SCR脱硝催化剂的抗碱中毒与堵塞机制探究:2021年旅游业发展现状与前景下的挑战与策略
1.1 碱(土)金属对SCR催化剂的毒性影响
碱金属K、Na在烟气中的存在,尤其是以氯盐和氧化物形式,其对V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂的化学毒害效应显著。KCl可导致钒基催化剂化学失活,其机理涉及到K与V或W形成键,减少Brønsted酸位点,从而影响NH3吸附活性。此外,KCl还可能引起钒基催化剂烧结,从而降低催化剂活性。
K2O作为一种强碱,对SCR催化器具有更为严重的毒害作用。当K2O负载量超过1%时,可完全使得催化器失活。
图 1 SCR 催化器中 K+ 中毒机理示意图
钠盐类(如NaCl)的中毒机理类似于钾盐类,以化学中毒为主。物理中毒主要表现为表面颗粒沉积和孔道堵塞,而化学中otoxicity则源自Na与Brønsted酸位上的V-OH反应,生成V-ONa,从而改变金属氧化物的环境并影响其性能。
1.2 抗堵塞性能评估
抗堵塞能力受到三方面因素影响:灰体特性、灰体含量以及脱硝系统设计。
平板式脱硝催化器相较蜂窝式有更高抗堵性能,由于其结构设计可以有效避免灰体堆积和孔道堵塞,如图 2 所示。此外,由于平板式具有柔软结构,当烟气流过时会造成单个平板振动,使得飞灰难以附着在表面。
图 2 平板式脱硫装置示意图
蜂窝式虽然拥有较大表面积,但易积累飞灰且需要增大孔径以降低积聚,这将牺牲整体表面积和强度,如图 3 所示。
图 3 蜂窖式脱硫装置照片
不同行业Smoke Gas 脱硫应用场景分析:
水泥窑Smoke Gas 的特征如表一所示,其中CaSO4 和 CaO 可能会导致物理钝 化及化学失活,同时烟中的水分协同加剧了这一过程,因此需预先除尘或选用耐磨抗碱型促进者进行脱硫。
钢铁厂烧结机Smoke Gas 的特征如表二所示,其中高浓度SOx 及挥发性的碱金属可能导致更多样的失活途径需被考虑。在湿法/半干法/干法等不同工艺下,湿法及半干法皆属于碱法反响,对此需特别关注,并采取适当措施以缓解这些问题。
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