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烟气脱硝:催化剂的性能影响因素分析
发布时间:2025-10-15 14:53:49| 浏览次数:

对燃煤电厂的SCR系统来说,催化剂的运行效果直接决定着整个SCR系统的脱硝性能,而催化剂的性能又会受到以下因素的影响。

(1) 水。现在普遍认为,水作为SCR系统的反应产物能够在催化剂的表面发生作用(这种作用并不显著),导致了活性位结构的改变,最终抑制NH3与NOx的选择性催化还原反应的发生。一般,烟气中的含水率越高,对催化剂的活性越不利。

(2) 烟气中的O2含量。一般情况下,烟气中的,对催化剂的活性有利,有利于NOx的还原,在SCR工程应用时,含氧量超过3%时,对脱硝效率的影响就不明显。

(3)烟气中的As。大多数煤种均含有砷,SCR 烟气脱硝系统的砷中毒是由于气态的砷的化合物吸附并积聚在催化剂的活性位,造成活性位通道的堵塞而引起的。燃煤电厂烟气中的气态砷主要为AS2O3该物质主要沉积并堵塞催化剂的中孔造成催化剂中毒。要抑制催化剂发生砷中毒,可以改变催化剂的孔结构,使得较小的反应物分子能够顺利通过而体积较大的AS2O3则不能通过;还可以控制催化剂表面使得催化剂表面对砷不再具有活性;催化剂中的MoO3也可以防止催化剂的砷中毒。

(4)烟气中的飞灰。一般的SCR系统均为高尘布置方式,由于未进行除尘过程,高浓度的飞灰会在催化剂的表面聚集而影响催化剂的活性。由于飞灰的浓度较大,飞灰对催化剂的性能影响也必然会较大。飞灰对催化剂性能的影响作用主要表现在几个方面:飞灰中含有的碱金属元素导致催化剂中毒;细小飞灰引起催化剂发生堵塞;飞灰中的CaO对催化剂一系列毒化作用;飞灰引起的催化剂磨损问题。飞灰中含有的碱金属元素会对引起催化剂的中毒。不同的碱金属元素的氧化物对催化剂毒性的大小顺序是 Cs2O>Rb2O>K2O>Na2O>Li2O,碱金属的盐类也会引起催化剂的失活。煤中碱金属含量一般比钙、镁等元素少很多,主要含有的碱金属元素是钠和钾,钾又比钠要多,因此钾的影响较大。飞灰中的碱金属与催化剂表面发生接触时,会与催化剂的活性组分直接反应造成催化剂的失活。其机理是碱金属类物质的碱性高于NH3,会直接代替NH3吸附在催化剂表面的活性位上,使得催化剂活性位的丧失。细小飞灰引起催化剂发生堵塞。由于催化剂为高温高尘布置方式,化剂会直接与细小的飞灰颗粒发生接触,这样就无法避免飞灰中细小颗粒沉积在催化剂的小孔使得烟气不能顺利地进入催化剂的通道,其后果是烟气中的反应物无法扩散至催化剂表面并发生催化还原反应。催化剂发生堵塞的后果比较严重,它除了能够使催化剂不产生作用外,还能够加大催化剂内部的烟气流速加剧催化剂的磨损速度和造成更大的压降。因此需要采取防堵灰措施,可以优化系统设计,防止大颗粒飞灰进入反应器和催化剂内,还可以选用具有合适孔径的催化剂,还可以增加辅助性的吹灰装置,强化吹灰效果。飞灰中的CaO对催化剂的影响。飞灰中的CaO可能会造成催化剂的中毒,其作用包括CaO 造成催化剂酸性的下降和生成CaSO,造成催化剂表面的堵塞。CaO是碱性物质,当该物质沉积在催化剂的表面时,会中和催化剂表面的部分活性酸位,影响催化反应;沉积在催化剂的表面的CaO会与烟气中的由SO2发生氧化生成的SO3发生化合反应生成CaSO4而CaSO4会堵塞催化剂的微孔,造成催化剂性能的显著下降。由于飞灰对催化剂的影响很大,在工程上,一般在SCR反应器的每层催化剂上部安装吹灰器,在系统运行时及时清除附着在催化剂表面和堵塞催化剂通道的积灰。在脱硝系统运行过程中应进行吹灰操作。

(5) 烟气温度对催化剂性能的影响。催化剂都具有相应的适用温度范围,烟气温度过高和过低均会影响催化剂的性能。当进入反应器内的烟气温度低于催化剂的温度范围下限时在催化剂表面会发生一些副反应。其中比较典型的是生成硫酸铵或硫酸氢铵的反应,导致生成物附着在催化剂表面上,降低催化剂的活性。当温度高于催化剂适用温度的上限,会使得催化剂发生烧结失活。因此,在运行的过程中要注意控制烟气的温度。实际的运行过程中,在系统中安装了烟气温度在线监测仪器,根据烟气的温度来做出相关操作。当监测到温度超出设计温度范围时,自动保护会及时停运SCR烟气脱硝系统。当监测到温度低于催化剂反应温度区间的下限(310℃)时,延时10min,自动停止SCR烟气脱硝系统,防止催化剂受到损害。