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脱硝催化剂化学中毒主要原因

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烟气中的成分,特别是粉尘中的碱金属(K、Na)、碱土金属(CaO和MgO等)和P 2O5和烟气中的As 2O3蒸汽等都会使得脱硝催化剂活性下降。目前SCR脱硝催化剂一般是以V2O5为活性成分、WO3(或MoO3)为助剂、TiO2为载体的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2脱硝催化剂。烟气中碱金属(K、Na)和碱土金属(Ca、Mg)对SCR 催化剂存在两个方面的不利影响:(1)可产生化学毒化作用,最终导致脱硝催化剂的失活。(2)碱或者碱土金属盐类在较低温度情况下(100-280℃),与水发生协同作用,容易粘附和板结在脱硝催化剂表面,造成脱硝催化剂的堵塞和板结。

脱硝催化剂化学中毒主要原因有

碱金属中毒

粉尘中的K和Na等碱金属会与活性位V 2O5发生类似于酸碱中和反应,使得脱硝催化剂活性位丧失,活性下降。

在正常运行情况下,脱硝催化剂保持干燥状态,为固固反应速度缓慢,碱金属中毒不明显。这种类型的脱硝催化剂失活的速度主要取决于脱硝催化剂表面的碱金属的表面浓度,而碱金属的表面浓度主要取决于飞灰在脱硝催化剂表面的沉积速度、停留时间和沉积量。

碱金属钠盐的中毒机理与钾盐类似,可引起脱硝催化剂物理中毒和化学中毒,以化学中毒为主。物理中毒主要是引起脱硝催化剂表面颗粒的沉积和孔道的堵塞。而化学中毒主要是因为碱金属Na 与脱硝催化剂表面的Brønsted酸性位点上的V-OH发生反应,生成V-ONa,使V2O5 和WO3等金属氧化物的化学环境发生变化,从而影响其催化性能。

当脱硝催化剂表面有液体水生成时,需要重点考虑脱硝催化剂的碱金属中毒。因为碱金属会在水中溶解,加速向脱硝催化剂内部扩散,并与活性位发生反应,导致脱硝催化剂活性位快速丧失。在有液体水生成的情况下,脱硝催化剂的碱金属失活效应要大得多。

2 碱土金属中毒

碱土金属的中毒主要发生在飞灰上自由的CaO与吸附在脱硝催化剂表面的SO 3反应生成CaSO 4。CaSO 4会引起脱硝催化剂表面被掩蔽,同表面堵塞,导致活性下降。在高CaO燃煤烟气条件下,CaO中毒必须要加以考虑。

CaO是碱性物质,目前使用的V2O5/TiO2 基脱硝催化剂的活性位是具有Lewis 酸或Brønsted酸性质的物质,烟气中游离态CaO和脱硝催化剂表面的酸位中和,减少脱硝催化剂的活性位,从而降低脱硝催化剂的活性。当然CaO与脱硝催化剂表层酸性位物质之间的反应属于固固反应,反应速度较慢,所以单纯的CaO碱性使得脱硝催化剂酸性下降并不会造成脱硝催化剂活性的大幅下降。但沉积在脱硝催化剂表面的CaO还与烟气中的SO3反应生成致密的CaSO4盲层,造成脱硝催化剂微孔堵塞却是脱硝催化剂活性下降的主要原因。另外,CaO可以造成脱硝催化剂微孔堵塞,使得脱硝催化剂活性下降。可以通过提高吹灰频次缓建脱硝催化剂的堵塞。

3 As2O3中毒

燃煤中的As在燃烧后生成As 2O3,As 2O3扩散到脱硝催化剂内部,与脱硝催化剂中的V 2O5反应生成一种无活性的化合物。在脱硝催化剂中聚集、沉积并堵塞脱硝催化剂的中孔,即孔径在0.1μm到1μm之间的孔, 所以会导致很快失活。



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