燃煤电厂SCR脱硝催化剂的失活分析及再生探讨.docx

燃煤电厂SCR脱硝催化剂的失活分析及再生探讨当前控制氮氧化物最有效的方式就是选择性催化还原法脱硝（SCR）而催化剂则是SCR系统的核心所在。故此本文基于笔者实际工作经验先对SCR脱硝的基本原理做了简单概述然后分类各种引起SCR催化剂失活的因素最后探讨了适合不同类型的催化剂再生方法仅供参考。当前大气中的主要污染物即为氮氧化物与硫氧化物而目前硫氧化物污染所取得的控制效果已较佳因此我国环境污染控制在以后一段时间内的主要方向就是氮氧化物污染。人为产生氮氧化物污染的一个主要来源就是燃煤电厂因而对燃煤电厂氮氧化物的排放进行控制关系着整体的氮氧化物污染治理成效。如今在控制燃煤电厂氮氧化物排放得到最多认可的就是采用SCR法。这一方法具备着诸多优点如运转稳定、选择性好、效率高等。在一些发达国家中此方法已然获得了广泛运用如日本、美国等。但反观我国SCR脱硝技术尚处在起步阶段当前主要是对国外的相关技术进行引进。催化剂作为SCR系统的核心在初期投资中占比很多一般为30%~50%。我国的SCR使用的催化剂大部分依靠进口。同时由于较易中毒、堵塞在实际使用过程当中催化剂难免会失去活性。催化剂失去活性后为了节约成本就会进行再生以能够再次使用。所以对SCR催化剂的失活与再生进行研究对于催化剂使用期限的延长SCR系统运转费用的降低都有着较强的现实意义。然而通过在中国知网、万方、维普等数据库进行关键词检索能够发现当前我国关于催化剂失活和再生的相关研究仍较少。故此加大这一方面的探讨有助于我国SCR脱硝技术的广泛运用。1SCR脱硝的基本原理概述SCR脱硝是Nox控制技术中应用最为广泛、技术最为成熟的一种方法。基本上像日本、美国等发达国家与地区的电厂都是使用这一技术。SCR脱硝相较于其他脱硝技术最为明显的优势就是装置结构简单、运转可靠稳定、脱硝效率高维护比较了进一步方便且不会有副产物亦不会出现二次污染等。SCR脱硝的反应机理主要是在催化剂与一定稳定的作用下NH3选择性地把烟气中的NOx还原为H2O与N2。运用催化剂的目的是将降低反应温度到150℃~450℃之间以下为反应方程式：2SCR脱硝催化剂失活分析国际上许多学者、专家都进行了SCR脱硝催化剂失活的分析、研究。参考当前相关的文献资源并结合笔者工作实践认为致使SCR催化剂失活的主要原因有中毒、磨损、堵塞等。2.1磨损SCR由于是装置于电厂的除尘装置前面这就使得烟气或携带有一些飞灰颗粒。经过高度碰撞之后这些颗粒会磨损催化剂。而具体的磨损程度则受到催化剂的烟气流速、颗粒粒径分布、颗粒浓度、机械强度、撞击角度等影响。为了减少此种磨损现象一般会对催化剂口边缘进行硬化处理或是采用有着较高耐磨程度的材料来制作催化剂。2.2堵塞我们所有的人都知道催化剂中含有V2O5在V2O5作用下烟气中含有的SO2可以被氧化成SO3SO3和H2O及NH3反应会形成硫酸铵与硫酸氢铵而硫酸氢铵的粘附性很强容易将催化剂孔堵塞。同时催化剂表面的微孔也可能进入烟气中较小粒径的飞灰进而堵塞催化剂孔。而催化剂堵塞的又一种形式则是通道堵塞。在流经SCR反应器的时候燃煤烟气所携带的飞灰颗粒会在催化剂表面积极若是不及时清理就会在表面积聚越来越多的飞灰从而堵塞通道。烟气中除了较小粒径的飞灰颗粒还会夹杂着某些较大尺寸的灰粒也就是“爆米花灰”。由于这些灰粒的粒径比催化剂的通道尺寸大就会出现堵塞催化剂通道的情况。2.3中毒2.3.1碱金属中毒碱金属在煤中主要以两种形式存在一种为非活性碱其存在于硅酸盐矿物中如长石、云母等；另一种为活性碱比如有机酸盐、碳酸盐、硫酸盐等。在碱金属接触到催化剂表面的时候催化剂活性位置的碱金属会喝其他物质发生反应致使催化剂出现钝化。2.3.2砷中毒在具体运用催化剂的时候致使催化剂失活的一项重要因素就是砷中毒尤其是在低飞灰情况下更是降低催化剂活性的关键因素。引起砷中毒的是烟气中所含有的As2O3。As2O3分散于催化剂汇总并在非活性与活性区域固化进而限制到催化剂内反应气体的扩散破坏到毛细管。此种催化剂中毒情况无法逆转会严重影响到SCR运转。3SCR催化剂的再生探讨上述提到SCR脱硝系统的核心即为催化剂其性能会给整个系统的脱硝效果形成直接影响。催化剂的活性伴随SCR系统运转时间的增加会渐渐降低通常运转时间达到约三年就应做整体更换。但是容量如此庞大的SCR脱硝机组在那时必然会有大量废弃SCR脱硝催化剂产生。催化剂更换的成本在燃煤电厂系统投入中在所占比例超过30%若是能够开发出更为优良的再生工艺则能使生产成本得以进一步降低。一般失活催化剂含有的基本活性体积为60%~70%导致失活部分也是由于活性位被覆盖、孔道堵塞等因素。原则上可借助再生使之活性得以恢复。当前失活催化剂再生的方法有碱洗再生、酸洗再生、水洗再审、SO2酸化热再生、热还低碳技术原再生等。所谓水