SCR脫硝催化劑應用注意事項
摘要：根據催化劑的特點及我國燃煤特性，指出了脫硝催化劑在使用中應注意催化劑堵塞、活性降低等問題，通過機理分析導致催化劑性能降低的主要原因有堿性金屬影響、堿土金屬影響、砷中毒、硫及硫銨影響、燒結等因素。介紹了催化劑在工業應用中的注意事項及相應的解決方案。
我國火電廠用煤受我國煤炭資源和燃料供應政策的制約，燃煤的品質通常較差，燃煤的灰分、硫分等有害雜質含量普遍較高。因此在使用SCR催化劑時燃料中的堿金屬、堿土金屬、砷，以及燃燒后產生的水蒸氣、飛灰、硫及硫銨等都對催化劑的使用造成影響，這些成分通過擴散進入催化劑的活性點，占據著催化劑活性點位，催化劑將逐漸被鈍化，催化劑的活性隨著運行時間的推移而降低，NOx還原效率下降，氨耗量增加，氨逃逸量增加，SCR脫硝系統運行成本將因有害元素的影響而上升。
1 堿金屬的影響
堿金屬與催化劑表面接觸，會使催化劑活性降低 。堿金屬在催化劑上沉積導致催化劑表面酸性大大降低，相同摩爾濃度的 K 與 Na 相比，K 中和效果更強。K 優先配位到或者上的 OH 根上，K20與反應生成，K 干擾了氨活性中間物種 NH4+的形成，從而導致催化劑的鈍化。避免催化劑表面水蒸氣的凝結，可降低因堿金屬在催化劑表面積聚對催化劑活性的影響。
2 堿土金屬的影響
堿土金屬使催化劑中毒主要是飛灰中游離的CaO與催化劑表面吸附的反應生成而產生的，引起催化劑表面結垢，會將催化劑表面遮蔽，從而阻止了反應物向催化劑內擴散。通過適當增加吹灰頻率，可降低飛灰在催化劑上的沉積量，降低 CaO在催化劑表面的沉積量是減緩催化劑中毒的有效手段
3 砷的影響
砷（As）來源于煤，在煙氣中以揮發性的形式存在分散到催化劑中并固化在活性、非活性區域，同時也會吸附在飛灰顆粒上（以氧化物的形式）。在砷中毒的過程中將使反應氣體在催化劑內的擴散受到限制，且通道遭到破壞。催化劑發生 As中毒，特別是在液態排渣爐和飛灰再循環的過程中，會導致循環過程中砷的富集。以氧化物為形式的砷為例，它的中毒影響歸結于它的堿性。導致OH根被 As-OH（分布于表面的砷酸鹽）所取代。催化劑砷中毒后，氨不易吸附到中毒的催化劑活性點上，從而導致催化劑活性的降低。
在使用過程中可使催化劑表面對砷不具有活性，通過對催化劑表面的酸性控制，達到吸附保護的目的，使得催化劑表面不吸附氧化砷；另一種方法是改進活性位，通過高溫煅燒獲得穩定的催化劑表面，主要采用釩和鉬的混合氧化物形式，使As吸附的位置不影響SCR的活性位。
4 水蒸氣的影響
對于大多數運行中的煙氣 SCR脫硝裝置中，都應避免水蒸氣的凝結。凝結在催化劑上的水會將飛灰中的有毒物（堿金屬，鈣，鎂）轉移到催化劑上，從而導致催化劑失活。另外會使飛灰硬化并阻塞催化劑，使吹灰裝置的性能下降。燃油鍋爐中毒的危險較大，主要是由于水溶性堿金屬含量較高。如果鍋爐燃用生物質燃料，中毒現象會變得嚴重，這是因為這些燃料中水溶性的K含量較高。
5 飛灰的影響
飛灰是造成催化劑堵塞的一個主要原因，飛灰小顆粒沉積在催化劑孔隙中，阻礙 NOx、 和到達催化劑表面，從而引起催化劑失活。同時飛灰還容易造成催化劑的磨損。降低催化劑堵塞和磨損的措施主要有：
1）利用 CFD計算機數值模擬和物理模型試驗，優化流場設計，來調節SCR反應器內的氣流分布，避免出現煙氣流動低速區或死角。
2）在各層催化劑上方安裝吹灰器，對催化劑進行定期吹掃。
3）選用合適的催化劑內的煙氣速度，在保證較小煙氣阻力和低磨蝕的情況下，又能有效地利用煙氣的流動避免堵灰。
4）對催化劑采用頂端硬化技術，改善催化劑磨損。
6 硫及硫銨鹽的影響
硫及硫銨鹽是造成催化劑堵塞的另一個主要原因。是 SCR催化劑主要活性成分，但也同時促進了氧化成。而系統噴出的在 250℃以下很容易與形成硫銨鹽，硫銨鹽不僅會堵塞催化劑孔道及微孔，而且會造成下游換熱設備的粘污。
7 燒結現象
當溫度上升至 450℃時，會發生催化劑的燒結現象，從而導致催化劑失活。因而我們在設計 SCR反應時合理的選擇反應的溫度區間，通常反應的最佳溫度在 360℃。
8 小結
（1）目前工程中應用最多的 SCR催化劑主要成份為氧化物組成。
（2）在 SCR的應用過程中，由于堿性金屬影響、堿土金屬影響、砷中毒、硫及硫銨影響、燒結等因素都會造成催化劑鈍化，需要采取相應的措施加以預防。
（3）催化劑研究方向應符合國內工程需要，著重在設計并制備高活性的催化劑上，改進催化劑的組成，提高活性，降低成本，提高催化劑壽命。
（4）催化劑在實際工程應用中，要通過合理的流場設計 ，防止飛灰的沉積，定期對催化劑進行吹掃；控制好溫度，防止催化劑燒結；催化劑停用時要對催化劑進行保護。
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