燃煤電站鍋爐脫硝催化劑再生技術(shù)的研究應(yīng)用

鄧傳記

【摘 ?要】電力是推動社會發(fā)展的關(guān)鍵能源，在長期的發(fā)展進程中創(chuàng)造了巨大價值，但由于技術(shù)和觀念原因，國內(nèi)一些火力發(fā)電廠仍存在較為明顯的污染情況。發(fā)電過程中所排出的NOx等氣體會造成酸雨、霧霾等危害，對人體和自然環(huán)境產(chǎn)生了嚴重危害，現(xiàn)階段來說國內(nèi)火力發(fā)電站普遍采用催化還原脫硝技術(shù)進行NOx的控制，受其他限制性條件的影響，該方法的化學壽命約為3年。基于這種情況下，本文對失活催化劑展開研究，希望可以有效的提升資源利用率。

【關(guān)鍵詞】氮氧化物;催化劑;成本;低碳經(jīng)濟

引言：氮氧化物是火力發(fā)電廠的污染源之一，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示國內(nèi)70%以上的氮化物排放都是源自于煤炭燃燒。現(xiàn)階段來說，國家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與低碳經(jīng)濟號召，降低火力發(fā)電廠污染，實現(xiàn)效能增長已經(jīng)成為了迫在眉睫的關(guān)鍵所在。由于火電廠脫硝催化劑長期處于高溫、灰塵環(huán)境下，老化、失活、中毒等現(xiàn)象頻發(fā)，因此需要采取有效的對策予以優(yōu)化。

一.煤電站鍋爐再生催化劑技術(shù)特點

目前來說，國內(nèi)火力發(fā)電廠常用的失活脫硝催化劑處理工藝主要有7個環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)采用物理或化學方式對失去活性的催化劑進行處理，其具體步驟如下：

1.在實驗室內(nèi)進行周密性檢驗分析，與既有催化劑的相關(guān)數(shù)據(jù)展開對比，制定最優(yōu)工藝方法;

2.催化劑預(yù)處理，為保障催化劑的效果，需要進行相應(yīng)的除塵處理，目前來說一般都是采用專門的除塵車間進行催化劑表面的飛灰處理;

3.物理化學處理，在催化劑表現(xiàn)飛灰處理完成后需要祛除催化劑活性部位和堵塞催化劑微孔的化學物質(zhì);

4.中間熱處理，將清洗干凈的催化劑半成品放置在熱處理的設(shè)備中，嚴格進行溫度把控，更進一步的鞏固催化劑內(nèi)部的微孔結(jié)構(gòu);

5.熱處理過后的催化劑樣品需要放置在相應(yīng)的活性植入裝置當中，吸收其中的活性物質(zhì)，用來恢復(fù)和提升催化劑活性;

6.最終環(huán)節(jié)的熱處理，催化劑充分吸收活性物質(zhì)后催化劑樣品放入特質(zhì)的熱處理裝置中，同時采用特殊的升溫與降溫方法，將活性物質(zhì)均勻的附著在催化劑表面;

7. 質(zhì)檢環(huán)節(jié)，催化劑的正式應(yīng)用需要經(jīng)過質(zhì)量檢驗，檢驗內(nèi)容需要涵蓋抗壓強度、磨損強度、脫硝率、二氧化硫/三氧化硫的轉(zhuǎn)換率以及催化活性等內(nèi)容，再生催化劑單個孔道疏通率需要達到98%以上。

二.燃煤電站鍋爐脫硝催化劑再生技術(shù)

1.催化劑金屬中毒及再生技術(shù)

以V2O5-WO3/Tio2催化劑為例，當其用于生物質(zhì)燃燒后所產(chǎn)生的煙氣時，相對于其他的化石燃料產(chǎn)生煙氣的催化劑，失效率會顯著提升，約為3-4倍。導致這種情況發(fā)生的主要原因是由于生物質(zhì)中含有堿金屬元素（鈉、鉀）等，幾種堿金屬的中毒機理與再生方法都存在一定的相似之處。鉀元素所引起的SCR催化劑中毒分為物理和化學兩部分，化學毒性占據(jù)主導;鉀元素導致脫硝催化劑中毒的原因為加與催化劑表米娜的V-OH酸位點產(chǎn)生一定的反應(yīng)，會生成V-OK導致催化劑對于NH3的吸附能力降低，從而使得參加NO氧化還原反應(yīng)的NH3吸附能力降低，催化劑的反應(yīng)活性也從而降低。

根據(jù)大量的實驗研究表明，將中毒后的催化劑放置于硫酸溶液中清洗后能夠去除催化劑表面的鉀鹽顆粒，并一定程度上加快催化劑表面硫酸鹽的生成，并使催化劑表面的V-OH布朗斯特酸位環(huán)節(jié)，提高脫硝催化劑表面對NH3的吸附數(shù)量，讓SCR催化劑的活性得到恢復(fù)。

2.催化劑堿土中毒與再生技術(shù)

生物質(zhì)燃料以及燃煤煙氣的飛灰中含有少量鈣等堿土金屬，也可以使得SCR催化劑中毒。鈣引起的SCR催化劑中毒，通常認為是物理中毒，其原因主要是由于燃料所含的鈣在燃燒過程中形成穩(wěn)定 的化合物，沉積在催化劑的表面，滲入催化劑的最外層，或者堵塞催化劑的孔洞，阻礙 NH3和NO與催化劑活性位的接觸，使催化劑中毒。鈣中毒的催化劑可以采用水洗以及酸洗的方法進行再生。一般采 取0.5mol/L的硫酸酸洗再生催化劑，既可以增強催化劑的表面酸性，又可以去除催化劑表面和孔洞內(nèi)的鈣鹽，從而使得催化劑活性恢復(fù)。

3.催化劑砷中毒與再生技術(shù)

煤炭作為化石燃料在燃燒時在高溫條件下會產(chǎn)生非常劇烈的氧化反應(yīng)，并且會產(chǎn)生大量的砷氣體，在于脫硝催化劑反應(yīng)后會導致催化劑的中毒，這種情況下脫硝催化劑的運用效果和使用效率都會大打折扣，對發(fā)電廠的運行造成一定的消極影響。為更好的提升脫硝催化劑的效用，需要防止催化劑產(chǎn)生砷中毒，目前來說國內(nèi)燃煤電站鍋爐都是采用物理和化學特性來規(guī)避這一情況。目前來說脫硝催化劑的優(yōu)化有兩種方式，第一種是改變脫硝催化劑表面的酸位點，讓催化劑與砷元素不容易產(chǎn)生反應(yīng)，不會進行氧化砷的吸附，保持催化劑長久的活性;第二種方式是采用釩和鉬的混合氧化物在高溫煅燒條件下獲取性質(zhì)更加穩(wěn)定的催化劑，讓砷元素的吸附位置不會對脫硝催化劑的活性位產(chǎn)生影響。

4.催化劑二氧化硫中毒與再生技術(shù)

燃煤電站鍋爐燃燒時產(chǎn)生的二氧化硫也會導致催化劑中毒，導致脫硝催化劑失去活性。煙氣中含有的二氧化硫會被逐漸的催化發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成三氧化硫，當與煙氣中所含有的水汽和NH3所接觸后發(fā)生反應(yīng)會生成各類銨鹽，導致脫硝催化劑中的活性位被掩蓋，催化劑失去活性。根據(jù)大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，各類銨鹽覆蓋在脫硝催化劑表面發(fā)生的中毒情況受溫度影響較大，溫度提升過程中，銨鹽會附著在脫硝催化劑表面抑制其活性，二氧化硫?qū)Υ呋瘎┲卸镜淖饔媒档汀３酥猓趸蚝兔撓醮呋瘎┲械慕饘倩钚猿煞之a(chǎn)生反應(yīng)后會生成金屬硫酸鹽，該物質(zhì)也會嚴重抑制脫硝催化劑的活性。銨鹽具有熱不穩(wěn)定性，通過溫度的變化可以改善脫硝催化劑中二氧化硫中毒現(xiàn)象實現(xiàn)催化劑的再生。

對于生成金屬硫酸鹽導致脫硝催化劑失去活性的部分，能夠采用熱還原方法再生，在惰性氣體中混合一定比例的還原氣體，在高溫環(huán)境中利用還原性氣體與催化劑表面的金屬進行融合，硫酸鹽與其發(fā)生反應(yīng)后可以將脫硝催化劑重新賦予活性。

結(jié)語：燃煤電站鍋爐脫硝催化劑的再生技術(shù)研究能夠有效的降低發(fā)電廠的成本，并且可以有效的優(yōu)化廢棄催化劑的處理，對于節(jié)約資源具有積極的促進作用。發(fā)電廠應(yīng)當對該項內(nèi)容加以重視，在發(fā)展過程中加強針對性研究，對各類優(yōu)化方法加以分析，以便尋求最佳優(yōu)化方案，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的同步增長。

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（作者單位：貴州金元茶園發(fā)電有限責任公司）