生态足迹探索SCR脱硝催化剂抗碱中毒与抗堵效能的未来之旅

1.1 碱(土)金属中毒机理

1.1.1 碱金属(K、Na)

在烟尘中的存在形式中,又以金属氯盐和氧化物的中毒效果最为严重。金属氯盐KCl可使钒基催化剂化学中毒,其机制主要是K 在V 或W 的Brønsted酸位点形成V( W) -O-K 键,导致Brønsted酸位点减少,影响NH3的吸附活化。此外,KCl可使钒基催化剂烧结,从而导致催化剂活性下降。

图:SCR 催化剂碱金属 K+ 中毒机理

碱金属氧化物 K2O 碱性比金属氯盐强,其毒化作用强于金属氯盐。研究指出,当 K2O 负载量> 1% 时,催化器完全失活。

图:SCR 催化剂碱土金屬Ca、Mg 中毒機理

CaO 是碱性物质,可與煙氣中的 SO3 反應生成致密的 CaSO4 盲層,造成催化劑微孔堵塞,是催 化劑活性下降的主要原因。此外,由於水分會對碧金屬進行協同作用,使得其表面浓度加劇,這種現象尤其嚴重在高溫環境下。

圖:平板式與蜂窩式 SCR 催化劑比較

不同行業煙氣排出的溫度、灰分含量具有很大差異性,因此也對 SCR 钒基脱硝催 化劑創新挑戰。尤其是在水泥窖、高鹼煤發電等行業,要高度重視煙氣脱硝中的鹼金屬對脫硝催 化劑的中毒風險。

2.1 水泥窖 脫硝

水泥窖煙氣 SCR 脫硝一般布置在預熱器出口310~450℃的中高溫區間。在預熱器出口水泥窖煙氣特點如表所示。

表:某水泥窖尾預熱器出口煙氣成分及飛灰主成分對比分析

從此表可看出,因為高灰含量和鹼土金屬含量會導致:

脫硝燃燒後產生的 CaSO4 及 CaO 將堵塞助燃體微孔。

長期運行會加速材料磨損。

煙霧中的水分將增加促進過程影響脫硺效率並減少材料壽命。

因此,在這些情況下需要選擇耐磨、抗堵塞且抗鹼金屬中 毒型號進行脫硺處理,或是采用先除塵再進行脫 硨處理,以減少污染物累積影響到施用時間長短及其性能變遷的情況發生。

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