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脱硝催化剂失效的原因分析

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脱硝催化剂在运行中由于发生烧结、磨损、堵塞和中毒等原因会造成催化剂活性的逐渐的下降,会导致催化剂的出口NOx浓度和氨逃逸上升。当出口值不能满足性能保证值时,就需要添加或更换催化剂。脱硝催化剂抵抗活性下降能力的强弱对于延长催化剂使用寿命、降低脱硝催化剂的运行成本具有重要意义。

今天先来了解一下SCR催化剂物理失活的影响因素

1、脱硝催化剂的烧结 以钛基脱硝催化剂为例,长时间暴露在450℃以上的高温环境中,可引起催化剂活性表面的微晶聚集,导致催化剂颗粒增大、表面积减小,使催化剂活性降低

启动阶段如果有较多残碳或者残油在催化剂表面上累积,在适当的氧浓度和温度条件下就会引起催化剂的着火,由于短时间内释放大量的热量,会造成催化剂的烧结,导致催化剂完全失活。

2、脱硝催化剂的磨损 磨损主要是由飞灰对催化剂表面的冲刷引起的。

长时间的运行过程中,飞灰对催化剂的冲刷会引起脱硝催化剂表面活性物质的流失,造成催化剂活性的下降;会造成催化剂变薄,机械强度下降;出现磨损的孔道在流经烟气时,流动阻力和压降都会减小,相比之下会有更多的烟气流过,从而进一步加剧这种磨损效果,且磨损一般从顶部开始。

除了飞灰的冲刷,SCR系统中如果吹灰方式不当,吹灰冲量过大,长时间使用后也可能造成脱硝催化剂的磨损。

根据文献研究发现飞灰对单位质量催化剂磨损存在以下关系:

其中:mi=飞灰颗粒尺寸间隔i的质量百分数

dp,i=平均颗粒直径

Ia,i=磨损系数(与矿物组分有关)

vi=飞灰颗粒速度

脱硝催化剂的磨损强度是气流速度、飞灰特性、冲击角度及催化剂特性的函数,磨损速率与飞灰的速度呈立方关系,在速度增大时,磨损速率将急剧增大,因此高的烟气流速和颗粒物浓度会加速这种磨损。磨损速率与材料的硬度成反比。



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