1.1 碱(土)金属中毒机理
1.1.1 碱金属(K、Na)
- K和Na是对SCR催化剂影响最为严重的碱金属。
- 在烟尘中的存在形式主要以金属氯盐和氧化物表现,尤其是KCl,其化学毒性更为严重。
- K2O具有更强的碱性,比KCl的毒害效果还要明显。
- 图一展示了V基催化剂在K2O作用下的中毒机制。K2O与催化剂表面的Brønsted酸位点发生反应,生成V-OK,从而削弱Brønsted酸位点的活性,降低NH3吸附能力,抑制SCR反应活性的生产。
1.1.2 碱土金属(Ca、Mg)
- CaO是一种碱性物质,与TiO2基催化剂表面的酸位结合减少了其活性,使得CaSO4盲层形成,对催化器造成堵塞。
- CaO也可以导致微孔堵塞,降低催化器性能。
由于水分会加剧这些过程,因此在湿环境下,中毒速度加快。
1.2 脱硝催化剂抗堵性能
抗堵性能受三方面因素影响:
(a) 灰本身特性,如高碑灰易于粘结板结;如硫铜灰具有较强粘滞性难以清除;
(b) 灰含量过高不易及时排除导致大量沉积和堵塞;
(c) 催化剂结构选型,如平板式比蜂窝式抗堵性能优越,更难引起堆积且柔软结构使飞灰难附着。
图二展示了平板式催化器外观,而图三则是蜂窝式。在蜂窝内壁角多容易积灰,但增大孔径后整体表面面积下降。因此选择合适类型并定期吹灰至关重要。
不同行业脱硫问题各有挑战:
水泥厂尾部预热器出口温度310~450℃,
钢铁烧结机烟气含水10~12%,SO2浓度800~3000mg/Nm3,
焦炉烟气含钒、高温1200℃,
氧铝熟料窑烟气温度900~1000℃,
生物质锅炉烟气含油脂类成分等需特别考虑到不同行业对SCR脱硫技术要求不同的特殊情况,并采取相应措施,以提高脱硫效率并延长SCR脱硷设备寿命。