SCR烟气脱硝催化剂失活机理综述

2010年第12期浙江电力ZHEJIANGELECTRICPOWER35SCR烟气脱硝催化剂失活机理综述曹志勇，秦逸轩，陈聪(浙江省电力试验研究院，杭州310014)摘要：从催化剂热烧结、催化剂中毒、催化剂堵塞、催化剂磨损4个方面阐述催化剂的失活机理。通过研究催化剂的各种失活机理，可以有针对性地根据锅炉特性、燃料特性以及飞灰成分进行SCR脱硝系统的优化设计，制定防止催化剂失活的措施，对延长催化剂寿命，降低SCR脱硝系统的运行维护费用具有重要意义。关键词：SCR；催化剂；失活；烟气脱硝；综述中图分类号：X701．7文献标志码：A文章编号：1007—1881(2010)12—0035—03ReviewofDeactivationMechanismforSCRFlueGasDenitrationCatalystCA0Zhi—yong，QINYi—xuQn，CHENCong(ZhejiangElectricPowerTestandResearchInstitute，Hangzhou310014，China)Abstract：ThispaperelaboratesthedeactivationmechanismforSCRfluegasdenitrationcatalystintermsofcatalystsintering，catalystpoisoning，catalystpluggingandcatalysterosion．Basedontheresearchonvariousdeactivationmechanisms，theoptimaldesignofSCRdenitrationsystemandmeasuresofpreventingcatalystdeactivationcanbeperformedaccordingtotheboilercharacteristics，fuelcharacteristics，andflyashcompo—nentsandareofgreatsignificanceforexpandingcatalystlifetimeandreducingtheoperationandmaintenancecostofthesystem．Keywords：SCR；catalyst；deactivation；fluegasdenitration；review0引言随着我国电力工业的发展，氮氧化物(NO)的排放量与日俱增。随着我国排放标准的提高，目前新建的燃煤发电机组均要求安装SCR(Selec．tiveCatalyticReduction，选择性催化还原1烟气脱硝装置，未安装SCR烟气脱硝装置且已投产的机组也将逐步通过改造安装SCR炯气脱硝装置。催化剂是SCR烟气脱硝系统的核心部件．其性能直接影响SCR烟气脱硝系统的整体脱硝效果。由于造成催化剂失活的因素很多，因此研究总结催化剂的失活机理，针对具体的锅炉特性和燃料特性，制定恰当的防范措施，对延长催化剂寿命、降低SCR烟气脱硝系统的运行费用具有重大意义。SCR烟气脱硝催化反应共分4步进行。第一步，烟气中的氨气扩散到催化剂的活性位上，生成络合物。第二步，烟气中的NO和络合了氨的催化剂发生进一步络合反应。第三步，N和HO从催化剂上脱附。第四步，烟气中O：扩散到催化剂活性位上，置换出氢，使催化剂复原⋯。虽然导致SCR烟气脱硝催化剂失活的原因很多，但是催化剂失活机理研究离不开SCR炯气脱硝催化反应机理。如果某种因素阻碍了SCR烟气脱硝催化反应机理中某一步或者多步反应的进行，就会导致催化剂失活。本文从催化剂热烧结、催化剂中毒、催化剂堵塞、催化剂磨损4个方面分别阐述催化剂的失活机理。36浙江电力2010年第12期1SCR烟气脱硝催化剂热烧结失活机理烧结是催化剂失活的重要原因之一，而且催化剂的烧结过程是不可逆的，烧结导致的催化剂活性降低，不能通过催化剂再生的方式恢复。一般在烟气温度高于400℃时，烧结就开始发生。按照常规催化剂的设计。烟气温度低于420～430C。催化剂烧结速度处于可以接受的范围。烟气温度高于450~C，催化剂的寿命就会在较短时间内大幅降低。目前商用SCR烟气脱硝催化剂多为V20一WO，一TiO：系催化剂，其中V：O为活性成分，WO，为稳定成分，TiO：为载体物质。用于SCR烟气脱硝催化剂的TiO2的晶型为锐钛型，被烧结后会转化成金红石型，从而导致晶体粒径成倍增大，以及催化剂的微孔数量锐减。催化剂活性位数量锐减，催化剂失活。适当提高催化剂中WO的含量，可以提高催化剂的热稳定性，从而提高其抗烧结能力。目前国内SCR烟气脱硝系统基本不设旁路，即使进入SCR烟气脱硝系统的烟气温度超出了催化剂所能承受的最高温度．烟气也只能流经催化剂。因此，在锅炉炉膛吹灰器不能正常