SCR脫銷催化劑失活原因及其再生技術
節能環保
作者：於洋 欒九峰
摘要：SCR脫銷催化劑被廣泛應用於脫除燃煤火電廠等固定源所排放的氮氧化物。文章介紹了脫銷催化劑失活原因及失活催化劑再生技術。催化劑再生技術可延長催化劑的使用壽命，減少廢棄催化劑填埋所產生的二次汙染，降低SCR係統的環保和運行成本。
關鍵詞：SCR脫銷催化劑；失活原因；再生技術；燃煤火電廠；氮氧化物 文獻標識碼：A
中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2015）23-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.046
2011年環境保護部與國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布《火電廠大氣汙染物排放標準》。為了符合當前和今後環境保護工作的需要，新標準大幅收緊了氮氧化物、二氧化硫和煙塵的排放限值，針對重點地區製定了更加嚴格的大氣汙染物特別排放限值。選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）對NOx的脫除率可以超過90%，是目前減少NOx排放最成熟、最有效的方法，並且已經在全球範圍內得到大規模應用。催化劑的壽命直接決定著SCR係統的運行成本，為了延長催化劑的使用壽命，除了要求企業在運行、操作、維護上采取必要的措施外，還可以采用催化劑再生的方法來延長催化劑使用壽命，從而減少廢棄催化劑填埋所帶來的二次汙染，同時降低SCR係統的運行成本。本文主要介紹了SCR係統催化劑失活的原因及失活催化劑再生過程等。
1 脫硝催化劑的分類及性能
脫硝催化劑一般由載體和活性組分兩部分構成，從載體上可分為TiO2、Al2O3、活性炭或複合載體等，從活性成分上分有V2O5、WO3等，從催化劑加工的外觀形狀上可分為板式、波紋式和蜂窩狀等。國內現行使用的SCR係統絕大部分是以TiO2為載體的催化劑模塊，且催化劑總重量的80%左右為TiO2載體。
催化劑的性能包括活性、選擇性、穩定性和再生性等，主要體現在活性溫度、幾何特性、機械強度、化學成分含量、工藝性能等，其中工藝性能包括脫硝效率、SO2/SO3轉化率、NH3逃逸率、壓降等。
2 催化劑失活的原因
2.1 催化劑的脫硝機理
采用NH3作為還原劑進行煙氣脫硝催化反應共分四步進行：第一步，煙氣中的氨氣擴散到催化劑的活性位上，被催化劑吸附；第二步，煙氣中的NOx與吸附了氨的催化劑發生反應；第三步，生成的N2和H2O從催化劑上脫附；第四步，煙氣中O2擴散到催化劑活性位上，置換出氫，使催化劑複原，進行的反應主要有：
在多數的燃煤煙氣中NO約占95%，所以SCR脫硝反應主要發生的反應是第一個。
2.2 催化劑的失活
2.2.1 表麵覆蓋與催化劑孔道堵塞：煙氣中攜帶大量各種大小不同的飛灰顆粒，這些飛灰會造成催化劑有效活性表麵被覆蓋或孔道堵塞，致使NH3和NO無法接觸活性組分，脫硝反應無法正常進行。煙氣中的部分SO2會被O2氧化生成SO3，SO3不僅能與飛灰中的CaO反應生成CaSO4，還可以與參加脫硝反應的NH3生成（NH4）2SO4和NH4HSO4，這些CaSO4和硫酸銨鹽極易在催化劑表麵和催化劑孔道中的聚集，會降低催化劑的有效比表麵，阻礙催化反應的進行。