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浅析脱硝果冻传媒appios堵塞与损坏的原因(上)

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选择性催化还原(SCR)技术具有高选择性、高稳定性、高脱硝率等特点,是目前最广泛使用的烟气脱硝技术,SCR脱硝果冻传媒appios是SCR烟气脱硝技术的核心,也是影响整个SCR系统脱硝效果和经济性的主要因素。

目前SCR脱硝果冻传媒appios一般是以V2O5为活性成分、WO3(或MoO3)为助剂、TiO2为载体的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2果冻传媒appios。烟气中碱金属(K、Na)和碱土金属(Ca、Mg)对SCR 果冻传媒appios存在两个方面的不利影响:

(1)可产生化学毒化作用,最终导致脱硝果冻传媒appios的失活。

(2)碱或者碱土金属盐类在较低温度情况下(100-280℃),与水发生协同作用,容易粘附和板结在果冻传媒appios表面,造成脱硝果冻传媒appios的堵塞和板结。

本文针对碱(土)金属对果冻传媒appios毒性和堵塞机理,根据不同行业的烟气特点和脱硝工艺,评估SCR脱硝果冻传媒appios碱金属中毒和堵塞的风险性。

脱硝果冻传媒appios的碱中毒和抗堵性

碱(土)金属中毒机理

碱金属(K、Na)对果冻传媒appios作用最严重的为 K、Na 两种碱金属,而其在烟尘中的存在形式中又以金属氯盐和氧化物的中毒效果最为严重。金属氯盐KCl可使钒基果冻传媒appios化学中毒,其机制主要是K 在V 或W 的Br?nsted酸位点形成V( W) -O-K 键,导致Br?nsted酸位点减少,影响NH3的吸附活化,此外,KCl可使钒基果冻传媒appios烧结从而导致果冻传媒appios活性下降。

碱金属氧化物K2O碱性比金属氯盐强,其毒化作用强于金属氯盐。研究指出,钒基果冻传媒appiosK2O中毒机理见图1,K2O与SCR 果冻传媒appios表面的活性位点Br?nsted酸位( V-OH) 发生反应,生成V-OK,削弱了果冻传媒appios表面Br?nsted酸位的酸性,使果冻传媒appios吸附NH3能力下降,抑制SCR 反应活性中间体NH4+的生产,催化活性随之下降。研究发现当K2O负载量> 1% 时果冻传媒appios完全失活。

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碱金属钠盐的中毒机理与钾盐类似,可引起果冻传媒appios物理中毒和化学中毒,以化学中毒为主。物理中毒主要是引起果冻传媒appios表面颗粒的沉积和孔道的堵塞。而化学中毒主要是因为碱金属Na 与果冻传媒appios表面的Br?nsted酸性位点上的V-OH发生反应,生成V-ONa,使V2O5 和WO3等金属氧化物的化学环境发生变化,从而影响其催化性能。

碱土金属(Ca、Mg)CaO是碱性物质,目前使用的V2O5/TiO2 基果冻传媒appios的活性位是具有Lewis 酸或Br?nsted酸性质的物质,烟气中游离态CaO和果冻传媒appios表面的酸位中和,减少果冻传媒appios的活性位,从而降低果冻传媒appios的活性。当然CaO与果冻传媒appios表层酸性位物质之间的反应属于固固反应,反应速度较慢,所以单纯的CaO碱性使得果冻传媒appios酸性下降并不会造成果冻传媒appios活性的大幅下降。但沉积在果冻传媒appios表面的CaO还与烟气中的SO3反应生成致密的CaSO4盲层,造成果冻传媒appios微孔堵塞却是果冻传媒appios活性下降的主要原因。另外,CaO可以造成果冻传媒appios微孔堵塞,使得果冻传媒appios活性下降。可以通过提高吹灰频次缓建果冻传媒appios的堵塞。

烟气中的水分会对碱(土)金属中毒产生协同作用。果冻传媒appios在干燥状态下,因为固固反应速度缓慢,碱(土)金属中毒不明显。果冻传媒appios失活的速度主要取决于果冻传媒appios表面的碱(土)金属的表面浓度,而碱(土)金属的表面浓度主要取决于飞灰在果冻传媒appios表面的沉积速度、停留时间和沉积量。当果冻传媒appios表面有液体水生成时,碱金属会在水中溶解,加速向果冻传媒appios内部扩散,并与活性位发生反应,导致果冻传媒appios活性位快速丧失。

脱硝果冻传媒appios的抗堵性

抗堵性一般受三种因素影响:

(1)灰的本身特性,如碱性灰,一般在较低的温度,有水参与的情况下,容易粘结和板结;如硫铵,一般具有较强的粘滞性,易和其他灰粘附一起,难以清除。

(2)灰的含量,较高的灰含量导致灰不容易及时排除,造成大量的沉积和堵塞,一般需要选择合适的吹灰形式和加强吹灰频次;

(3)脱硝果冻传媒appios的结构选型,平板式果冻传媒appios的抗堵性要比蜂窝果冻传媒appios优越的多。



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