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1、催化剂的化学组成
商业SCR催化剂活性组成为V205,载体为锐钛矿型的TiO2。W03或Mo03作助摧化剂。SCR催化剂成分及比例,根据烟气中成分含量以及脱硝性能保值的不同而不同。表2.2列出了典型催化剂的成分及比例。
活性组分是多元催化剂的主体,是必备的组分,没有他就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小,但却能显著的改善催化剂性能。研究发现,W03与Mo03均可提高催化剂的热稳定性,并能改善V2O5与Ti02之间的电子作用,提高催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外,Mo03还可以增强催化剂的抗As供水控制器203中毒能力。载体主要起到支撑、分散、稳定、催化活性物质的作用,同时Ti02本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的Ti02作为SCR催化剂的载体,与其他氧化物(如Al2O3 、ZrO2)载体相比,Ti02抑制SO2 氧化能力强,能很好地分散表面钒物种和Ti02的半导体本质。2、对SCR催化剂的要求 缘114理想的燃煤烟气脱硫催化剂,需要满足以下条件:
(1)活性高 为满足国家严格的排放标准,需要达到80%-90%的脱硝率,即要求催化剂有很高的SCR活性。
(2)选择性强 还原剂NH3 ,主要是被N0X氧化成N2和H20,而不是被O2氧化。催化剂的高选择性,有助于提高还原剂的利用率,降低运行成本。
(3)机械性能好 燃煤电厂大多采用高灰布置方式,SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损,并且安装过程中对催化剂的机械强度也有一定的要求。
(4)抗毒性强 烟气和灰飞中含有较多的毒物,催化剂需要耐毒物的长期侵蚀,长久保持理想的活性
(5)其他 SCR催化剂对S02的氧化率低,良好的化学、机械和热稳定性,较大的比表面积和良好的孔结构,压降性、价格低、寿命长,此外还还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装置。
胀锚螺栓3、催化剂类型
电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式,结构如图2-23所示。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小,目前占据了80%的市场份额,平板式催化剂比例其次,波纹板最小。
催化剂的失活可分为物理失活和化学失活。典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属、碱土金属和AS等引起的催化剂中毒,物理失活主要是指高温烧结、磨损和堵塞而引起的催化剂,、活性破坏。
(1)催化剂的烧结 以鈦基催化剂为例,长时间暴露在450℃以上的高温环境中,可引起催化剂活性表面烧结,微晶聚集,导致催化剂颗粒增大,表面积减少,使催化剂活性降低。在鈦基钒类商用催化剂配方中加入钨会最大限度地减少催化剂的烧结,不同钨含量所允许的最高运行温度是不同的,SCR反应器在正常运行温度工作时,烧结现象可以忽略。因此。SCR反应器的运行温度必须严格遵守厂家的指导要求。
(2)烟气中飞灰(烟尘),在所有导致SCR催化剂失活的因素当中,积灰是最复杂、影响最大的一个。如果催化剂的微孔被烟尘颗粒堵塞,则催化剂表面活性位逐渐丧失,导致催化剂失活。有分析得出:催化剂表面沉积的飞灰主要是一些粒径小于5中渔网μm的颗粒,与烟气中的飞灰相比,硫酸盐化的颗粒数目明显加大,AS和Na等元素更容易在小颗粒上富集,进而对催化剂造成严重毒害。为减少飞灰对催化剂的影响,可采取以下措施:①在SCR工艺中设置预除尘装置,以及在省煤器出口设置大截面灰斗和除灰格栅。②合理吹灰,led节能灯制作
降低飞灰在催化剂表面的沉积。③合适的烟气均布措施;④选择合适的催化剂类型及性能参数。如防止蜂窝状催化剂堵塞应选用合适的催化剂节距和蜂窝尺寸;⑤选择合适的催化剂量,增加催化剂的体积和表面积;⑥通过适当的制备工艺,增加催化剂表面的光滑度,减缓飞灰在催化剂表面的沉积。
(3)烟尘中碱金属、碱土金属,As 飞灰中含有一定的碱金属(一般指K、Na),其含量一般比Ca 、Mg少得多。碱金属可以直接与催化剂的活性位反应导致活性位丧失,主要是造成催化剂中V-0H的氢键被替换,催化剂的酸性下降,从而使催化剂失活。碱金属与活性位的结合程度相对不是很大,但如果再有冷凝水存在的情况下,催化剂的失活性可能会成倍增加,因为这时他们更易于流动并渗入催化剂材料的内部。对于蜂窝式催化剂来说,由于碱金属离子的移动性可以被整体是载体材料所稀释,能够将失活速率降低,使用寿命也就更长。SCR脱硝反应主要发生在催化剂的表面,因此催化剂失活的程度取决于可以到达催化剂活性位的飞灰上所含有的碱金属的浓度。为了避免催化剂的碱金属中毒,催化剂应该尽量避免潮湿环境,并且应使用蜂窝状催化剂以减少碱金属的影响。