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失效SCR催化剂再生技术

来源:环保网

很多原因都可使催化剂失去活性,例如,活性部位的烧结、催化剂中毒、活性部位的减损、催化剂的微孔堵塞或催化剂内部流道堵塞等。
 
(1)催化剂中毒
催化剂中毒现象的发生主要是由于原烟气中或多或少的有害化学成分作用于催化剂活性成分造成的,砷、碱金属(主要是K、Na)是引起的催化剂中毒主要成分。
砷中毒是由于高温烟气中的气态As2O5所引起的。气态As2O5扩散进入催化剂空隙内,并同时吸附在催化剂的活性位及非活性位上,并与催化剂表面发生反应,阻碍催化反应进行。
K和Na碱金属离子主要是由生物质燃料的燃烧产生,碱金属能够直接和催化剂的活性位发生反应使其钝化,在水溶状态下,碱金属有很高的流动性,能够进入催化剂材料的内部,对催化剂产生持久的毒害作用。
 
(2)催化剂微孔堵塞
催化剂微孔堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂微孔中,阻碍NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面,从而引起催化剂钝化。
 
(3)高温引起的烧结、活性组分挥发长时间暴露于450℃以上的高温环境中可引起催化剂活性位置(表面)烧结,导致催化剂颗粒增大,比表面积减小,一部分活性组分挥发损失,因而使催化剂活性降低。
失效催化剂再生技术主要有水洗再生、热再生、热还原再生、酸液处理和SO2酸化热再生等。
一些化学混合物会沉积到催化剂的活性表面上,但当接触水时,这些物质一般会溶于水中。通过用纯水或去离子水冲洗催化剂,可将中毒或由于化学物质沉积而失去活性的SCR脱硝催化剂实现再生。尽管沉积物能速溶于水,催化剂中的活性物质,如钒化合物也会溶于水中,所以也会废弃一部分催化剂,由于冲洗造成催化剂损失了活性物质,就需要在钒化合物溶液中浸泡补充活性,以部分恢复原来的活性物质。因此,再生意味着除了清洗外,还要对催化剂添加催化活性材料。
烟气中的粉尘还会带来另一个问题,较大的飞灰颗粒会聚积在催化剂烟气通道的入口及烟气通道的密封处,如果大颗粒飞灰出现聚积,普通的飞灰最终也可能会堵塞烟气的通道,从而导致催化剂的吹灰器吹灰失效。同时,细小的飞灰可能沉积在催化剂孔的内表面以及全部内部孔的密封系统上,从而导致催化剂失效。
对被飞灰堵塞的SCR脱硝催化剂的简单冲洗并非最有效的清洗手段,因为飞灰颗粒很难从催化剂通道中冲洗出来。在孔隙口的细小颗粒由于固液表面的滞留作用而紧紧贴附,因此灰尘的去除经常需要如超声波等扰动方式来使颗粒预悬浮在壁面和通道中,先进的清洗手段则采用了将催化剂完全浸入使用了超声波振荡的液体中的方法去除积灰。
对催化剂的简单清洗可以在反应器内完成,而对其完全的清洗则需要将其完全移出反应器,并放置在电厂中合适的位置或者送到指定的处理场地(如专业的催化剂再生公司)才能完成。
具体的再生过程:首先,要取样化验催化剂活性降低的原因是物理原因还是化学原因,目的是确定催化剂再生的可行性及方法,制定清洗的时间和再生过程中需要添加的药品。然后,清洗催化剂上的粉尘,根据具体情况可用高压水清洗,并在水中充入空气,使其产生漩涡或气泡,对蜂巢内部进行深入清洗。同时在水中添加化学药剂,随气泡能更好地附在孔内。对于失活不严重的情况,可以采用现场再生,即在SCR反应器内进行清灰,清除硫酸氢铵和比较容易清除的物质。这种方法简便易行,费用很低,但只能恢复很少的活性。也可把催化剂模块从SCR反应器中拆除,放进专用的振动设备;在振动设备中将采用专用的化学清洗剂,产生的废水成分和空预器清洗水相似,可以排入电厂废水处理系统。对于深度失去活性的催化剂,可运送到专业的催化剂再生公司进行处理。对于蜂窝式和平板式的催化剂都可以进行再生,一般再生时间是2~3个星期。可在电厂进行现场清洗。催化剂再生花费的成本相当高昂,如果要进行再生,需要专门的公司来完成。再生以后的催化剂活性一般相当于原始催化剂活性的30%~50%。
催化剂再生使得催化剂恢复了一定的活性,经过再生之后,其寿命有所降低,同时也需要提供新催化剂层来满足脱硝效率的要求。
欧洲及美国的一些厂家提供专门的催化剂再生处理方案,如美国NEGT公司在Indiantown燃煤电厂成功运用催化剂再生技术后,催化剂的中毒物质大量减少,活性物质增加,催化剂活性高于新催化剂,同时再生的催化剂SO2/SO3转化率还低于新的催化剂的保证值,可节省较多费用。

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