在煙氣治理領(lǐng)域，脫硝催化劑的使用加快了治理效率
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在煙氣處理領(lǐng)域，脫氮催化劑的應(yīng)用大大加快了處理效率。本文主要介紹了失活催化劑、失活催化劑回收處理措施。
脫氮催化劑
催化劑失活可分為物理失活和化學(xué)失活。典型的SCR催化劑化學(xué)失活主要是由堿金屬、堿土金屬和As引起的催化劑中毒引起的，而物理失活主要是由高溫?zé)Y(jié)、磨損和堵塞引起的。
(1)催化劑燒結(jié)。以鈦催化劑為例,暴露在450℃以上高溫環(huán)境很長一段時間會導(dǎo)致催化劑的燒結(jié)活性表面和微晶核的聚集,從而導(dǎo)致催化劑粒子的增加和減少的表面積,和催化劑活性的降低。
在鈦釩商業(yè)催化劑的配方中加入鎢將最大限度地減少催化劑的燒結(jié)。不同的鎢含量所允許的最高工作溫度是不同的，SCR反應(yīng)器在正常工作溫度下可以忽略燒結(jié)現(xiàn)象。因此，SCR反應(yīng)器的工作溫度必須嚴格遵守制造商的指導(dǎo)方針。
(2)煙氣中的飛灰(煙)。在導(dǎo)致SCR催化劑失活的所有因素中，灰分積累是最復(fù)雜、影響最大的因素。如果催化劑的氣孔被煤煙顆粒堵塞，催化劑表面的活性位點就會逐漸喪失，導(dǎo)致催化劑失活。研究發(fā)現(xiàn)，沉積在催化劑表面的粉煤灰主要是一些粒徑小于5μm的顆粒。與煙氣中的飛灰相比，硫酸鹽顆粒數(shù)量明顯增加，小顆粒中更容易富集As、Na等元素，從而對催化劑造成嚴重中毒。
(3)堿金屬，堿土金屬，如粉塵。粉煤灰中含有一定的堿金屬(一般指K、Na)，其含量一般遠低于Ca、Mg。堿金屬可以直接與催化劑的活性位點發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致活性位點的喪失，主要導(dǎo)致催化劑中V-OH的氫鍵被取代，催化劑的酸性降低，從而使催化劑失活。堿金屬不太可能與活性位點結(jié)合，但在凝結(jié)水存在的情況下，催化劑的失活可能成倍增加，因為它們更有可能流動和滲透到催化劑材料中。對于細胞型催化劑，整體式載體材料可以稀釋堿金屬離子的流動性，降低失活率，從而延長使用壽命。SCR脫硝反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑的外表面，所以催化劑失活的程度取決于飛灰中能夠到達催化劑活性部位的堿金屬的濃度。為避免催化劑堿中毒，催化劑應(yīng)盡量避免潮濕條件，采用蜂窩狀催化劑以減少堿金屬的影響。
對于SCR脫硝系統(tǒng)，煤中CaO含量過高會降低催化劑活性。中國煤中CaO的含量相對較高，如電廠廣泛使用的神華煤灰中CaO的含量為9% ~ 24%，而煤灰中CaO的含量為13% ~ 30%。一般認為，CaO的堿性使催化劑的酸性降低，但不會導(dǎo)致催化劑活性的顯著下降。催化劑性能下降的主要原因是CaO與粉煤灰中的SO3發(fā)生反應(yīng)，在催化劑表面形成一層CaSO4，覆蓋了催化劑的活性部位，阻止了反應(yīng)物擴散到催化劑中進行脫硝反應(yīng)。與平板型催化劑相比，細胞型催化劑受CaO的影響較小，對CaO中毒的抗性較強。
砷存在于大多數(shù)煤中，SCR催化劑砷中毒是由于氣態(tài)砷化合物的積累，堵塞了催化劑進入活性部位的通道造成的。煙氣中氣態(tài)砷主要形成As2O3，主要沉積并堵塞催化劑的中孔，即0.1μm ~ 1μm的孔徑。無論使用哪一種爐體，砷中毒現(xiàn)象都會明顯出現(xiàn)。當煙氣中有大量CaO時，As2O3會與煙氣中的CaO、O2反應(yīng)生成Ca3(AsO4)2。Ca3(AsO4)2是一種熱穩(wěn)定性很高的化合物，不會導(dǎo)致催化劑失活。因此，當CaO和As2O3同時存在時，這兩種物質(zhì)對催化劑的影響會很大。但一般來說，燃煤鍋爐排放的As2O3的濃度會遠遠高于CaO的濃度。通過改變催化劑的微孔結(jié)構(gòu)和分布，可以有效地預(yù)防砷中毒，這已被許多催化劑制造商采用。
(4)煙氣中的SO3。二氧化硫是在燃燒過程中產(chǎn)生的。增加催化劑中氧化釩的比例可以提高催化劑的脫硝活性，同時也增加了SO2向SO3的轉(zhuǎn)化量，從而增加了煙氣中SO3的濃度。溫度對SO2向SO3的轉(zhuǎn)化有很大影響。即使在釩氧化物含量較低或無釩氧化物的催化劑中，仍有部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3。
在較低的溫度下，SO3與煙氣中的NH3反應(yīng)生成硫酸銨和硫酸氫銨。硫酸銨和硫酸氫銨為細小的粘性顆粒，硫酸銨為白色固體。硫酸氫銨在160 ~ 220℃時為粘性固體。當煙溫過低時，容易凝結(jié)吸附在催化劑和空氣預(yù)熱器表面，然后沉積造成催化劑堵塞，使催化劑失活。此外，硫酸銨具有腐蝕性，會引起空氣預(yù)熱器的腐蝕。
防止銨鹽沉積的措施有:①設(shè)計合理的催化劑配方，降低SO2的轉(zhuǎn)化率;②減少氨逸出量。如選擇合適的NH3/NOx摩爾比，合適的催化劑體積，以及合理的系統(tǒng)設(shè)計，特別是混合裝置的設(shè)計，使催化劑的煙氣表面濃度達到均勻分布;(3)在低負荷情況下，當溫度不能滿足要求時，停止噴氨。只有在鍋爐低負荷運行，溫度低于銨鹽冷凝溫度時，才有可能發(fā)生銨鹽沉積。
銨鹽沉積引起的催化劑堵塞可以通過加熱分解硫酸銨恢復(fù)部分催化劑活性，但如果溫度長時間低于允許溫度，催化劑活性會發(fā)生不可逆的變化。沖洗空氣預(yù)熱器，除去銨沉積物。
(5)催化劑磨損。磨損主要是由于粉煤灰對催化劑表面的沖擊造成的。催化劑磨損是氣速、飛灰特性、沖擊角和催化劑特性的函數(shù)，所以較高的煙氣速度和顆粒濃度會加速磨損。除高溫?zé)煔獾臎_刷外，SCR系統(tǒng)吹灰器的運行也會產(chǎn)生明顯的磨損現(xiàn)象。此外，蜂窩催化劑在煙道氣中流動時，磨損孔的流動阻力和壓降減小，煙道氣流量增加，進一步加劇了磨損效果，而表面和邊緣經(jīng)過處理的催化劑具有更高的耐磨性。
防止催化劑磨損的措施有:合理設(shè)計催化劑;選擇合適的煙氣速度;磨損性強的大顆粒粉煤灰應(yīng)盡量去除。在催化劑設(shè)計上采取的主要措施有:(1)表面硬化。增加細胞尾部催化劑的硬度，抵抗灰分表面的磨損。對于平板催化劑，由于其支撐架是金屬網(wǎng)，金屬基板磨損后暴露在迎風(fēng)側(cè)，可以防止煙氣進一步磨損。一般認為板式催化劑的耐磨性較好。(2)增厚。通過增加壁厚和增加磨損裕度，可以延長催化劑的機械壽命。這也有利于催化劑的清洗和再生。(3)采用均相催化劑結(jié)構(gòu)因為在高灰分的情況下，催化劑的表面和內(nèi)壁會有一定程度的磨損，催化劑表面的涂層磨損后，催化劑的活性會大大降低。
燒結(jié)、磨損和積灰都會導(dǎo)致催化劑失活，其中積灰最為嚴重。
失活催化劑的處理通常包括填埋或回收。這取決于失活催化劑的壽命和使用情況，并考慮到處理的經(jīng)濟成本。阻斷催化劑后，可采取適當措施部分恢復(fù)活性。催化劑中毒或燒結(jié)，活性失效，無法再生，一般由催化劑供應(yīng)商回收，將催化劑基料處理后再使用制成新的催化劑。
催化劑回收流程:分解模塊催化劑→分解模塊框金屬材料→廢料→無效催化劑→研磨→工藝處理→回收。【上海SCR脫硝處理設(shè)備www.nxtaihe.com】上海優(yōu)悠環(huán)保科技是脫硝設(shè)備,SCR/SNCR脫硝工程,SCR脫硝系統(tǒng),NOx氮氧化物處理設(shè)備,鍋爐,加熱爐,熱處理爐,發(fā)電機組等尾氣脫硝系統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)廠家.SCR脫硝處理設(shè)備，加熱爐脫硝設(shè)備，鍛造爐脫硝設(shè)備，工業(yè)熱處理脫硝設(shè)備，SCR系統(tǒng)裝置，廢氣SCR處理等環(huán)保設(shè)備，更多技術(shù)請聯(lián)系本公司。
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