選擇性催化還原脫硝催化劑失活綜述

劉競(jìng)文

（懷化學(xué)院，湖南懷化 418000）

選擇性催化還原脫硝催化劑失活綜述

劉競(jìng)文

（懷化學(xué)院，湖南懷化 418000）

氮氧化物污染物的存在，威脅著我國(guó)的環(huán)境安全性，給人們的日常生產(chǎn)生活帶來(lái)了一定的影響。因此，需要SCR脫硝系統(tǒng)的合理構(gòu)建，對(duì)其中催化劑的應(yīng)用概況進(jìn)行分析，總結(jié)出催化劑的失活原因，從而為脫硝效率提高提供保障。基于此，對(duì)選擇性催化還原脫銷催化劑失活進(jìn)行系統(tǒng)闡述。

SCR脫銷系統(tǒng)；催化劑；失活原因；脫硝效率

1 選擇性催化還原煙氣脫硝原理分析

何發(fā)泉等[1]在研究中發(fā)現(xiàn)：在選擇性催化還原條件下，處理煙氣污染物中的氮氧化物，重點(diǎn)需考慮其中一氧化氮的處理效果，主要在于大多數(shù)的氮氧化物實(shí)際作用發(fā)揮時(shí)是通過(guò)一氧化氮表現(xiàn)形式實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)而言，一氧化二氮的含量相對(duì)一氧化氮在氮氧化物中的含量少，但處理過(guò)程中也需考慮。因此，SCR反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)不同，包含了一氧化氮、一氧化二氮等，需對(duì)選擇性催化劑還原煙氣脫硝原理進(jìn)行分析。具體表現(xiàn)在：SCR反應(yīng)中考慮氮氧化物的同時(shí)也應(yīng)關(guān)注二氧化硫、三氧化硫等，通過(guò)催化劑的作用將二氧化硫氧化，得到一定量的三氧化硫，進(jìn)而使三氧化硫、氨氣等與煙氣中的水蒸氣發(fā)生一系列的反應(yīng)，能產(chǎn)生銨鹽。當(dāng)反應(yīng)中得到的銨鹽大量的附著在催化劑表面時(shí)，會(huì)影響催化劑活性，可能會(huì)給反應(yīng)設(shè)備造成腐蝕。因此，在處理火電廠煙氣中所包含的污染物時(shí)，需選擇適量的V2O5催化劑，加快反應(yīng)速率，最終實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝。

2 選擇性催化還原脫硝催化劑失活研究

2.1 脫硝中的催化劑燒結(jié)

陳煥章等在研究中得出：選擇性催化還原脫銷中出現(xiàn)催化劑燒結(jié)現(xiàn)象時(shí)，會(huì)使其中的TiO2平均顆粒尺寸發(fā)生變化，即該尺寸減小，與之相關(guān)的溶孔也會(huì)逐漸減小。在具體的反應(yīng)機(jī)制中，該催化劑表面釩的化合物也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，即在反應(yīng)器中催化劑表面出現(xiàn)了聚合現(xiàn)象。隨著溫度的升高，催化劑將會(huì)發(fā)生作用，間接地加快了反應(yīng)速率。當(dāng)SCR脫硝反應(yīng)的溫度窗口逐漸變窄時(shí)，反應(yīng)體系中的氨氣會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)饧跋嚓P(guān)的氧化物，促使二氧化硫向三氧化硫間的轉(zhuǎn)化速率加快。

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)火電廠選擇性氧化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用概況，可知系統(tǒng)運(yùn)行中煙氣溫度發(fā)生變化時(shí)可能會(huì)造成催化劑燒結(jié)現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響著脫硝效率。因此，需要技術(shù)人員及時(shí)降低鍋爐負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)器中催化劑的有效保護(hù)。與此同時(shí)，若反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)催化劑燒結(jié)現(xiàn)象時(shí)，需將適量的WO2加入到燒結(jié)的催化劑中，逐漸優(yōu)化其抗燒結(jié)性能，為SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中脫硝效率的不斷提高提供保障。

2.2 脫硝中的催化劑堵塞

彭吉偉在對(duì)選擇性催化還原脫硝催化劑失活原因分析中，對(duì)其中的催化劑堵塞原因進(jìn)行了深入分析，并指出造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因與SCR脫硝反應(yīng)中產(chǎn)生的銨鹽附著在催化劑表面有關(guān)，導(dǎo)致催化劑活性降低，難以對(duì)煙氣中的氮氧化物進(jìn)行針對(duì)性處理，一定程度上影響了催化劑實(shí)際作用的充分發(fā)揮，可能會(huì)降低煙氣處理中的脫硝效率。比如，當(dāng)鍋爐設(shè)備中的煙氣溫度下降到310℃時(shí)，反應(yīng)器中未參與反應(yīng)的氨氣將會(huì)與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，最終會(huì)得到硫銨鹽。這類銨鹽若大量附著在催化劑表，會(huì)堵塞其表層微孔，最終使催化劑活性喪失。

針對(duì)以上情況，需采取必要措施避免銨鹽堵塞催化劑表面微孔現(xiàn)象的出現(xiàn)。具體的措施包括：結(jié)合實(shí)際情況，選擇有效的催化劑單元節(jié)距，并加強(qiáng)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)溫度，促使煙氣溫度大于銨鹽出現(xiàn)沉積現(xiàn)象時(shí)的溫度；為避免飛灰沉積現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)煙氣快越流速控制，促使煙氣阻力對(duì)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生較大影響；選用性能可靠的吹灰器，設(shè)置于催化劑表面，促使其表面飛灰得以清除，避免催化劑表面微孔被堵塞，保持整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的良好催化效果。

2.3 反應(yīng)中的催化劑腐蝕

結(jié)合火電廠生產(chǎn)設(shè)備設(shè)置的實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)其中空氣預(yù)熱器及省煤器具體位置的分析，將SCR反應(yīng)器設(shè)置在指定的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中所攜帶飛灰的高效處理。反應(yīng)過(guò)程中若飛灰對(duì)催化劑表面產(chǎn)生撞擊作用時(shí)，將會(huì)加大催化劑腐蝕問(wèn)題發(fā)生的概率，導(dǎo)致催化劑失效。陳煥章等對(duì)在SCR催化劑失活研究中對(duì)造成催化劑腐失活原因進(jìn)行深入分析，并對(duì)其中飛灰對(duì)催化劑表面撞擊過(guò)程中產(chǎn)生的影響進(jìn)行闡述，認(rèn)為催化劑表面腐蝕程度與煙氣中飛灰的濃度及撞擊速率有關(guān)。撞擊過(guò)程中若飛灰濃度過(guò)高、撞擊速率較快，將會(huì)加劇催化劑腐蝕。同時(shí)，撞擊過(guò)程中的作用范圍大小也與催化劑的腐蝕效果密切相關(guān)：作用范圍越大，腐蝕效果越明顯。針對(duì)這種不利的發(fā)展現(xiàn)狀，需采取這些處理措施：選擇耐腐蝕性的催化劑材料，并采取硬化處理方式優(yōu)化催化劑的使用功能，提高其邊緣硬度；構(gòu)建科學(xué)的流體力學(xué)模型，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)煙氣的分布狀況進(jìn)行分析，并設(shè)置氣流調(diào)節(jié)裝置，保持催化劑實(shí)踐應(yīng)用中的良好作用效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，導(dǎo)致選擇性催化還原脫硝催化劑失活的影響因素較多，影響著脫硝效率，需要技術(shù)人員對(duì)此制定出切實(shí)有效的措施予以處理，降低催化劑實(shí)踐應(yīng)用中失活問(wèn)題發(fā)生的概率。因此，未來(lái)火電廠氮氧化物處理中應(yīng)選擇有效的催化劑，不斷完善SCR脫硝系統(tǒng)服務(wù)功能，保持良好的煙氣脫硝處理效果。

[1] 何發(fā)泉，孫琦.選擇性催化還原脫硝催化劑的失活、失效預(yù)防、再生和回收利用研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2013，（9）.

R e v i e w o n I n a c t i v a t i o n o f S e l e c t i v e C a t a l y t i c R e d u c t i o n o f D e n i t r i f i c a t i o n C a t a l y s t

Liu Jing-wen

The existence of nitrogen oxides pollutants threatens the environmental safety of our country and brings some inf l uence to people’s daily production and life.Therefore，the rational construction of SCR denitrif i cation system is needed，and the application of catalyst is analyzed，and the reason of deactivation of catalyst is summarized，which can provide guarantee for the improvement of denitrif i cation eff i ciency.Based on this，this paper will systematically explain the deactivation of the catalyst by selective catalytic reduction.

SCR out of stock system；catalyst；deactivation reason；denitrif i cation eff i ciency

TQ426

A

1003-6490（2017）08-0009-01

2017-06-06

劉競(jìng)文（1996—），女，湖南懷化人，本科在讀，主要研究方向?yàn)槟茉创呋c綠色材料化。