,通过高温煅烧获得稳定的催化剂表面,主要采用钒和钼的混合氧化物形式,使As吸附的位置不影响SCR的活性位。
q/ x0 A4 X0 f' Y& l8 r2 Z7 l2 W6 q" a4 g8 k, r [2 g* n
4 水蒸气的影响
1 w! Y# b! I8 {# Z3 T$ q# n/ w+ V# H
% p7 f3 X F" c b% O' h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。燃油锅炉中毒的危险较大,主要是由于水溶性碱金属含量较高。如果锅炉燃用生物质燃料,中毒现象会变得严重,这是因为这些燃料中水溶性的K含量较高。- o9 D5 e u( g: p
1 j% F: L" i; G) L" h) W5 飞灰的影响3 i, K* I. B; T* T4 z
/ c H$ w: n$ P# @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、 和 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:- s; M( B1 H' O8 R$ l
, {# ~" g# [; m1)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。
' T* M! B, n+ S B) @ N) X5 D1 X4 T+ n& c) L3 ]% H' B& S3 }+ P7 c2 o
2)在各层催化剂上方安装吹灰器,对催化剂进行定期吹扫。
, y1 k, a, R6 k, b5 J
; G$ a) A- P/ h+ B# y3)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。5 j7 f0 {$ U; N | t
% H/ c' b- C$ {& K5 H
4)对催化剂采用顶端硬化技术,改善催化剂磨损。8 W. a, s$ F6 f) T9 m% F
! r8 n6 V) }1 D
6 硫及硫铵盐的影响9 C8 K' b* F' N; ^
[ Q9 }/ I$ N. v
硫及硫铵盐是造成催化剂堵塞的另一个主要原因。 是 SCR 催化剂主要活性成分,但也同时促进了 氧化成 。而系统喷出的 在 250℃以下很容易与 形成硫铵盐,硫铵盐不仅会堵塞催化剂孔道及微孔,而且会造成下游换热设备的粘污。
H+ u9 f0 l, ]7 ]/ U7 W9 `) z5 k! N/ t( @
7 烧结现象
% A) N, t' @' P' t
) z% d( U+ N) }0 h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℃。
# o5 h( o* i S8 v! u# J1 X. G
, T! i/ U4 }+ q5 Q4 s |
© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保之家[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。
|