催化劑在活性穩(wěn)定期間接觸少量雜質(zhì)而使活性顯著下降,使催化劑活性中心發(fā)生化學(xué)反應(yīng)稱為化學(xué)中毒,催化劑表面被覆蓋或者堵塞被稱為物理中毒!
1、物理中毒的常見現(xiàn)象
?、俅呋瘎┑哪p
實際運(yùn)行過程中空氣空氣流量大、流速高,因此高溫?zé)煔鈺斐纱呋瘎┍砻鏌煔饽p甚至損失,同時在催化劑的安裝和更換過程中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到損傷!活性成分主要集中在表面的催化劑,受磨損后活性影響較大。影響磨損的因素有煙氣流速、飛灰特性、沖擊角度和催化劑本身特性等。避免反應(yīng)器局部出現(xiàn)高流速區(qū),設(shè)計煙氣流動的線速度為6m/s以內(nèi)。
?、诳變?nèi)堵塞
催化劑的堵塞分為孔堵塞和通道堵塞!孔堵塞主要是銨鹽及飛灰的小顆粒引起的。銨鹽是有SO2氧化生成的SO3與SCR系統(tǒng)中噴入的過剩NH3產(chǎn)生反應(yīng)生成的化合物NH4HSO4和(NH4)2SO4,通常硫酸銨的沉積現(xiàn)象可通過提高溫度來消除。集聚在催化劑表面的飛灰最終形成搭橋造成催化劑堵塞,這類堵塞可通過減少催化劑層疊區(qū)和優(yōu)化流態(tài)設(shè)計來減少倒流現(xiàn)象,或加裝吹灰器減少飛灰的沉積??傊?,煙氣中銨鹽、細(xì)小顆粒及煙氣中粉塵沉積在催化劑小微觀孔道中,阻礙了NOX、NH3、O2到達(dá)催化劑表面,引起鈍化,導(dǎo)致催化劑活性降低。
?、?ldquo;覆蓋層”中毒
“覆蓋層”中毒是指煙氣飛灰中AL2O3、SiO2等沉積在催化劑表面,導(dǎo)致催化劑表面微孔發(fā)生“堵塞”現(xiàn)象,從而阻礙NOX與NH3在催化劑表面發(fā)生SCR發(fā)應(yīng)。此外,飛灰中CaO沉積在催化劑表面,容易與SO3反應(yīng)生成CaSO4,阻礙NOX與NH3結(jié)合,導(dǎo)致催化劑中毒。
?、艽呋瘎Y(jié)
燒結(jié)也是催化劑失活的重要原因之一。對于應(yīng)用在燃?xì)忮仩t的催化劑,經(jīng)過長時間運(yùn)行后,燒結(jié)和銳鐵礦TiO2金紅石化是其主要失活機(jī)理。一般在煙氣溫度高于400℃時,燒結(jié)就開始發(fā)生。對于常規(guī)催化劑,當(dāng)煙氣溫度低于420-430℃,催化劑燒結(jié)速度處于可以接受的范圍;當(dāng)煙氣溫度高于450℃,催化劑的壽命就會在較短時間內(nèi)大幅度降低。
2、催化劑化學(xué)中毒
燃煤煙氣飛灰中含有大量的堿金屬(如Na、K等)、堿土金屬元素(如Ca和Mg)、磷(P)和砷(As),使得SCR催化劑用于燃煤、生物質(zhì)等鍋爐煙氣處理時存在明顯的化學(xué)中毒現(xiàn)象。
?、賶A金屬中毒
飛灰中的堿金屬(如Na、K等的氧化物)存在于生物質(zhì)電廠、垃圾焚燒廠和燃煤電廠的尾氣中,這個商用VWTi催化劑的使用帶來困難,而對于燃油鍋爐的SCE催化劑,堿金屬中毒被公認(rèn)為是最重要的。在SCR反應(yīng)過程中和催化劑表面活性位的發(fā)生結(jié)合,在占據(jù)活性位的同時中和催化劑表面活性位的酸性,從而影響還原劑NH3的吸附,導(dǎo)致催化劑失活。
②鈣中毒
我國的煤中CaO含量相對較高,CaO的堿性使得催化劑酸性下降和生成CaSO4,使得活性下降。
③酸性物質(zhì)(S、CL、P等)中毒
SO2會在釩基催化劑的作用下被氧化成SO3,并造成金屬活性硫酸化,阻礙催化劑活性組分的氧化還原循環(huán)過程;除此之外,SO2還會與NH3形成(亞)硫酸銨等覆蓋催化活性位。這就是NH3-SCR催化劑的SO2中毒。
?、苤亟饘偕?、鉛等中毒
煤炭中砷的含量變化很大,一般3-45mg/kg,煤中砷多數(shù)以硫化砷或六神鐵礦等形式存在,小部分為有機(jī)物形態(tài)。