SCR催化剂的碱金属中毒研究

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1、SCR催化剂的碱金属中毒研究来源：中国环保产业更新时间：08-11-1216:151前言氮氧化物是大气主要污染物z—,是造成酸用和光化学烟雾的主要原因。燃煤电厂是NOx最主要的污染源Z-o国家环境保护总局的统计数据显示，2004年我国火电NOx排放量为665.7万吨。预计到2010年我国NOx排放量将达到850万吨左右，治理氮氧化物的任务非常艰巨。口前烟气脱硝的主流技术是选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction,SCR)技术，SCR的烟气脱硝效率可达90%以上。随着我国环境保护法律、法规和标准的H趋严

2、格及执法力度的加大，技术成熟、脱硝率高、无二次污染的SCR技术将逐渐成为我国焰气脱硝市场的主流技术。催化剂是SCR系统的重耍组成部分，它的性能会直接影响SCR系统的整休脱硝效果。催化剂的生产制备更是占了SCR系统初期建设成木的20%以上。口前国内的催化剂通常1〜2年就要更换一次，因此催化剂的寿命决定着SCR系统的运行成本。研究催化剂中毒的原因，延长催化剂的使用寿命对降低SCR系统的运行费用意义重大。2燃煤电厂烟气脱硝的基本原理SCR技术是丨

3、前国际上应川最为广泛的烟气脱硝技术，口木、欧洲、美国等国家和地区的电厂基本都采用此技术。S

4、CR的优点是没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单,并脱除效率高，运行可靠，便于维护等。SCR的技术原理为：在催化剂作用下，向温度为280°C〜420°C的烟气中喷入氨，将NOX还原成2和HQ。其反应方程式为：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O(1)8NH3+6NO2=7N2+12H2O(2)或4NH3+2NO2+O2=3N2+6HQ(3)选择适当的催化剂町以使反应⑴及⑵在200°C〜400°C的温度范围内进行，并能有效地抑制副反应的发生。在NH3与NO化学计量比为1的情况下，可以得到高达80%〜90%的NOx脱除率。目前

5、，世界上采JIJSCR的装置有数白套之多，技术成熟H运行可靠。我国电力系统H前最大的烟气脱硝装置一福建后石电厂600MW机组配套烟气脱硝系统采用的就是PM型低NOx燃烧器加分级燃烧结合SCR装置的工艺。3催化剂中毒原因分析SCR的催化剂主要分为贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、金属离子交换的沸石类催化剂、商川V2O5/TiO2类催化剂等，其中V2O5/TiO2类催化剂以其向身的优越性己成为SCR商用的首选催化剂。引起催化剂中毒的原因主要有如下因素（见图1）：图1催化剂退化主要因素分析由于煤是一种复杂的天然物质，其木身含有Ca、K、N

6、a等多种元索，燃烧后形成的飞灰进入SCR系统，吸附在催化剂衣面，从而引起催化剂的碱金属中毒。4催化剂的碱金属中毒4.1碱金属中毒原因分析煤屮碱金属（Na和K）的含量一般比Ca、Mg少得多，其存在形式有两类：一类是活性碱，如氯化物、硫酸盐、碳酸盐和有机酸盐等；另一类是非活性碱，存在于云母、长石等硅酸盐矿物屮。在我国的燃煤中，钾含量一般比钠高，而钾主要存在于硅酸盐矿物中。Mg、Na、K含量为含硫量么间也有与Ca类似的关系，即含硫量越高的煤，其Mg/S,Na/S和K/S比也都越低。碱金属如果与催化剂表血接触，能够直接与活性位发牛作用何使

7、催化剂钝化。反应机理是在催化剂活性位置的碱金属•其它物质发牛了反应（反应原理如图2所示）。因为SCR的脱俏反应发生在催化剂的表面，因此，催化剂的失活程度依赖于表面上碱金属的浓度。对于大多数的催化剂应用，避免水蒸汽的凝结，可排除这类危险的发牛。Na(K)NdOOooIIvII—Me一O一Me—>一Me一O—Me一新鲜催化剂减金属中毒图2催化剂破金属中毒对于燃煤锅炉来说，发生屮毒危险的可能性比较小，因为在煤灰屮多数的碱金属是不溶的；对于燃汕锅炉，中毒的危险较人，主要是由于水溶性碱金属盐的含量高；如杲锅炉燃用生物质燃料，如麦秆或木材等，

8、中毒现象会非常严重，这是山于这些燃料中水溶性K盐的含量较高。对于不同种类的催化剂，在同样的条件下，中毒的情况是不同的。在水溶性状态下,碱金属离子有很高的流动性，能够进入催化剂材料的内部。因此，对丁-整体式的蜂窝陶瓷类的催化剂来说,由于碱金属离子的移动性可以被整体式载体材料所稀释，能够将失活速率降低，因此使用寿命也就更长。4.2碱金属中毒实验分析采用H立造船的N700蜂窝型催化剂，催化剂的活性成分为V2O5,其它数据见下表：N700成分表项目比表面积（m'/血）空隙率（％）堆比垂(kg/rn5)数值45078310将N700型催化剂

9、分别浸入含量为0.13wt%和0.24wt%的KOH溶液中，然后将浸渍过的催化剂进行脱硝反应，反应条件为NH3/NOX比为12面速度AV为43Nm/H,KOH实验结杲见图3。图3KOH对催化剂的影响由实验可知，由于氢氧化钾水溶液的浸渍，催化剂性能急