SCR脫硝催化劑介紹

SCR脫硝催化劑介紹1．催化劑的化學組成商業(yè)SCR催化劑活性組分為V商業(yè)SCR催化劑活性組分為V2O5，載體為銳鈦礦型的TiO2，WO3或MoO3作助催劑。SCR催化劑成分及比，根據(jù)煙氣中成分含以及脫硝性能保證值的同而同。表2-2出典型催化劑的成分及比催化劑成分比（％）主要原材TiO278WO39MoO30.57活性劑VO250?3纖維（機械穩(wěn)定性）SiO27.5Al2O31.5CaO1Na2O+K2O0.1表2-2典型催化劑的成分及比活性組分是多元催化劑的主體，是必備的組分，沒有它需的催化作用。助催化劑本身沒有活性或活性很小，但卻能顯著地改善催化劑性能。研究發(fā)現(xiàn)WO3與MoO3均可提高^催化劑的熱穩(wěn)定性，并能改善V2O5與TiO2之間的電子作用，提高催化劑的活性、選擇性和機械強。除此以外，MoO3還可以增強催化劑的抗As2O3中毒能°載體主要起到支撐、分散、穩(wěn)定催化活性物質(zhì)的作用，同時丁電本身也有微弱的催化能。選用銳鈦礦型的TiO2作為SCR催化劑的載，TiO2抑制SO2氧化的能體，與其他氧化物(如A12O3、ZrO2，TiO2抑制SO2氧化的能2?對SCR催化劑的要求想的燃煤煙氣脫硝催化劑需要滿足以下條件：(1)活性高 為滿足國家嚴格的排放標準，需要達到80%?90%的脫硝，即要求催化劑有很高的SCR活性；(2)選擇性強還原劑NH3主要是被NOx氧化成N2和H2O，而是被02氧化。催化劑的高選擇性有助于提高還原劑的用， 低運成本；(3)機械性能好燃煤電廠大多采用高灰布置方式，SCR催化劑需長期受大氣和粉塵的沖刷磨損，并且安裝過程對催化劑的機械強也有一定的要求；(4)抗毒性強煙氣和飛灰中含有較多的毒物，催化劑需要耐毒物的長期侵蝕，長久保持想的活性；(5)其他SCR催化劑以寸S02的氧化低，好的化學、機械和熱穩(wěn)定性，較大的比表面積和好的孔結(jié)構(gòu)，壓低、價格低、壽命長。此外，還要求SCR催化劑結(jié)構(gòu)簡單、占地、于拆卸或裝填。3．催化劑類型電廠煙氣脫硝催化劑的主要類型有蜂窩式、板式和波紋式，結(jié)構(gòu)如圖2-23所示。蜂窩式催化劑表面積大、活性高、體積小，目前占據(jù)80％的市場份額，平板式催化劑比其次，波紋板最少。蜂窩式板式 波紋式蜂窩式板式 波紋式圖2-23催化劑結(jié)構(gòu)表2-3出蜂窩式與板式、波紋式催化劑主要性能對比。表2-3同類型SCR催化劑的性能比較性能參數(shù)蜂窩式邕化劑板式邕化劑波紋式邕化劑成型陶制擠壓，成型均勻，整體均是活性成分屬作為2面涂層為；A體，表沿性成分波紋狀纖維作載體，表面涂層為活性成分特點比表面積大、活性高、所需催化劑體積?。荤呋钚晕镔|(zhì)比其他類型多50?70%催化劑再生后仍保持選擇性表面積小、邕化劑體積大；生產(chǎn)簡，自動化程高；煙氣通過性好，但上下模塊間堵；實際活性物質(zhì)比蜂窩式少50%表面積介于蜂窩式與平板式之間，質(zhì)輕；生產(chǎn)自動化程高；活性物質(zhì)比蜂窩式少70%；煙氣動性很敏感；上下模塊之間堵基材整體擠壓銹鋼屬板玻璃纖維板邕化劑活中低高

性502氧化高高低壓損失高中低抗中毒性(As)低低高堵可能性中低中模塊質(zhì)中重輕耐熱性中中中適用范圍高塵及低塵均適用高塵及低塵均適用主要用于低塵，也用于高塵4．催化劑的失活催化劑的生活可分為物生活和化學生活。典型的SCR催化劑化學生活主要是堿屬、堿土屬和 As等引起的催化劑中毒，物失(1)催化劑的燒結(jié)以鈦基催化劑為，長時間在450(1)催化劑的燒結(jié)以鈦基催化劑為，長時間在450℃以上的高溫環(huán)境中，可引起催化劑活性表面的燒結(jié)，微晶聚集，導致催化劑顆增大、表面積減小，使催化劑活性低，如圖2-24所示。新鮮催化劑 燒結(jié)催化劑新鮮催化劑 燒結(jié)催化劑圖2-24催化劑的燒結(jié)在鈦基釩類商用催化劑配方中加入鎢會最大限地減少催化劑的燒結(jié)，同鎢含所允許的最高運溫是同的， SCR反應(yīng)器在正常運溫工作時，燒結(jié)現(xiàn)象可以忽。因此， SCR反應(yīng)器的運溫必須嚴格遵守廠家的指導要求。(2)煙氣中飛灰(煙塵)在所有導致SCR催化劑生活的因素當中，積灰是最復雜、影響最大的一個。如果催化劑的微孔被煙塵顆堵，則催化劑表面活性位逐漸喪失，導致催化劑失活。有分析得出：催化劑表面沉積的飛灰主要是一些徑小于5〃m的顆，與煙氣中的飛灰相比，酸鹽化的顆數(shù)目明顯增加，As和Na等元素容在小顆上富集，進而對催化劑造成嚴重毒害。為減少飛灰對催化劑的影響，可采取以下措施：①在SCR工藝中，設(shè)置預除塵裝置以及在煤器出口設(shè)置大截面灰斗和除灰格柵；②合吹灰，低飛灰在催化劑表面的沉積； ③合適的煙氣均布措施：④選擇合適的催化劑類型及性能參數(shù)。如防止蜂窩狀催化劑堵應(yīng)選用合適的催化劑節(jié)距和蜂窩尺寸；⑤選擇合適的催化劑，增加催化劑的體積和表面積；⑥通過適當?shù)闹苽涔に?，增加催化劑表面的光，減緩飛灰在催化劑表面的沉積。(3)煙塵中堿屬、堿土屬、As飛灰中含有一定的堿屬(一般指K、Na)，其含一般比Ca、Mg少得多。堿屬可以直接與催化劑的活性位反應(yīng)導致活性位喪失，主要是造成催化劑中V—OH的氫鍵被替換，催化劑的酸性下，從而使催化劑失活。堿屬與活性位的結(jié)合程相對是很大，但如果在有凝水存在的情況下，催化劑的失活性可能會成倍增加，因為這時它們于動并滲入到催化劑材的內(nèi)部。對于蜂窩式催化劑來說，由于堿屬離子的移動性可以被整體式載體材所稀釋，能夠?qū)⑹Щ钏俚?，使用壽命也就長。SCR脫硝反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑的外表面，因此，催化劑生活的程取決于可以到達催化劑活性位的飛灰上所含有的堿屬的濃。為避免催化劑的堿屬中毒，催化劑應(yīng)該盡避免潮濕環(huán)境，并且應(yīng)使用蜂窩狀催化劑以減少堿屬的影響。對于SCR脫硝系統(tǒng)，如果燃煤中CaO過高，催化劑活性將被削弱。我國煤中CaO含相對較高，如電廠廣泛使用的華煤灰分為9%?24%，而灰中CaO含質(zhì)分數(shù)為13%?30%。一般認為，CaO的堿性使催化劑酸性下，但并會造成催化劑活性的大幅下。催化劑性能下的主要原因是飛灰中的CaO與SO反應(yīng)，在催化劑表面形成一3層CaSO4，并覆蓋住催化劑的活性位，阻止反應(yīng)物擴散進入催化劑進脫硝反應(yīng)。相對于板式催化劑來講，蜂窩式催化劑受CaO的影響較小，抗CaO中毒能強。砷是大多數(shù)煤種中存在的成分，SCR催化劑的砷中毒是由氣態(tài)砷的化合物斷積聚，堵進入催化劑活性位的通道造成的。煙氣中氣態(tài)砷的主要形態(tài)為As2O3，主要沉積并帶催化劑的中孔，即孔徑在0.1〃m到1〃m之間的孔。無論是應(yīng)用哪一種爐型，催化劑會出現(xiàn)明顯的砷中毒現(xiàn)象。當煙氣中存在大的CaO時，As2O3會和CaO及煙氣中的O2發(fā)生反應(yīng)，生成Ca3(AsO4)2，Ca3(AsO4)2是一種熱穩(wěn)定性非常高的化合物，并且會導致催化劑生活，所以當CaO和As203同時存在時，兩種物質(zhì)對于催化劑的影響會被大大削弱，但通常情況下，燃煤鍋爐排放的As2O3?￡遠遠高于CaO。通過改變催化劑的微孔結(jié)構(gòu)和微孔分布可以有效地預防砷中毒，這一措施已經(jīng)被許多催化劑生產(chǎn)商采用。(4)煙氣中SO3燃燒過程中將產(chǎn)生SO3。在催化劑中增加氧化釩的比可以提高催化劑的脫硝活性，但同時也增加SO2向SO3的轉(zhuǎn)化，從而增加煙氣中 SO3的濃。溫對 SO2向SO3的轉(zhuǎn)化有很大的作用，即使在低氧化釩含甚至無氧化釩含的催化劑中，仍然有部分SO2轉(zhuǎn)化成SO3。溫較低時，煙氣中 SO3與NH3反應(yīng)產(chǎn)生酸銨和酸氫銨。酸銨和酸氫銨是細小的黏性顆，酸銨為白色固體；酸氫銨在160?220℃時為黏性固體，在煙氣溫過低時，凝結(jié)吸附在催化劑表面和空氣預熱器上，繼而沉積造成催化劑的堵，使催化劑失活。另外，酸氫銨具有腐蝕性，會造成空氣預熱器的腐蝕。防止銨鹽沉積采取的措施有：①設(shè)計合的催化劑配方，低SO2的轉(zhuǎn)化； ②減少氨氣的逃。如選擇合適的 NH3/NOx摩爾比、合適的催化劑體積，以及合的系統(tǒng)設(shè)計，特別是混合裝置的設(shè)計，使催化劑表面煙氣濃達到均勻分布；③在低負荷情況下，當溫達到要求時停止噴氨。銨鹽的沉積只有在鍋爐低負荷運，溫低于銨鹽的凝結(jié)溫時才有可能發(fā)生。銨鹽沉積引起的催化劑堵，可以通過加熱的方式分解酸銨，

恢復催化劑的部分活性，但長期低于允許溫會使催化劑活性發(fā)生可逆的變化。對空氣預熱器進沖洗可以清除銨鹽沉積。(5)催化劑的磨損磨損主要是由飛灰對催化劑表面的沖擊引起的。催化劑的磨損是氣速、飛灰特性、沖擊角及催化劑特性的函數(shù)，因此高的煙氣速和顆物濃會加速這種磨損。除高溫煙氣數(shù)，因此高的煙氣速和顆物濃會加速這種磨損。除高溫煙氣的沖刷，SCR系統(tǒng)中吹灰器的運也會產(chǎn)生明顯的磨損現(xiàn)象。另外，對于蜂窩狀催化劑而言，出現(xiàn)磨損的孔道在經(jīng)煙氣時，動阻和壓會減小，相比之下會有多的煙氣過，從而進一步加劇這種磨損效果，而那些表面和邊緣經(jīng)過處的催化劑，抗磨損的能會高些。防止催化劑磨損采取的措施有：合設(shè)計催化劑；選用合適的煙氣速；應(yīng)盡可能地除去煙氣中磨損性較強的大顆飛灰。在催化劑設(shè)計方面主要采取的措施有：①頂端硬化。增加蜂窩式催化劑端部的硬，以抵御迎灰面的磨損。對于平板式催化劑，因其支撐架為屬網(wǎng)，端部被磨損后，其屬基材在迎風面，可阻止煙氣的進一步磨損，一般認為板式催化劑的抗磨損性能較好。②增厚。增加整體電化劑的壁厚，提高磨損裕，以延長催化劑的機械壽命。此舉還有于催化劑的清洗和再生。③使用均質(zhì)催化劑結(jié)構(gòu)因為在高灰下，催化劑的迎灰面以及內(nèi)壁會發(fā)生一定程的磨蝕，表面涂層的催化劑在表面發(fā)生磨損后，催化劑的活性會大幅地低。燒結(jié)、磨損和積灰現(xiàn)象會引發(fā)催化劑的失活，其中積灰對