【常州加热炉SCR脱硝设备www.szyytxcl.net】在烟气治理领域，脱硝催化剂的应用大大加快了治理效率

在烟气处理领域，脱氮催化剂的应用大大加快了处理效率。本文主要介绍了失活催化剂、失活催化剂回收处理措施。

脱氮催化剂

催化剂失活可分为物理失活和化学失活。典型的SCR催化剂化学失活主要是由碱金属、碱土金属和As引起的催化剂中毒引起的，而物理失活主要是由高温烧结、磨损和堵塞引起的。

(1)催化剂烧结。以钛催化剂为例,暴露在450℃以上高温环境很长一段时间会导致催化剂的烧结活性表面和微晶核的聚集,从而导致催化剂粒子的增加和减少的表面积,和催化剂活性的降低。

在钛钒商业催化剂的配方中加入钨将最大限度地减少催化剂的烧结。不同的钨含量所允许的最高工作温度是不同的，SCR反应器在正常工作温度下可以忽略烧结现象。因此，SCR反应器的工作温度必须严格遵守制造商的指导方针。

(2)烟气中的飞灰(烟)。在导致SCR催化剂失活的所有因素中，灰分积累是最复杂、影响最大的因素。如果催化剂的气孔被煤烟颗粒堵塞，催化剂表面的活性位点就会逐渐丧失，导致催化剂失活。研究发现，沉积在催化剂表面的粉煤灰主要是一些粒径小于5μm的颗粒。与烟气中的飞灰相比，硫酸盐颗粒数量明显增加，小颗粒中更容易富集As、Na等元素，从而对催化剂造成严重中毒。

(3)碱金属，碱土金属，如粉尘。粉煤灰中含有一定的碱金属(一般指K、Na)，其含量一般远低于Ca、Mg。碱金属可以直接与催化剂的活性位点发生反应，导致活性位点的丧失，主要导致催化剂中V-OH的氢键被取代，催化剂的酸性降低，从而使催化剂失活。碱金属不太可能与活性位点结合，但在凝结水存在的情况下，催化剂的失活可能成倍增加，因为它们更有可能流动和渗透到催化剂材料中。对于细胞型催化剂，整体式载体材料可以稀释碱金属离子的流动性，降低失活率，从而延长使用寿命。SCR脱硝反应主要发生在催化剂的外表面，所以催化剂失活的程度取决于飞灰中能够到达催化剂活性部位的碱金属的浓度。为避免催化剂碱中毒，催化剂应尽量避免潮湿条件，采用蜂窝状催化剂以减少碱金属的影响。

对于SCR脱硝系统，煤中CaO含量过高会降低催化剂活性。中国煤中CaO的含量相对较高，如电厂广泛使用的神华煤灰中CaO的含量为9% ~ 24%，而煤灰中CaO的含量为13% ~ 30%。一般认为，CaO的碱性使催化剂的酸性降低，但不会导致催化剂活性的显著下降。催化剂性能下降的主要原因是CaO与粉煤灰中的SO3发生反应，在催化剂表面形成一层CaSO4，覆盖了催化剂的活性部位，阻止了反应物扩散到催化剂中进行脱硝反应。与平板型催化剂相比，细胞型催化剂受CaO的影响较小，对CaO中毒的抗性较强。

砷存在于大多数煤中，SCR催化剂砷中毒是由于气态砷化合物的积累，堵塞了催化剂进入活性部位的通道造成的。烟气中气态砷主要形成As2O3，主要沉积并堵塞催化剂的中孔，即0.1μm ~ 1μm的孔径。无论使用哪一种炉体，砷中毒现象都会明显出现。当烟气中有大量CaO时，As2O3会与烟气中的CaO、O2反应生成Ca3(AsO4)2。Ca3(AsO4)2是一种热稳定性很高的化合物，不会导致催化剂失活。因此，当CaO和As2O3同时存在时，这两种物质对催化剂的影响会很大。但一般来说，燃煤锅炉排放的As2O3的浓度会远远高于CaO的浓度。通过改变催化剂的微孔结构和分布，可以有效地预防砷中毒，这已被许多催化剂制造商采用。

(4)烟气中的SO3。二氧化硫是在燃烧过程中产生的。增加催化剂中氧化钒的比例可以提高催化剂的脱硝活性，同时也增加了SO2向SO3的转化量，从而增加了烟气中SO3的浓度。温度对SO2向SO3的转化有很大影响。即使在钒氧化物含量较低或无钒氧化物的催化剂中，仍有部分SO2转化为SO3。

在较低的温度下，SO3与烟气中的NH3反应生成硫酸铵和硫酸氢铵。硫酸铵和硫酸氢铵为细小的粘性颗粒，硫酸铵为白色固体。硫酸氢铵在160 ~ 220℃时为粘性固体。当烟温过低时，容易凝结吸附在催化剂和空气预热器表面，然后沉积造成催化剂堵塞，使催化剂失活。此外，硫酸铵具有腐蚀性，会引起空气预热器的腐蚀。

防止铵盐沉积的措施有:①设计合理的催化剂配方，降低SO2的转化率;②减少氨逸出量。如选择合适的NH3/NOx摩尔比，合适的催化剂体积，以及合理的系统设计，特别是混合装置的设计，使催化剂的烟气表面浓度达到均匀分布;(3)在低负荷情况下，当温度不能满足要求时，停止喷氨。只有在锅炉低负荷运行，温度低于铵盐冷凝温度时，才有可能发生铵盐沉积。

铵盐沉积引起的催化剂堵塞可以通过加热分解硫酸铵恢复部分催化剂活性，但如果温度长时间低于允许温度，催化剂活性会发生不可逆的变化。冲洗空气预热器，除去铵沉积物。

(5)催化剂磨损。磨损主要是由于粉煤灰对催化剂表面的冲击造成的。催化剂磨损是气速、飞灰特性、冲击角和催化剂特性的函数，所以较高的烟气速度和颗粒浓度会加速磨损。除高温烟气的冲刷外，SCR系统吹灰器的运行也会产生明显的磨损现象。此外，蜂窝催化剂在烟道气中流动时，磨损孔的流动阻力和压降减小，烟道气流量增加，进一步加剧了磨损效果，而表面和边缘经过处理的催化剂具有更高的耐磨性。

防止催化剂磨损的措施有:合理设计催化剂;选择合适的烟气速度;磨损性强的大颗粒粉煤灰应尽量去除。在催化剂设计上采取的主要措施有:(1)表面硬化。增加细胞尾部催化剂的硬度，抵抗灰分表面的磨损。对于平板催化剂，由于其支撑架是金属网，金属基板磨损后暴露在迎风侧，可以防止烟气进一步磨损。一般认为板式催化剂的耐磨性较好。(2)增厚。通过增加壁厚和增加磨损裕度，可以延长催化剂的机械寿命。这也有利于催化剂的清洗和再生。(3)采用均相催化剂结构因为在高灰分的情况下，催化剂的表面和内壁会有一定程度的磨损，催化剂表面的涂层磨损后，催化剂的活性会大大降低。

烧结、磨损和积灰都会导致催化剂失活，其中积灰最为严重。

失活催化剂的处理通常包括填埋或回收。这取决于失活催化剂的寿命和使用情况，并考虑到处理的经济成本。阻断催化剂后，可采取适当措施部分恢复活性。催化剂中毒或烧结，活性失效，无法再生，一般由催化剂供应商回收，将催化剂基料处理后再使用制成新的催化剂。

催化剂回收流程:分解模块催化剂→分解模块框金属材料→废料→无效催化剂→研磨→工艺处理→回收。

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