SCR煙氣脫硝催化劑失活機(jī)理綜述
摘要：從催化劑熱燒結(jié)、催化劑中毒、催化劑堵塞、催化劑磨損4個方面闡述催化劑的失活機(jī)理。通過研究催化劑的各種失活機(jī)理，可以有針對性地根據(jù)鍋爐特性、燃料特性以及飛灰成分進(jìn)行SCR脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定防止催化劑失活的措施，對延長催化劑壽命， 降低SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用具有重要意義。
關(guān)鍵詞：SCR；催化劑；失活；煙氣脫硝；綜述
中圖分類號：X701．7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1007—1881(2010)12—0035—03
0 引言
隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，氮氧化物(NOx)的排放量與日俱增。隨著我國排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，目前新建的燃煤發(fā)電機(jī)組均要求安裝SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原)煙氣脫硝裝置，未安裝SCR煙氣脫硝裝置且已投產(chǎn)的機(jī)組也將逐步通過改造安裝SCR煙氣脫硝裝置。
催化劑是SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的核心部件，其性能直接影響SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的整體脫硝效果。由于造成催化劑失活的因素很多，因此研究總結(jié)催化劑的失活機(jī)理，針對具體的鍋爐特性和燃料特性，制定恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧，對延長催化劑壽命、降低SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用具有重大意義。
SCR煙氣脫硝催化反應(yīng)共分4步進(jìn)行。第一步，煙氣中的氨氣擴(kuò)散到催化劑的活性位上，生成絡(luò)合物。第二步，煙氣中的NO和絡(luò)合了氨的催化劑發(fā)生進(jìn)一步絡(luò)合反應(yīng)。第三步，N2和H2O從催化劑上脫附。第四步，煙氣中O2擴(kuò)散到催化劑活性位上，置換出氫，使催化劑復(fù)原。
雖然導(dǎo)致SCR煙氣脫硝催化劑失活的原因很多，但是催化劑失活機(jī)理研究離不開SCR煙氣脫硝催化反應(yīng)機(jī)理。如果某種因素阻礙了SCR煙氣脫硝催化反應(yīng)機(jī)理中某一步或者多步反應(yīng)的進(jìn)行，就會導(dǎo)致催化劑失活。本文從催化劑熱燒結(jié)、催化劑中毒、催化劑堵塞、催化劑磨損4個方面分別闡述催化劑的失活機(jī)理。
1 SCR煙氣脫硝催化劑熱燒結(jié)失活機(jī)理
燒結(jié)是催化劑失活的重要原因之一，而且催化劑的燒結(jié)過程是不可逆的，燒結(jié)導(dǎo)致的催化劑活性降低，不能通過催化劑再生的方式恢復(fù)。一般在煙氣溫度高于400℃時，燒結(jié)就開始發(fā)生。按照常規(guī)催化劑的設(shè)計(jì)。煙氣溫度低于420～430℃。催化劑燒結(jié)速度處于可以接受的范圍。煙氣溫度高于450℃，催化劑的壽命就會在較短時間內(nèi)大幅降低。目前商用SCR煙氣脫硝催化劑多為V205-WO3-TiO2系催化劑，其中V2O5為活性成分，WO3為穩(wěn)定成分，TiO2為載體物質(zhì)。用于SCR煙氣脫硝催化劑的TiO2的晶型為銳鈦型，被燒結(jié)后會轉(zhuǎn)化成金紅石型，從而導(dǎo)致晶體粒徑成倍增大，以及催化劑的微孔數(shù)量銳減。催化劑活性位數(shù)量銳減，催化劑失活。適當(dāng)提高催化劑中WO3的含量，可以提高催化劑的熱穩(wěn)定性，從而提高其抗燒結(jié)能力。
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