钒钛基SCR脱硝催化剂失活原因分析

针对某燃煤电厂钒钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂失活现象,运用N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)、热重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(H2-TPR)分别对新鲜催化剂和已运行30 000h的旧催化剂进行结构表征,并结合SCR脱硝模拟试验考察K、Na、Ca、As等元素对催化剂活性的影响,综合分析SCR脱硝催化剂的失活原因。分析结果表明,催化剂活性降低是多种因素共同作用的结果,其中活性组分流失、碱/碱土金属和砷中毒是导致催化剂活性降低的主要原因,毒性组分中又以As影响最大,Ca、Na次之,K含量的增加在一定程度上造成了催化剂的失活,但影响有限。     

SCR脱硝催化剂失活原因分析及再生处理

某商业SCR催化剂在运行了1.4万、2.5万、3.0万h后,脱硝效率均显著下降,且运行时间最短的催化效果最差。对此,分别采用H2SO4及NH4Cl进行再生,并利用BET、X射线衍射(XRD)、扫镜电镜(SEM)及X射线能谱(EDX)等测试手段对催化剂进行表征。结果表明:H2SO4和NH4Cl溶液均具有良好的再生效果,且后者效果优于前者,再生后催化剂在实验室模拟条件下最高脱硝效率大于90%;催化剂再生后表面活性组分未流失,且受空速的影响更小;运行时间最短的催化剂由于受高温的影响,表面形态发生严重的团聚,孔结构被破坏,再生工艺对其修复作用并不明显。     

波纹板式SCR催化剂性能检测及其失活原因分析

催化剂性能检测对火电厂烟气脱硝运行和管理有重要意义。选取了某电厂运行23 500 h的波纹板式催化剂（旧催化剂）和同品牌新催化剂,采用XRF,XRD,H2-TPR,DRIFT等手段进行微观性能表征并测试了其活性。结果表明：与新催化剂相比,旧催化剂中Fe、K、Na和Mg等元素的含量明显增多,比表面积和孔容分别下降了38.7%和14.3%,氧化还原性能和Bronsted酸性位数目均有较大程度的下降,脱硝效率由原来的96.2%下降为91.3%,活性系数下降25.3%;烟气飞灰中碱金属和碱土金属的毒害作用是催化剂活性下降的主要原因。指出：波纹板式催化剂易被飞灰堵塞,应保持催化剂吹灰装置良好运行,并利用机组停运机会对催化剂进行清灰,以提高脱硝效率和延长催化剂使用寿命。     

SCR烟气脱硝催化剂失活机理综述

从催化剂热烧结、催化剂中毒、催化剂堵塞、催化剂磨损4个方面阐述催化剂的失活机理。通过研究催化剂的各种失活机理,可以有针对性地根据锅炉特性、燃料特性以及飞灰成分进行SCR脱硝系统的优化设计,制定防止催化剂失活的措施,对延长催化剂寿命,降低SCR脱硝系统的运行维护费用具有重要意义。     

失活SCR脱硝催化剂化学清洗再生技术研究

以某燃煤电厂废弃的失活SCR脱硝催化剂为研究对象,用化学清洗方法对其进行再生,以了解化学清洗液有效成分、浓度和液固比等去除脱硝催化剂表面Fe2O3、K2O、Na2O的效果;同时,对再生前后脱硝催化剂的比表面积、孔容和脱硝活性进行了测试,并对比了二者的表面形貌特征。结果表明：硫酸、硝酸对去除催化剂表面中毒元素非常有效,其中硝酸溶液的最佳质量分数为2%;适当增大液固比有利于彻底清洗催化剂表面的中毒元素;经过化学清洗再生后,脱硝催化剂表面变得粗糙,比表面积增大至新催化剂的93.88%,脱硝活性有较大提高,为新催化剂的89%。     

SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状

燃煤电厂排放的氮氧化物控制措施包括低氮燃烧和烟气脱硝.氨选择性催化还原是减少NOx排放行之有效的办法,具有脱硝效率高、氨逃逸率低等特点,是燃煤电站锅炉烟气脱硝的主流工艺.其中催化反应器及其所采用的催化剂是该下艺的核心,脱硝催化剂的生产过程工艺较复杂、技术含量高,对原料品质要求较高.简述了商用选择性催化还原催化剂的组成、催化反应原理与反应步骤,介绍了板式和蜂窝式2种结构形式催化剂的特点,并对主要性能作了比较.提供了国际上各主要生产商的生产能力与应用业绩以及国内对该技术的引进与应用状况.     

失活SCR烟气脱硝催化剂再生工艺工业试验研究

SCR烟气脱硝催化剂在广泛使用的同时,失活催化剂大量产生。对失活催化剂进行再生,经济和环保意义重大。以某燃煤电厂运行了近25000h的失活SCR烟气脱硝催化剂为研究对象,在分析催化剂失活原理基础上,对催化剂再生过程中主要影响因素（压缩空气吹灰压力、超声清洗时间、清洗液硫酸浓度等）进行研究,并介绍失活催化剂再生处理步骤,包括清灰、预清洗、深度清洗、活性组分负载、热处理等。各类检测结果表明,采用所研发的方案进行再生,失活催化剂中碱金属、碱土金属及硫酸盐等污染物被有效清除,催化剂通孔率高达98.7%,比表面积明显恢复,相对活性提升至99%,抗压强度及单层催化剂SO₂/SO₃转化率符合使用要求,即失活脱硝催化剂各理化、工艺性能及其机械强度得到了有效恢复,可以再安装于脱硝反应器中继续使用。     

SCR催化剂在火电厂的应用

催化剂是选择性催化还原脱硝(SCR)系统的核心组成部分,催化剂性能的优劣直接关系到脱硝效率和经济性。现对3种不同结构形式的SCR催化剂进行性能比较,介绍了各种金属氧化物在催化脱硝过程中的作用。在SCR催化剂的运行过程中,分析了温度、氨氮摩尔比等参数对催化剂性能和寿命的影响。根据SCR系统的运行特点,提出了飞灰磨蚀、催化剂堵灰、碱金属和砷中毒、烧结是造成催化剂失活的主要原因。     

SCR失活催化剂再生前后性能分析

为系统研究燃煤电厂SCR脱硝系统失活催化剂再生前后性能的变化,对比分析了某330 MW燃煤机组失活催化剂再生前后的微观特性。试验结果表明,由于再生时对催化剂活性组分进行了有效补充,再生后的催化剂活性有较大幅度提高;再生过程中消除了催化剂表面的硫酸盐沉积,增强了催化剂表面的弱酸和中强酸酸性位,同时基本保持催化剂的锐钛矿晶相,催化剂微观形貌恢复到疏松均匀状态。由此证明,采用添加活性成分、消除沉积盐的催化剂再生方法,可延长催化剂的使用寿命,降低电厂生产成本。     

不同型式失活脱硝催化剂的再生研究

针对蜂窝式、板式及波纹式3种不同型式的失活脱硝催化剂,采用不同再生工艺进行再生,并采用X-射线衍射仪（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、比表面积分析仪等对催化剂表征进行测试,对再生前后催化剂结构和性能进行了比较。研究结果表明：再生后催化剂中钛白粉的晶型没有改变,V2O5等活性成分仍然以高分散的形态分布在钛白粉载体表面上;催化剂的BET比表面积和孔容积都得到提高,微孔结构得到恢复;中毒元素K、Na和Fe均得到不同程度的去除;催化剂脱硝活性得到提高。     

燃煤电厂SCR脱硝催化剂失活及其再生性能研究

以某火电厂新鲜、失活和再生的SCR脱硝催化剂为研究对象,采用XRF、ICP、SEM-EDX、比表面积分析仪、压汞仪和XRD等表征手段,测试了催化剂单元的活性及SO2/SO3转化率;测试结果表明运行后的催化剂活性大幅度降低（从41.5 m/h降低至29.5 m/h）,分析了导致催化剂失活现象原因并制订了再生工艺;与新鲜催化剂相比,再生催化剂活性可恢复至新催化剂的99％（从29.5 m/h升高至41.1 m/h）并较好地控制了其SO2/SO3转化率,再生催化剂微观结构及性能与新鲜催化剂基本一致.     

SCR脱硝催化剂反应活性探讨

随着我国对环保要求以及对NO_x排放指标要求的不断提高,SCR脱硝技术在我国得到了广泛的应用。阐述了SCR脱硝技术的工艺原理,分析了SCR脱硝催化剂在运行中因积灰堵塞、磨损和中毒而失活的原因,提出了在设计和运行等方面的优化措施,以期能对延长催化剂使用寿命、降低运行费用提供参考借鉴。     

含钡SCR脱硝催化剂运行后的再生研究

对失活SCR催化剂进行再生处理,有利于提高电厂经济效益和环境保护。以国内某电厂运行后活性下降的含钡SCR脱硝催化剂为研究对象,采用3种方法（氢氧化钠-柠檬酸联合清洗、稀硫酸清洗和硫酸铵溶液清洗）分别对该催化剂进行再生处理,测试了再生前后样品的活性,并采用各类表征方法分析该类型SCR催化剂活性下降的原因及其经过再生处理后的性能恢复情况,同时比较了不同方法的再生效果。结果表明：硫酸钡和钾、钠等杂质在运行后催化剂表面的沉积,是引起催化剂活性下降的主要原因。3种再生方法能不同程度地去除催化剂表面的钠、钾等杂质元素,再生后的催化剂在不同氨氮摩尔比时脱硝效率均有明显提高,其中硫酸铵溶液清洗法对催化剂的再生效果最为理想。     

SCR脱硝失活催化剂的清洗再生技术

对国华太仓发电有限公司(太仓电厂)2×600MW机组SCR烟气脱硝失活催化剂进行分析发现,CaSO4及SiO2等杂质的堵塞是导致SCR催化剂失活的主要原因。采用超声波化学清洗、活性负载、干燥煅烧等工艺对失活催化剂进行再生后,催化剂活性大幅提高,在330℃、空速45 000h-1的条件下,再生后的催化剂对NO的转化率由40.7%提高至94.1%。     

长期停运烟气脱硝催化剂表征及性能评价

对比同批次新鲜催化剂,采用活性检测模拟试验研究某厂长期停运的烟气选择性催化还原(SCR)催化剂的表观活性变化。结合X射线衍射、扫描电镜、比表面分析和原位吡啶红外测定法表征分析催化剂晶体结构、微观形貌、比表面积、孔径分布和表面酸活性位点变化对于催化剂活性的影响。结果表明,使用后催化剂脱硝效率为94.12%,K/K0值为0.78,催化剂主相态晶型保持良好,仍具有运行潜力。催化剂粒子团聚劣化、平均孔径增大,比表面积下降(降低12.4%),表面的酸活性位点减少是催化剂性能下降的主要原因。     

SCR脱硝催化剂动态再生试验研究

火电厂采用选择性催化还原（SCR）法进行烟气脱硝,所用催化剂价格昂贵,因此有必要对使用过的旧催化剂进行再生。采用7种不同配方的再生液分别对典型的旧催化剂进行动态再生,对再生后的旧催化剂进行脱硝效率和SO₂/SO₃转化率试验,并运用扫描电镜、能谱分析等方法对新催化剂及再生与否的旧催化剂试样进行微观结构和元素组成分析,以评价各再生剂的再生效果和分析催化剂催化效率下降的原因。研究表明,旧催化剂经最佳配方再生液再生后,脱硝效率可增至72.2%,较再生前提高10%,达到新催化剂脱硝效率的92.8%,展现出了良好的应用前景。     

浸渍法制备Mn-Ce/AC催化剂低温SCR脱硝活性研究

钒基催化剂活性温度范围为300~400 ℃,只能布置在粉尘浓度较高的锅炉省煤器和空气预热器之间。为避免锅炉高浓度粉尘对脱硝催化剂脱硝活性的影响,有必要进行低温脱硝催化剂的研究,以便将脱硝反应器布置在除尘之后的低温段。采用浸渍法制备了煤基活性焦负载锰铈的催化剂（Mn-Ce/AC）,在固定床反应器上进行了动态试验,考察不同锰铈摩尔比、空速、温度、氧气浓度、NH₃/NO摩尔比以及SO₂对低温选择性催化还原脱硝效率的影响。研究结果表明：Mn-Ce/AC催化剂表现出较好的低温脱硝活性;当锰/铈摩尔比3∶7、温度120 ℃、氧气浓度5%、NH₃/NO摩尔比1.1时,Mn-Ce/AC催化剂的脱硝效率最高,可达85.6%;烟气中SO₂对催化剂具有较强的毒化作用。     

造成SCR脱硝催化剂失活的关键物质及预防

对引起燃煤电厂SCR脱硝催化剂失活的主要物质进行了分类总结。分析发现,烟气中亚微米颗粒物数目众多且粒径细小,碱金属、碱土金属和重金属等能引起催化剂化学失活的有毒物质易于富集在亚微米颗粒物上; 亚微米颗粒物沉积在催化剂表面,引起催化剂中毒及催化剂孔道堵塞,成为催化剂失活的关键影响因素。为减缓SCR脱硝催化剂由此产生的失活问题,介绍了团聚技术及抗中毒催化剂的相关研发。     

火电厂脱硝技术综述

控制氮氧化物(NOx)排放主要措施有2种低NOx燃烧和烟气脱硝。文章分别介绍了低NOx燃烧技术和烟气脱硝技术的主要方法和技术特点。重点阐述了选择性催化还原法(SCR)的原理、流程及主要影响因素,以及催化剂和还原剂的选择与性能比较。另外,对SCR、选择性非催化还原(SNCR)、SNCR/SCR混合法技术进行了比较。最后简单介绍了大唐环境科技工程有限公司烟气脱硝的技术定位和山西阳城脱硝项目的情况。     

火电厂SCR脱硝催化剂质量现状

为规范脱硝催化剂的质量监督与管理,国内各大发电集团先后要求对新采购催化剂进行强制抽检。对2016年的抽检样品检测结果进行统计,相当多的新采购催化剂存在这样或那样的质量问题,其中几何尺寸偏差与外观缺陷达不到标准的各占57.1%和54.3%,抗压强度与磨损率等物理性能达不到标准的各占48.6%和54.3%,有8.6%的催化剂活性和比表面积低于标准限值,主要成分WO₃含量偏低或微量元素高于技术协议的各占62.9%和5.7%。检测结果表明,目前国内SCR脱硝催化剂的供货质量不容乐观,急需规范与管理。