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SCR脱硝催化剂失活再生浅析
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1 SCR 脱硝催化剂失活再生浅析 摘 要:文章介绍了火电机组 SCR 脱硝催化剂在运行过程中失活的原因,以及再生的技术方法,包括水洗 再生、化学清洗再生以及活性液浸渍再生。再生时应根据催化剂失活的原因采取具体的再生方案进行再生。 国内外已经有多家再生公司开展了催化剂再生业务,技术成熟可靠。国内电厂应合理再生失活催化剂,可 以节约成本,避免浪费。 关键词:SCR 催化剂;失活;再生;化学使用寿命 1 概述 氮氧化物是火电厂的主要排放污染物之一,在 我国,70%的氮氧化物的排放均来自煤炭的燃烧[1], 而火电厂是燃煤大户,因此如何有效控制火电机组 的氮氧化物排放是火电行业乃至全国关注的焦点。 自首台 SCR 脱硝反应器于 1999 年在福建后石电厂 投入运行以来,我国已经在全国范围内进行了火电 机组脱硝改造。 面对更为严苛的排放要求,火电厂必须投入前 期改造预留的第三层催化剂填装层,这也就意味着 催化剂的使用量将大大增加。由于催化剂绝大部分 均采用高尘布置方式[3],运行环境为高温高灰甚至 高硫的特性,所以容易出现催化剂堵塞、中毒、老 化甚至失活等现象,脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3 三个指标均不能保证的时候,就表明 SCR 催化剂已 经超出其化学使用寿命。因此每隔 3 年左右需要更 换活性下降严重的催化剂,脱硝系统的运行成本也 会随之增加。在火电厂脱硝运行成本中,除了氨的 消耗,催化剂的更换成本更是占据了大部分费用。 对于可逆性中毒的催化剂和活性降低的催化剂,可 以通过再生后重新利用,再生费用只有全部更换费 用 的20%-30% , 活 性 可 恢 复 至 原 性 能 的 90%-100%[4]。此外,2014 年 8 月,环保部发布《废 烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》, 正式将 SCR 催化剂列为危废。大量闲置的失活催化 剂不仅会生态环境造成威胁,也会浪费大量宝贵的 钒(V)资源。因此,对失活的催化剂进行再生处理, 不仅可以降低电厂脱硝的运行费用,也可以减少废 弃催化剂的排放量,降低资源浪费,减轻环境污染。 2 催化剂失活 催化剂失活是一个复杂的物理和化学过程,通 常的失活状态可分为三种类型: (1)催化剂的热失活和烧结失活。 催化剂在高温下 运行一段时间之后,活性组分的晶粒长大,比表面积 缩小,这种现象称为催化剂烧结。因烧结引起的失活 是工业催化剂,特别是负载型金属催化剂失活的重要 原因。 烧结主要发生在 TiO2颗粒之间, 长时间在高温 烟气下运行, 多个 TiO2颗粒会发生聚并, 催化剂表面 的孔隙率和比表面积下降,从而造成了脱硝效率的下 降。高温除了会引起催化剂烧结外,还会引起化学组 成和相组成的变化,活性组分被载体包埋,活性组分 由于生成挥发性物质或可升华的物质而损失等,这些 变化称为热失活。有时难以区分烧结和热失活。烧结 引起的催化剂变化往往也包含热失活的因素在内,通 常温度越高,催化剂烧结越严重。 (2)催化剂的中毒失活。 飞灰中可溶性碱金属 Na 与 K 这两种物质,在水溶液离子状态下能渗透到催 化剂深层,直接与催化剂活性颗粒反应,使酸位中 毒以降低,其对 NH3的吸附量和吸附活性,从而使 催化剂活性降低。常见的由积灰引发的催化剂中毒 现象还包括钙的化合物沉积造成的催化剂孔结构的 堵塞,还有 As 和 P 等元素及化合物的积聚等[5]。 (3)催化剂的积炭等堵塞失活。催化剂使用过程 中,表面会逐渐形成炭的沉积物从而使催化剂活性

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