烟气脱硝催化剂的性能检测与评价.pdf

催 罐 测 坪 输 陈进生， 商雪松 ， 赵金平， 张福 旺， 徐亚， 李建荣 中国科学院城 市环境研究所 ， 福建 厦门 3 6 1 0 2 1 摘 要 脱硝催化剂性能的定期 检测 与评价是 烟气脱硝 系统运行管理 中的一项重要 的工作 以厦 门某 电厂 S C R脱硝催化剂为研究对象 ，对其表观活性、微观性能 和表 面沉积物进行全面 、系统 的测试 与表 征 ，研究 发现 运行了 2 5 1 4 4 h后的催化剂 活性 K ／ K 。 为 O ． 7 2 孔径小于 3 ． 5 n m孔道基本消失 。比表面积下降的 幅度 为 1 3 ． 5 ％～ 1 7 ． 7 ％；V O 物种存在一定程度 的流失 ；催化 剂的晶体粒子也有抱 团现象 运 行催 化剂表面 沉积的 C a 、N a 、K 、P的质量浓度分别是新鲜催化剂的 4 ． 5 ～ 5 ． 0 、1 1 5 1 4 0 、4 ． 6 5 ． 7和 7 ． 4 7 ．9倍 ，同时存在 砷的累积 研究方法与实验结果可为我 国今后全 面开展脱硝催化剂性 能检测与评价提供借鉴 ．对烟气脱硝系 统的运行 优化 、再生工艺选 择、延长催化剂的寿命 、降低 S C R系统的生产运行成本等方面均有较大意义 。 关键词 选择性催化还原法 ；催化剂 ；性能 ；检测 ；表征 ；评价 中图分类号X 5 1 文献标志码 A 文章编 号1 0 0 4 9 6 4 9 2 0 1 0 1 1 - 0 0 6 4 0 6 0 引言 我 国 绝 大 部 分 燃 煤 电 站锅 炉 配 有 低 氮 燃 烧 技 术 ． 但 仅 能 达 到 巾 等 的 脱 硝 水 平 ．满 足 不 了 日益 严 格 的 N0 排 放 要 求 因此 ．作 为 一 种 高 效 的 烟 气 脱 硝 技 术 一 选 择 性 催 化 还 原 法 S e l e c t i v e c a t a l y t i c r e d U C t i o n ． S C R 工 艺 [ ] 开 始 引入 我 国 ． 据 中 国 环 保 产 业 协 会 的不 完 全 统 计 ． 截 至 2 0 0 8年 底 ． 我 国 已 投 运 的 烟 气 脱 硝 机 组 容 量 约 1 9 6 2万 k W ． 占煤 电机 组 容 量 的 3 ． 4 ％[ 2 _ 4 ] 选 择 性 催 化 还 原 法 s cR 脱 硝 工 艺 是 烟 气 中 的 N0 与 喷 人 烟 道 的 NH ．在 催 化 剂 的 作 用 下 生 成 无 害 的 N ， 和 H， 0[ 5 3 催 化 剂 是 S CR工 艺 的 核 心 ． 催 化 剂 的 活 性 是 指 催 化NH 与 N0 化 学 反 应 的 综 合 能 力 催 化 剂 在 运 行 过 程 中 存 在 活 性 下 降 的 问 题 ． 造 成 催 化 剂 失 活 的 原 因 主 要 有 2方 面 [ 8 j 1 烟 气 中许 多 化 合 物 都 是 潜 在 的催 化 剂 化 学 性 毒 害 物 质 ， 如砷 、 磷 、 碱 金 属 、 碱 土 金 属 及 金 属 氧 化 物 等 2 烟 气 中 炯 尘 的 冲 刷 以及 温 度 波 动 也 会 造 成 催 化 剂 的 物 理 性 损 伤 催 化 剂 性 能 直 接 影 响 到 烟 气N 0 是 否 达 标 -k ll 放 ． 关 系 到 NH 的 逃 逸 率 是 否 超 标 ． 是 否 会 在 下 游 空 预 器 等 设 备 上 产 生 积 盐 催 化 剂 性 能 指 标 对 催 化 剂 寿 命 管 理 与 更 换 计 划 具 有 较 强 的指 导 意 义 ． 也 是 脱 硝 系 统 运 行 优 化 与 调 整 的 依 据 因 此 ． 脱 硝 催 化 剂 性 能 的定 期 检 测 与 评 价 是 一 项 重 要 的 工 作 我 国 燃 煤 烟 气 脱 硝 工 程 刚 刚 起 步 ．大 部 分 烟 气 脱 硝 电 厂 尚 未 充 分 意 识 到 催 化 剂 性 能 检 测 与 评 价 的 重 要 性 。 同 时 也 缺 乏 相 应 的 检 测 与 评 价 方 法 。 本 文 以 厦 门 某 电 厂 SCR 脱 硝 系 统 的 运 行 催 化 剂 为 研 究 对 象 ． 对 其 表 观 活 性 、 微 观 性 能 和 表 面 沉 积 物 进 行 系 统 的 测 试 ． 客 观 地 评 价 催 化 剂 的 性 能 状 况 及 其 影 响 冈 素 。 1 催化剂性能检测实验 1 ． 1 脱 硝催化 剂样 品采 集 厦 门 某 电 厂 的 装 机 容 量 为 4 x 3 0 0 MW ．锅 炉 排 放 烟 气 采 用 S C R 脱 硝 工 艺 ． 选 用 蜂 窝 式 整 体 块 状 的 V， O w o ／ T i O， 催 化 剂 ， 初 始 的 催 化 剂 层 为 2层 ， 脱 硝 效 率 初 期 设 计 为 6 0 ％ ， 并 留有 提 高 的 余 地 。其 中 ． 1台 脱 硝 装 置 在 投 运 2 5 1 4 4h后 ． 利 用 检 修 机 会 ． 取 其 A 侧 反 应 器 上 层 和 下 层 催 化 剂 各1块 以 及 同 批 次 新 鲜 的 、 未 使 用 的 备 用 催 化 剂 1块 ． 共 计 3块 进 行 性 能 检 测 与 评 价 1 _ 2催化 剂表 观活 性检 测方法 S C R 催 化 剂 表 观 活 性 检 测 模 拟 实 验 装 置 流 程 如 图 1所 示 模 拟 实 验 装 置 [ 2 9 ] 包 括 以 下 4部 分 模 拟 配 气 瓶 组 、 气 体 混 合 加 热 器 、 模 拟 反 应 器 以 及 炯 气 分 析 系 统 其 中 ． 模 拟 反 应 器 为 圆 柱 形 的不 锈 钢 管 式 电加 热 炉 ． 尺 寸 为 5 0 mmX 5 0 mmx 8 0 0 mm 模 拟 烟 气 中 0 ， 、 N0、 S o，的 质 量 浓 度 和 过 量 空 气 系 数 等 指 标 采 用 德 国 MRU 公 司 生 产 的 Va r i o P 1 u s型 烟 气 分 析 仪 在 线 测 量 烟 气 中 S 采 用 碱 液 吸 收 ． 通 过 离 子 色 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 0 6 修回日期 2 0 1 0 - 0 7 3 0 作者简介 陈进生 1 9 7 0 一 ， 男 ， 福建泉州人 ， 博士 ， 研究员 ， 高级工程师 ， 从事环境污染治理与环境化学分析研究。 E m a i l j s c h e n i u e ． a c ． c n 谱仪分析 s 0 一 质量浓度 ，可 以计算 出烟气中 s 0 ， 的 质 量 浓 度 。 NOAi r S O2N2 NH3 图 1 模 拟 实 验 装 置 流 程 F i g ． 1 Flo w d i a g r a m o f s i mu l a t e d r e a c t o r 脱 硝 效 率 试 验 主 要 是 在 模 拟 烟 气 的 实 际 成 分 下 获 得 的 ， 其 中 NO 的 质 量 浓 度 为 5 0 0i x l ／ n q 3 、 S O， 的 质 量 浓 度 为1 5 0 0 13 3 g ／ m 、 O 的 体 积 分 数 为 4 ％ 、 n NH， ／ n NO 1 ， 模 拟 烟 气 的 空 速 g a s h o u r l y s p a c e v e l o c i t y ， GHS V 为 5 0 0 0h ～． 实 验 温 度 为 3 8 0℃ 根 据 下 式 计 算 催 化 剂 的 活 性 常 数 K 一 。 I n 1 一 卵 叼 C r _ C 2 ／ cl 式 巾 为 模 拟 烟 气 的 速 率 ， m／ h； 卵 为 脱 硝 效 率 ； C． 为 反 应 器 入 口 处 NO 质 量 浓 度 ， mg ／ m3 C，为 反 应 器 入 口 、 出 口 处 NO 质 量 浓 度 ， 13 q g ／ m 。 1 ． 3催 化 剂微观 性 能表 征方 法 本 实 验 应 用 Ni c o kt i S 1 0型 傅 立 叶 红 外 光 谱 仪 美 国 T h e r mo公 司 分 析 催 化 剂 活 性 组 分 应 用 T r i s t a r 3 0 2 0型 物 理 吸 附 仪 美 国 Mi c r o me r i t i c s 公 司 对 催 化 剂 孑 L 隙结 构 进 行 检 测 ；应 用 X’ p e r t P ROMP D 型 X 射 线 衍 射 仪 荷 兰 P ANa 1 y t i c a l 公 司 表 征 催 化 剂 晶 体 结 构 ； 应 用 xI -3 0型 扫 描 电 子 显 微 镜 荷 兰 p hi l l ps - FEI 公 司 检 测 催 化 剂 微 观 粒 子 形 貌 特 征 的 变 化 1 ． 4催 化剂 表面 沉积 物分 析 方法 催 化 剂 表 面 沉 积 物 反 映 了 炯 气 中各 种 组 分 在 催 化 剂 表 面 的 积 聚 情 况 ．部 分 化 学 物 质 将 会 与 催 化 剂 表 面 的 活 性 组 分 发 生 化 学 反 应 ．从 而 影 响 催 化 剂 的 活 性 本 实 验 采 用 美 国 Di o n e x公 司 I C S 3 0 0 0型 离 子 色 谱 I C 分 析 催 化 剂 表 面 沉 积 物 的 水 溶 性 离 子 ． 采 用 美 国 Ag i l e n t 公 司 7 5 0 0型 电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 仪 I CP ／ MS 分 析 催 化 剂 表 面 沉 积 物 中 的 微 量 重 金 属 元 素 为 全 面 分 析 烟 气 中 各 种 成 分 对 催 化 剂 的 影 响 ． 本 实 验 增 加 了对 烟 气 巾 飞 灰 的成 分 分 析 2 实验结果与分析 2 ． 1 催化 剂表 观 活性 与 s od s o3 转 化率 表1是 催 化 剂 表 观 活 性 与s oJ s o 转 化 率 指 标 从 表1中 可 以 发 现 ．催 化 剂 在 运 行 了 2 5 1 4 4 h 后 ． 其 活 性 指 标 0 ． 7 2 略 优 于 生 产 厂 家 存 运 行 2 40 0 0h 条 件 的 活 性 保 证 值 0 ． 6 9 ， 因 此 ， 催 化 剂 具 备 继 续 运 行 一 段 时 间 的 潜 力 、另 外 ． 同 一 反 应 器 下 层 催 化 剂 的 活 性 指 标 略 好 于 上 层 催 化 剂 ． 这 与 上 层 催 化 剂 先 于 下 层 催 化 剂 接 受 烟 气 的 冲刷 有 较 大 关 系 表 1 催化剂表观活性与 S O S O。 转化率指标 3 8 0℃ T a b ． 1 Ap p a r e n t a c t iv i t y a n d o x id a t io n r a t e o f c a t a ly s t s a t 3 8 0 o C 样品 运行催化剂f 2 5 1 4 4 h 1 新鲜催化剂 _二 _ 一 A侧上层 A侧下层平 均设计值 注 1 指运行 2 4 0 0 0 h后 的活性保证值 。 2 ． 2催化 剂微 观性 能 表征 2． 1 ． 1 比表 面积 图 2是 催 化 剂 样 品 的 孔 径 分 布 从 图 2中可 以 看 出 ． 新 鲜 催 化 剂 在3 ． 5 n m 和l 5 n m 处 均 存 在 一 个 峰 值 ． 而 上 层 和 下 层 催 化 剂 中 基 本 不 存 在 3 ． 5 n m 峰 。 究 其 原 因 ， 与 催 化 剂 运 行 使 用 过 程 中 ． 3 ． 5 n m 以 下 的 中 小 孔 被 燃 煤 烟 气 中 的 细 微 粉 尘 及 有 害 杂 质 所 堵 塞 有 关 另 外 ． 从 图 2中 也 可 以 发 现 ． 上 层 催 化 剂 巾 小 孔 径 的 丰 度 明 显 要 低 于 下 层 催 化 剂 比 表 面 积 的 实 验 结 果 为 新 鲜 催 化 剂5 3 ． 4 4 m2 ／ g； 上 层 催 化 剂 为 4 3 ． 9 9m2 ／ g ， 下 降 了 1 7 ． 7 ％ ； 下 层 催 化 剂 d 4 6 ． 2 3 m2 ／ g ． 下 降 了 1 3 ． 5 ％ ● 恒 图 2催 化 剂 样 品 的 孑 L 径 分 布 Fig． 2 Di s t r i b u t i o n o f p or e s iz e in c a t a ly s t s 2 ． 1 ． 2 X射 线衍射 图 3是 催 化 剂 样 品 的 x 射 线 衍 射 ．可 以 看 出 3 份 催 化 剂 T i O， 晶 体 结 构 的 衍 射 峰 几 乎 完 全 重 合 ． 与 美 国 试 验 与 材 料 协 会 AS T M 材 料 卡 片 中 的 锐 钛 矿 型 T i O ，晶 体 结 构 标 准 衍 射 峰 几 乎 完 全 一 致 ． 说 明 催 化 剂 在 运 行 过 程 中 主 相 态 仍 保 持 为 具 有 催 化 作 用 的 锐 钛 矿 型 T i O， ．没 有 向 不 具 有 催 化 活 性 的 金 红 石 型 或 板 钛 矿 型 ． r i o， 2种 相 态 转 化 E l 1 ] 6 5 1 O 3 0 4 0 5 0 6 0 2 e ／ 。 图 3催 化 剂样 品 的 射 线 衍 射 F i g ． 3 Sp e c t r a o f XRD f o r c a t a ly s t s 2 ． 1 ． 3 红 外光谱 图 4是 催 化 剂 样 品 的 红 外 谱 图 一 般 在 红 外 谱 图 中 作 为 催 化 剂 活 性 组 分 的 V 5 O 基 团 即 V， o 晶 体 出 现 特 征 峰 值 的 波 数 为 1 0 2 0 c m～ 从 图 4可 以 看 到 ，新 鲜 催 化 剂 V， 0 的 峰 宽 为 9 8 3 ～ 1 1 0 1 c m～ ，峰 高 较 为 陡 峭 ． 特 征 峰 较 为 明 显 。 而 上 层 催 化 剂 和 下 层 催 化 剂 V ， O 的 峰 宽 则 分 别 出 现 在 9 7 9 ～ l 0 6 0 c m一和 9 8 3 ～ 1 0 6 4 c m 之 间 ．与 新 鲜 催 化 剂 相 比 ， 不 仅 峰 宽 变 窄 ， 而 且 峰 高 也 弱 化 了很 多 。 这 一 现 象 表 明 运 行 催 化 剂 中 部 分V ， o 晶 相 可 能 转 化 为 不 具 备 催 化 活 性 的 V0 物 种 或 存 在 一 定 程 度 的 流 失 现 象 ． 这 也 间 接 从 微 观 结 构 的 角 度 解 释 了 催 化 剂 表 观 活 性 下 降 的原 因 摹 糌 接 ／ 2 9 2 0 ＼ 、 2 8 4 3 16 3 3 夕 2 9 2 0 3 4 0 3 新鲜催化剂 1 A上层催化 剂 I A F层催化剂 l 1 l ，／f、 1 0 6 0 J＼6 0 1 9 8 3＼ 4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 l 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 波数／ c m 。 图 4催 化剂 的红 外 谱 图 F i c 1 ． 4 Sp e c t r a o f F ] _ _ I R f 0 r c a t a ly s t s 2 ． 1 ． 4扫描 电镜 图 5是3 份 催 化 剂 在5 万 倍 下 的 扫 描 电 镜 S E M 图 。 从 图 5中可 以 发 现 。 新 鲜 催 化 剂 的粒 子 分 散 较 为 均 匀 而 第 2份 运 行 催 化 剂 样 品 的 晶 体 粒 子 均 呈 现 不 同程 度 板 结 、 抱 团 现 象 。 粒 子 分 布 均 匀 的 催 化 剂 孔 隙 率 较 高 、 比表 面 积 大 。 为 催 化 反 应 提 供 了 必 要 的空 间 条 件 ． 从 而 有 利 于 催 化 反 应 的 进 行 ． 并 在 宏 观 上 表 现 出 良好 的催 化 活 性 相 反 。 出 现 粒 子 抱 团 的 a 新鲜 催化剂 b 上层 催化剂 c 1 下层催化剂 图 5催 化 剂 样 品 扫描 电镜 图 5万倍 F i g ． 5 Re s u l t o f SE M f o r c a t a ly s t s 5 0 K 催 化 剂 活 性 必 然 会 有 一 定 程 度 的 下 降 _ I2 ] 另 外 ． 根 据 扫 描 电 镜 配 备 的 x 射 线 能 谱 仪 EDS ．半 定 量 地 分 析 催 化 剂 中 3种 主 要 成 分 T i 、 V、 W 的质 量 分 数 。 参 见 表 2 。 从 表 2可 以 看 出 ． 作 为 催 化 剂 载 体 的 r r i 元 素 和 作 为 催 化 剂 助 剂 的 W 元 素 用 于 改 善 催 化 剂 结 构 性 能 、 减 缓 高 温 烧 结 ， 在 3种 催 化 剂 中 的 相 对 重 量 均 表 2催化剂 中主要金属成分的质量分数 Ta b ． 2 Co n c e n t r a t i o n o f ma i n c o mp o s i t i o n s i n c a t a l y s t s ％ 啪 栅 一 一 没 有 实 质 性 的 变 化 而 作 为 催 化 剂 的 活 性 组 分 V， 在 运 行 后 的 催 化 剂 中 的 质 量 分 数 有 一 定 程 度 的 降 低 ． 相 对 质 量 分 数 下 降 了 近 1 5 ％ 2 ． 3催化 剂表 面沉 积 物 2． 3． 1水溶性 离子 碱 金 属 元 素 被 认 为 是 对 催 化 剂 活 性 毒 害 最 大 的 一 类 元 素 ．不 同 碱 金 属 元 素 毒 性 由 大 到 小 的 顺 序 为 [ 1 Cs 2 0Rb 2 O K2 ONa 2 OL i 2 O。 除 碱 金 属 氧 化 物 以外 ．碱 金 属 的 盐 类 化 合 物 也 会 导 致 催 化 剂 的 失 活 ] 图 6是 催 化 剂 与 飞 灰 巾 水 溶 性 离 子 质 量 分 数 的 分 析 结 果 从 图 6 a 可 以 发 现 ． 运 行 催 化 剂 中 的 Ca 2 离 子 是 新 鲜 催 化 剂 的 4 ． 5～ 5． 0倍 。 Na 、 K 则 分 别 是 新 鲜 催 化 剂 的 1 1 5～1 40倍 、 4． 6～ 5． 7倍 。因 此 ． 炯 气 中 的 碱 金 属 离 子 存 催 化 剂 表 面 出 现 一 定 程 度 的 积 聚 ． 特 别 是N a 的 积 聚 量 较 大 ． 这 些 元 素 会 占据 催 化 剂 活 性 中 心 的 B r o n s t e d酸 性 位 ． 导 致 活 性 下 降 l 5 1 6 ] l 6 1 4 1 - 2 1． 0 鬃 。 一 6 0． 4 O 2 O O N a N H K a 1阳离了 F 。 C l N O ； S O ； b 阴离子 图 6催 化 剂 与 飞 灰 中水 溶 性 离 子 质量 分数 F i g ． 6 Con c e n t r a t i o n o f wa t er s olu b l e i o n s i n c a t a l y s t s an d f lya s h 从 图 6 b 可 以 发 现 ． 运 行 催 化 剂 中 的 S O质 量 分 数 是 新 鲜 催 化 剂 的 3 5 9 ～ 5 0 2倍 ． 表 明 催 化 剂 孔 道 受 C a S O 堵 塞 的 可 能 性 也 较 大 m一 ． C l 一 质 量 分 数 是 新 鲜 催 化 剂 的 4 ～ 5倍 ．催 化 剂 表 面 上 的 C l 一 易 与 V 结 合 生 成 VC 1 ， 和 VC 1 ， 从 而 破 坏 了 活 性 位 。c 1 一 还 会 与 一 些 金 属 氧 化 物 反 应 生 成 盐 ． 如 生 成 的 KCI和 Z n C l ， 盐 导 致 催 化 剂 中 毒 l l 9 ] 另 外 ． 相 对 于 新 鲜 催 化 剂 ， N0 和 F 一 质 量 分 数 也 有 不 同 程 度 的 增 加 ， 但 总 的 来 讲 ， NO 和 F 一 对 催 化 剂 活性 的危 害程 度 不 如 S O 和 C1 一 严 重 2 ． 3 ． 2微量重金属元素 微 量 金 属 元 素 会 使 S C R 催 化 剂 受 到 不 同 程 度 的 巾 毒 影 响 ． 本 实 验 共 分 析1 7种 催 化 剂 主 体 原 料 成 分 以 外 的微 量 金 属 元 素 和 砷 As 、 磷 P 2种 对 催 化 剂 活 性 影 响 较 为 突 的 元 素 ， ． 表 3是 新 鲜 催 化 剂 、 运 行 催 化 剂 与 飞 灰 中 微 量 金 属 元 素 的 对 比情 况 从 3中 可 以 看 出 ．运 行 催 化 剂 巾 绝 大 多 数 的 金 属 离 子 或 从 无 到 有 、 或 呈 现 急 剧 增 多 的 趋 势 国 外 的 研 究 认 为 Pb、 Zn元 素 对 活 性 的 影 响 较 大 ． 表 3催 化 剂 与 飞 灰 中微 量 重 金 属 元 素 质 量 分 数 Ta b ． 3 Co n c e n t r a t io n o f t r a c e me t a l e leme n t s i n c a t a l y s t s a n df l ya s h l 0_ 6 研 究 发 现 2 】 ] ． 磷 元 素 的 一 些 化 合 物 对 S CR 催 化 剂 有 钝 化 作 用 ， 包 括 H P O 、 0 和 磷 酸 盐 。 该 毒 害 机 理 是P取 代 了 V一 0H 和 W 一 0H l 1 I| 的 V 和 W ． 生 成 了 POH 基 团 ． P一0H 的 酸 性 不 如V一0H 和 W oH． 但 可 以 提 供 较 弱 的 酸 性 位 ． 所 以 当 负 载 量 较 小 时 ， 催 化 剂 的 磷 中 毒 现 象 并 不 十 分 明 显 。 另 外 ． P也 可 以 和 催 化 剂 表 面 的 V 0 活 性 位 发 生 反 应 ．生 成 VOP O 等 物 质 ， 从 而 减 少 了 活 性 位 的 数 量 。 图 7是 催 化 剂 和 飞 灰 中 磷 元 素 质 量 分 数 从 图 7 中 可 以 看 出 ．运 行 催 化 剂 中 P质 量 分 数 是 新 鲜 催 化 剂 的 7 ． 4 ～ 7 ． 9倍 ． 而 烟 气 飞 灰 中 的 P质 量 分 数 则 是 新 鲜 催 化 剂 的 11 2倍 由 此 可 见 ． 运 行 催 化 剂 的 P 主 要 来 自于 飞 灰 巾 ．并 对 催 化 剂 活 性 造 成 一 定 程 度 的 影 响 6 7 、一 ∞ 加 ∞ 如 柏 如 加 O 0 9 6 ＼ 求 蟮 3O 0 25 0 20 O 0 羹1 5 0 1 0 0 蜒 5 0 0 ■■_■■_ 新鲜 1 A 上层 1 A下层 飞灰 图 7催 化 剂 和 飞灰 中 P元素 质 量 分 数 Fig．7 Co n c e n t r a t i o n o f P i 13 c a t a ly s t a n d f l y a s h 煤 炭 中所 含 的砷 f As 在 燃 烧 温 度 高 于l 4 0 0℃ 时 会 氧 化 生 成 气 态 三 氧 化 二 砷 As 2 0 ， 当 炯 气 流 过 催 化 反 应 器 时 ．砷 的 化 合 物 便 随 烟 气 在 催 化 剂 上 凝 结 ， 覆 盖 在 活 性 成 分 上 或 堵 塞 毛 细 孔 。气 态 As 0 还 很 容 易 和 0，以及 催 化 剂 中 的 活 性 成 分 V， 0 发 生 反 应 ． 在 催 化 剂 表 面 形 成 As 2 0 ， 导 致 催 化 剂 活 性 成 分 的 破 坏 C 2 2 ] 网 8是 催 化 剂 和 飞 灰 中 砷 元 素 质 量 分 数 分 布 图 从 图 8中 可 以 看 出 ． ,N Na f tl 中未 发 现 有 As 元 素 ．而 运 行 催 化 剂 中则 存 在 砷 的 累 积 现 象 ， 说 明 烟 气 中 的 砷 对 催 化 剂 已造 成 一 定 程 度 的 毒 害 新鲜 1 A 上层 1 A 下层 飞灰 图 8催化剂和飞灰 中 A s元素质量分数 F i g ． 8 Co n c e n t r a t io n o f As i n c a t a ly s t a n d f ly a s h 3 结语 论 文 从 表 观 活 性 、微 观 结 构 以 及 表 面 沉 积 物 等 方 面 系 统 、全 面 地 分 析 S C R 运 行 催 化 剂 的 总 体 性 能 ． 考 察 催 化 剂 的 活 性 变 化 及 其 主 要 影 响 因 素 。 这 对 我 国 刚 刚 起 步 的 烟 气 S CR脱 硝 工 程 的 运 行 优 化 、 催 化 剂 性 能 检 测 与 评 价 、催 化 剂 寿 命 管 理 与 更 换 计 划 制 定 提 供 了较 好 的参 考 与借 鉴 作 用 实 验 还 得 出 以 下 主 要 结 论 1 SCR 催 化 剂 运 行2 5 1 4 4 h 后 的 活 性 K／ K。 为 0 ． 7 2． 略 高 于 生 产 厂 家 脱 硝 性 能 保 证 的 阈 值 0 ． 6 9 S O’ ／ S 0 的 转 化 率 为 0 ． 4 8 ％ ， 小 于 1 ％。 2 运 行 催 化 剂 孔 径 小 于 3 ． 5 H IT I 孔 道 基 本 消 失 ， 比表 面 积 下 降 作 为 运 行 催 化 剂 载 体 的 T i O， 晶 体 相 态 仍 保 持 为 具 有 催 化 作 用 的锐 钛 矿 型 运 行 催 化 剂 中 V， 0 的 特 征 峰 宽 、 峰 高 均 变 小 ， 说 明 催 化 剂 中 部 分 V， o 晶 相 可 能 转 化 为 不 具 备 催 化 活 性 的 V0 物 种 或 存 在 一 定 程 度 的 流 失 现 象 新 鲜 催 化 剂 粒 子 分 布 均 匀 ． 运 行 催 化 剂 粒 子 呈 现 不 同 程 度 板 结 、 抱 团 现 象 。 f 3 运 行 催 化 剂 表 面 沉 积 的 水 溶 性 阳 离 子 中 的 Na 等 碱 金 属 的 增 量 大 ． 对 催 化 剂 酸 性 中 心 的 活 性 位 存 在 一定 的毒 害 。ca z 与 s 0 一 生成 Ca S O 化 合 物并 堵 塞 催 化 剂 微 孔 的 可 能 性 也 较 大 ． 运 行 催 化 剂 C l 一 质 量 分 数 是 新 鲜 催 化 剂 的 4 ～ 5倍 ． 也 会 加 速 催 化 剂 的 劣 化 运 行 催 化 剂 中绝 大 多 数 的 微 量 重 金 属 离 子 或 从 无 到 有 、 或 呈 现 急 剧 增 多 的 趋 势 。运 行 催 化 剂 中 P 质 量 分 数 是 新 鲜 催 化 剂 的 7 ． 4 ～ 7 ． 9倍 ． 同 时 存 在 砷 的 累 积 、 参考文献 [ 1 ]F O R Z A TF I P ． P r e s e n t s t a t u s a n d p e r s p e c t i v e s i n d e N S C R c a t a l y s i s [ J ] ． A p p l i e d C a t a l y s i s A G e n e r a l ， 2 0 0 1 ， 2 2 2 2 2 1 2 3 6 ． f 2 ]陈进 生． 火电厂烟气脱硝技术一 选择性催化还原法 [ M] ． 北京 中 国电力出版社． 2 0 0 8 ． CHEN J i n s h e n g ． Th e d e NO t e c h n o l o g y i n t h e r ma l p o w e r p l a n t 。 s e l e c t i v e c a t a l y t i c r e d u c t i o n [ M] ． B e i j i n g C h i n a E l e c t r i c P o w e r P r e s s ， 2 0 0 8 ． f 3 ]孙 克勤， 钟秦． 火 电厂烟气脱 硝技术及工程应用 [ M] ． 北京 化 学工业 出版社． 2 0 0 7 ． S U N Ke q i n ， Z H ON G Q i n ． T h e d e NO t e c h n o l o g y a n d e n g i n e e r i n g i n t h e r ma l p o w e r p l a n t [ M] ． B e i j i n g C h e m i c a l I n d u s t ry P r e s s ， 2 0 0 8 ． 『 4 ]张 强． 燃煤电站 S C R烟气脱 硝技术及工程 应用 [ M] ． 北 京 化 学工业 出版社． 2 0 0 7 ． Z H AN G Q i a n g ． T h e S C R t e c h n o l o gy a n d e n g in e e r i n g a p p l i c a t i o n i n c o al fi r e d p o w e r p l a n t [ M] ． B e ij i n g C h e mi c a l I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 0 8 ． [ 5 ]S OU N A K R ， HE G D E M S ， G I RI DH A R M． C a t a l y s i s f o r N O a b a t e - me n t [ J ] ． Ap p l i e d E n e r gy， 2 0 0 9 ， 8 6 2 2 8 3 2 2 9 7 ． [ 6 ]F O R Z AT r I P ． E n v i r o n me n t c a t a l y s i s for s t a t i o n a r y a p p l i c a t i o n[ J ] ． Ca t a l y s i s To d a y ， 2 0 00 ， 6 2 51 -6 5 ． [ 7 ]RO N A L D M K ． C a t a l y t i c a b a t e me n t o f n i t r o g e n o x i d e s 。 s t a t i o n a r y a p p l i c a t i o n s [ J ] ．C a t a l y s i s T o d a y ， 1 9 9 9 ， 5 3 5 1 9 5 2 3 ． [ 8 ] Z H E N G Y J ，J E NS E N A D ，J OH N S S ON J E．D e a c t i v a t i o n o f V2 O 5 一 W O3 - T i O2 S CR c a t a l y s t a t a bi o ma s s fi r e d c o mb i n e d h e a t a n d p o w e r p l a n t [ J ] ． A p p l i e d C a t a l y s i s B E n v i r o n m e n t a l ， 2 0 0 5 ， 6 0 2 5 3 2 6 4 ． [ 9 ]闰志勇， 高 翔， 吴 杰 ，等． V 2 0 一 WO 一 MO J T i O 催 化剂制备及 NH 选择性 还原 N O 的试验 研究 [ J ] ． 动力 工程， 2 0 0 7 ， 2 7 2 28 2 2 8 6， 91 ． YAN Z hi y o n g ，GAO Xi a n g ，WU J i e ， e t ．Ex p e r i me n t a l s t u d y o n pr e p a r a t i o n o f V2 Os - W O3 - Mo O3／ T i O c a t a l y s t s a n d s e l e c t i v e r e d u c t i o n ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 4 2 0 8 6 4 2 O ＼ _軎峰 o f NO w i t hN H J ] ． J o u r n a l o f P o w e r E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 7 ， 2 7 2 2 8 2 2 8 6 ， 9 1 ． [ 1 0 ]王幸宜． 催化剂表征 [ M] ． 上海 华东理工大学出版社， 2 0 0 8 ． WA N G X i n g - y i ． T h e c h ara c t e r i z a t i o n s o f c a ta l y s t [ M] ． S h a n g h a i Ea s t Ch i n a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y Pr e s s ， 2 00 8 ． [ 1 1 ] E TF I R E D D Y P R ， E T T I R E D DY N ， MA ME D OV S ， e t a 1 ． S u rf a c e c h a r a c t e r i z a t i o n s t u d i e s o f r i o2 s u p p