在煙氣治理領(lǐng)域，脫硝催化劑的使用加快了治理效率
【加熱爐SCR脫硝設(shè)備www.kn39.cn】在煙氣治理領(lǐng)域，脫硝催化劑的使用加快了治理效率：
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(zhǎng)一段時(shí)間會(huì)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(yán)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(diǎn)就會(huì)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(duì)催化劑造成嚴(yán)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(yuǎn)低于Ca、Mg。堿金屬可以直接與催化劑的活性位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致活性位點(diǎn)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(diǎn)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?yàn)樗鼈兏锌赡芰鲃?dòng)和滲透到催化劑材料中。對(duì)于細(xì)胞型催化劑，整體式載體材料可以稀釋堿金屬離子的流動(dòng)性，降低失活率，從而延長(zhǎng)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(dá)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(duì)于SCR脫硝系統(tǒng)，煤中CaO含量過高會(huì)降低催化劑活性。中國(guó)煤中CaO的含量相對(duì)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(rèn)為，CaO的堿性使催化劑的酸性降低，但不會(huì)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(kuò)散到催化劑中進(jìn)行脫硝反應(yīng)。與平板型催化劑相比，細(xì)胞型催化劑受CaO的影響較小，對(duì)CaO中毒的抗性較強(qiáng)。
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(jìn)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(huì)明顯出現(xiàn)。當(dāng)煙氣中有大量CaO時(shí)，As2O3會(huì)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(huì)導(dǎo)致催化劑失活。因此，當(dāng)CaO和As2O3同時(shí)存在時(shí)，這兩種物質(zhì)對(duì)催化劑的影響會(huì)很大。但一般來說，燃煤鍋爐排放的As2O3的濃度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)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(duì)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(xì)小的粘性顆粒，硫酸銨為白色固體。硫酸氫銨在160 ~ 220℃時(shí)為粘性固體。當(dāng)煙溫過低時(shí)，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(huì)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(jì)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(jì)，特別是混合裝置的設(shè)計(jì)，使催化劑的煙氣表面濃度達(dá)到均勻分布;(3)在低負(fù)荷情況下，當(dāng)溫度不能滿足要求時(shí)，停止噴氨。只有在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行，溫度低于銨鹽冷凝溫度時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間低于允許溫度，催化劑活性會(huì)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(duì)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(huì)加速磨損。除高溫?zé)煔獾臎_刷外，SCR系統(tǒng)吹灰器的運(yùn)行也會(huì)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(dòng)時(shí)，磨損孔的流動(dòng)阻力和壓降減小，煙道氣流量增加，進(jìn)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(jì)催化劑;選擇合適的煙氣速度;磨損性強(qiáng)的大顆粒粉煤灰應(yīng)盡量去除。在催化劑設(shè)計(jì)上采取的主要措施有:(1)表面硬化。增加細(xì)胞尾部催化劑的硬度，抵抗灰分表面的磨損。對(duì)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(jìn)一步磨損。一般認(rèn)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(zhǎng)催化劑的機(jī)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?yàn)樵诟呋曳值那闆r下，催化劑的表面和內(nèi)壁會(huì)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(huì)大大降低。
燒結(jié)、磨損和積灰都會(huì)導(dǎo)致催化劑失活，其中積灰最為嚴(yán)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(jì)成本。阻斷催化劑后，可采取適當(dāng)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.kn39.cn】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(jī)組等尾氣脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(qǐng)聯(lián)系本公司。
- 上一篇：2022/5/27
- 下一篇：脫硝催化劑在生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用 2022/5/27
