美丽乡村规划设计案例：探索SCR脱硝催化剂的抗碱中毒与堵塞机制
1.1 碱（土）金属对催化剂的毒性机理
1.1.1 钾和钠，两者都是致命的碱金属。它们以氯盐或氧化物形式存在，对催化剂造成化学毒害。KCl通过形成V(W)-O-K键减少Brønsted酸位点，从而影响NH3吸附活性。此外，KCl还能导致催化剂烧结降低活性。
由于K2O具有更强的碱性，其毒害作用比金属氯盐更为严重。在图一中，我们可以看到K2O与SCR催化剂表面的Brønsted酸位发生反应生成V-OK，削弱了催化剂表面Brønsted酸位的酸性，使得吸附NH3能力下降，抑制SCR反应活性中间体NH4+生产，从而导致整个系统失去活力。当K2O负载量超过1%时，催化器完全失效。
图一 SCR 催化剂中的 K+ 中毒机理
同样地，钠盐也会引起物理和化学型中毒，其中化学型为主。物理型主要是通过沉积和孔道堵塞，而化学型则是因为Na与Brønsted酸性的位点上V-OH发生反应生成V-ONa，从而改变其环境并影响性能。
对于CaO，这是一种常见的碱质，它在烟气中的游离态与催化剂表面的酸性位置结合使其活性位数减少，从而降低整体活力。但CaO在高温条件下会产生致密板层，与SO3反应生成CaSO4，最终导致微孔堵塞及激烈程度上的性能下降。此外，由于水分协同作用，加剧了Coating过程，这进一步加速了Coating速度。
此外，还有其他因素，如灰分含量、吹灰频率以及结构类型，都直接影响到抗堵塞性能。在平板式结构中，由于较小面积且不易形成积累区域，它们表现出了更好的抗堵塞特征。而蜂窝式结构虽然提供了较大的空间，但容易形成堆积区域，因此需要增加孔径来缓解这一问题，但这将牺牲其整体强度。
不同的工业烟气排放特征，如温度、灰分含量及碱金属含量，都不同寻常。这意味着许多行业必须对SCR钒基脱硫技术提出的新的挑战，以应对高浓度废气流入的情况尤其是水泥窑、钢铁烧结、高碱煤发电等行业，他们都需要高度关注烟气脱硫过程中的碱金属风险，并采取措施保护施用到的脱硫设备以确保长期稳定运行。
对于水泥窑尾部预热器出口烟气来说，由于高温区间内粉尘浓度极高，以及伴随大量CaO飞灰，同时CO含量相对较低，这些都可能导致物理及化学型损伤。因此，在这个工艺条件下选择耐磨、高效率且可承受大规模飞灰冲击的一种特殊材料进行修复变得至关重要。
最后，对于钢铁厂烧结机所产生的烟气，其特点包括SO2浓度极高以及挥发性的煉焦产品成分丰富。这些组合成为了一个充满挑战的地方，因为尽管静电除尘已经有效控制了一定的粉尘含量，但仍然存在大量未经处理过的小颗粒物质。如果没有适当防护措施，就很难避免造成长期使用后触媒面部损坏的问题。此外，还要考虑到这些煉焦产品自身带来的污染压力，即使经过静电除尘，也可能仍然带来一定程度的心脏阻滞问题。
综上所述，无论是在哪个工业背景之下，如果没有有效的手段去消除或减轻这些潜在的问题，那么即便是最先进最优良的一次能源转换系统也不免遭受严重损耗。这要求我们必须不断创新，不断探索新方法、新材料，以保障我们的未来世界更加清洁又绿色。
