選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)還原（SCR）技術具(ju)有(you)高選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing)、高穩(wen)定性(xing)(xing)、高脫(tuo)硝(xiao)(xiao)率等特點(dian)，是(shi)目前最廣泛使用(yong)的(de)煙(yan)(yan)氣(qi)脫(tuo)硝(xiao)(xiao)技術，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)是(shi)SCR煙(yan)(yan)氣(qi)脫(tuo)硝(xiao)(xiao)技術的(de)核心，也(ye)是(shi)影響整個 SCR 系(xi)統脫(tuo)硝(xiao)(xiao)效果和(he)經濟(ji)性(xing)(xing)的(de)主(zhu)要因素。目前SCR脫(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)一(yi)般(ban)是(shi)以(yi)V2O5為(wei)(wei)活性(xing)(xing)成(cheng)(cheng)分、WO3（或MoO3）為(wei)(wei)助劑(ji)(ji)(ji)、TiO2為(wei)(wei)載體的(de)V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)。煙(yan)(yan)氣(qi)中(zhong)堿金(jin)屬（K、Na）和(he)堿土(tu)金(jin)屬（Ca、Mg）對SCR 催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)存(cun)在(zai)兩個方面(mian)的(de)不(bu)利(li)影響：（1）可產生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學毒(du)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作用(yong)，最終導致脫(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)失活。（2）堿或者堿土(tu)金(jin)屬鹽(yan)類在(zai)較低溫(wen)度情況下（100-280℃），與(yu)水發生(sheng)協同作用(yong)，容易(yi)粘(zhan)附和(he)板(ban)結在(zai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)表(biao)面(mian)，造成(cheng)(cheng)脫(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)堵塞和(he)板(ban)結。本文針對堿（土(tu)）金(jin)屬對催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)毒(du)性(xing)(xing)和(he)堵塞機理，根據不(bu)同行業的(de)煙(yan)(yan)氣(qi)特點(dian)和(he)脫(tuo)硝(xiao)(xiao)工藝，評估SCR脫(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)堿金(jin)屬中(zhong)毒(du)和(he)堵塞的(de)風險性(xing)(xing)，對今(jin)后(hou)的(de)脫(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)正(zheng)確選(xuan)(xuan)型提供一(yi)定的(de)參考及借(jie)鑒意義。

1脫硝催化(hua)劑的堿(jian)中毒和抗堵性

1.1堿（土）金屬中毒機理

1.1.1堿金屬（K、Na）

對催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)作用最(zui)嚴重的為 K、Na 兩(liang)種堿(jian)金屬(shu)，而其(qi)(qi)在煙塵(chen)中的存在形式中又以金屬(shu)氯鹽(yan)和氧化(hua)物的中毒(du)效果最(zui)為嚴重。金屬(shu)氯鹽(yan)KCl可(ke)使釩(fan)基催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)化(hua)學(xue)中毒(du)，其(qi)(qi)機制主要是K 在V 或(huo)W 的Brønsted酸(suan)位(wei)點(dian)形成V( W) -O-K 鍵，導致Brønsted酸(suan)位(wei)點(dian)減少，影響NH3的吸附活化(hua)，此外，KCl可(ke)使釩(fan)基催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)燒結從而導致催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)活性下(xia)降(jiang)。

堿金(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)K2O堿性比(bi)金(jin)屬(shu)氯鹽強(qiang)，其毒化(hua)(hua)作用強(qiang)于金(jin)屬(shu)氯鹽。研(yan)究(jiu)指(zhi)出，釩基催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)K2O中毒機(ji)理見圖1，K2O與SCR 催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)表面的活(huo)性位點Brønsted酸位( V-OH) 發(fa)生(sheng)反應，生(sheng)成V-OK，削弱(ruo)了催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)表面Brønsted酸位的酸性，使催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)吸附(fu)NH3能力(li)下降，抑制(zhi)SCR 反應活(huo)性中間體(ti)NH4+的生(sheng)產，催(cui)化(hua)(hua)活(huo)性隨之下降。研(yan)究(jiu)發(fa)現當K2O負載量＞ 1% 時催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)完(wan)全(quan)失活(huo)。

圖1 SCR催化劑堿金屬K +中(zhong)毒機(ji)理

堿金(jin)屬(shu)(shu)(shu)鈉鹽的中毒(du)機理(li)與鉀(jia)鹽類似，可引起催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑物(wu)(wu)理(li)中毒(du)和化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)中毒(du)，以化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)中毒(du)為(wei)主(zhu)。物(wu)(wu)理(li)中毒(du)主(zhu)要(yao)是引起催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑表(biao)面顆粒的沉積和孔道(dao)的堵塞(sai)。而化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)中毒(du)主(zhu)要(yao)是因為(wei)堿金(jin)屬(shu)(shu)(shu)Na 與催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑表(biao)面的Brønsted酸性位點(dian)上的V-OH發生反(fan)應，生成V-ONa，使V2O5 和WO3等金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)的化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)環(huan)境發生變(bian)化(hua)(hua)(hua)，從而影響其催(cui)化(hua)(hua)(hua)性能。

1.1.2堿土金屬(shu)（Ca、Mg）

CaO是(shi)堿(jian)性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)(zhi)，目前使(shi)用的(de)V2O5/TiO2 基催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)活(huo)性(xing)(xing)位是(shi)具有Lewis 酸或Brønsted酸性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)，煙氣中(zhong)游離(li)態CaO和(he)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)表面(mian)的(de)酸位中(zhong)和(he)，減少催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)活(huo)性(xing)(xing)位，從而降低催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)活(huo)性(xing)(xing)。當然CaO與催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)表層酸性(xing)(xing)位物(wu)質(zhi)(zhi)之間(jian)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)屬于固固反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)速度較(jiao)慢(man)，所以(yi)單純的(de)CaO堿(jian)性(xing)(xing)使(shi)得催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)酸性(xing)(xing)下降并不會造成催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)性(xing)(xing)的(de)大幅下降。但沉積在催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)表面(mian)的(de)CaO還與煙氣中(zhong)的(de)SO3反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成致密的(de)CaSO4盲層，造成催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)微孔堵(du)塞(sai)卻是(shi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)性(xing)(xing)下降的(de)主要原(yuan)因。另外，CaO可(ke)以(yi)造成催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)微孔堵(du)塞(sai)，使(shi)得催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)性(xing)(xing)下降。可(ke)以(yi)通過提(ti)高吹灰(hui)頻(pin)次緩建催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)堵(du)塞(sai)。

煙氣(qi)中(zhong)的水(shui)分會對(dui)堿(jian)(jian)（土）金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)毒產(chan)生(sheng)(sheng)協(xie)同作用。催化(hua)劑在干燥狀態下，因(yin)為(wei)固(gu)固(gu)反應速度(du)(du)緩慢(man)，堿(jian)(jian)（土）金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)毒不明顯。催化(hua)劑失活的速度(du)(du)主要取(qu)決于(yu)催化(hua)劑表面(mian)(mian)的堿(jian)(jian)（土）金(jin)屬(shu)(shu)的表面(mian)(mian)濃度(du)(du)，而堿(jian)(jian)（土）金(jin)屬(shu)(shu)的表面(mian)(mian)濃度(du)(du)主要取(qu)決于(yu)飛灰在催化(hua)劑表面(mian)(mian)的沉(chen)積(ji)速度(du)(du)、停留時間和沉(chen)積(ji)量。當催化(hua)劑表面(mian)(mian)有(you)液體(ti)水(shui)生(sheng)(sheng)成(cheng)時，堿(jian)(jian)金(jin)屬(shu)(shu)會在水(shui)中(zhong)溶解，加(jia)速向催化(hua)劑內部擴散，并與活性位發生(sheng)(sheng)反應，導(dao)致(zhi)催化(hua)劑活性位快速喪失。

1.2脫硝(xiao)催化劑的抗堵(du)性

抗(kang)堵性一(yi)般(ban)受三種因素影響：（1）灰(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)本身特(te)性，如堿(jian)性灰(hui)，一(yi)般(ban)在(zai)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度，有(you)水(shui)參與的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，容易(yi)(yi)粘(zhan)結(jie)(jie)和板(ban)結(jie)(jie)；如硫銨(an)，一(yi)般(ban)具有(you)較(jiao)強的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)滯性，易(yi)(yi)和其他灰(hui)粘(zhan)附一(yi)起，難以(yi)清除(chu)。（2）灰(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)，較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)灰(hui)含量(liang)導致灰(hui)不容易(yi)(yi)及(ji)時排除(chu)，造成大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)積和堵塞，一(yi)般(ban)需要(yao)選(xuan)擇合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)吹灰(hui)形式(shi)和加強吹灰(hui)頻次；（3）脫硝(xiao)催化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構選(xuan)型，平板(ban)式(shi)催化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)堵性要(yao)比蜂(feng)窩催化(hua)劑(ji)優(you)越的(de)(de)(de)(de)(de)多。

平(ping)板(ban)(ban)式(shi)(shi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)比(bi)蜂(feng)(feng)(feng)窩(wo)式(shi)(shi)小，用量(liang)相(xiang)(xiang)對(dui)較多(duo)，但(dan)是不易(yi)堵灰(hui)。平(ping)板(ban)(ban)式(shi)(shi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)相(xiang)(xiang)對(dui)于蜂(feng)(feng)(feng)窩(wo)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)具有節距大(da)，孔道角(jiao)落(luo)少(shao)，不易(yi)形成低流速區等特點，能有效(xiao)避免飛灰(hui)的(de)堆(dui)積(ji)(ji)、堵塞催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)孔道，如圖2所示。同(tong)時(shi)，平(ping)板(ban)(ban)式(shi)(shi)脫硝(xiao)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)以金屬鋼網為(wei)基材，具有柔(rou)性結構，煙氣(qi)流過平(ping)板(ban)(ban)式(shi)(shi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)時(shi)，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)單板(ban)(ban)在煙氣(qi)中不停振動，使飛灰(hui)難(nan)以附著(zhu)于催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)表(biao)面(mian)。圖3為(wei)蜂(feng)(feng)(feng)窩(wo)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)外觀圖，蜂(feng)(feng)(feng)窩(wo)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)壁面(mian)夾角(jiao)多(duo)，易(yi)積(ji)(ji)灰(hui)，需增(zeng)大(da)孔徑才能降低積(ji)(ji)灰(hui)量(liang)，但(dan)是增(zeng)大(da)孔徑后整體表(biao)表(biao)面(mian)和(he)強度下降。

圖2平(ping)板式(shi)催化(hua)劑(ji) 圖3蜂窩式(shi)催化(hua)劑(ji)

2不(bu)同行業脫(tuo)硝(xiao)催化劑堿金(jin)屬(shu)中毒風險(xian)

不同行業脫(tuo)硝也正在(zai)陸(lu)續(xu)進行，它們煙氣(qi)(qi)排出的(de)溫度(du)、灰(hui)分、堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)金屬(shu)含(han)量(liang)(liang)具有很大差(cha)異性，很多行業的(de)煙氣(qi)(qi)堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)含(han)量(liang)(liang)要(yao)遠遠高(gao)于(yu)煤(mei)粉發電脫(tuo)硝的(de)堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)含(han)量(liang)(liang)（我國煤(mei)種中堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)煤(mei)的(de)堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)金屬(shu)含(han)量(liang)(liang)0. 3%～0. 5%；高(gao)堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)煤(mei)的(de)堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)金屬(shu)含(han)量(liang)(liang)大于(yu)0. 5%）。因(yin)此，也對(dui)SCR釩基脫(tuo)硝催(cui)化(hua)劑堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)金屬(shu)中毒問題提(ti)出的(de)新的(de)挑(tiao)戰。尤其是水泥窯(yao)(yao)、鋼鐵燒結(jie)機(ji)、焦化(hua)廠(chang)、氧化(hua)鋁熟料窯(yao)(yao)和生物質鍋爐、以及高(gao)堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)煤(mei)發電這些行業，要(yao)高(gao)度(du)重視煙氣(qi)(qi)脫(tuo)硝中堿(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)金屬(shu)對(dui)脫(tuo)硝催(cui)化(hua)劑的(de)中毒風(feng)險性。

2.1水泥窯脫硝

水泥(ni)窯煙氣SCR脫硝一般布置(zhi)在預熱器出口(kou)的310~450℃的中高(gao)溫(wen)煙氣區(qu)間。在預熱器出口(kou)的水泥(ni)窯煙氣特(te)點如表1和表2所示。

表1 水(shui)泥(ni)窯尾預熱(re)器(qi)出口煙氣成(cheng)分

表2 某水泥窯(yao)尾飛灰與燃煤鍋爐飛灰主要成分對比

從表1和表2可看出，煙氣中水含(han)量(liang)為8~16%，粉塵(chen)含(han)量(liang)高達60~120 g/Nm3，其中堿(jian)土金(jin)屬(shu)CaO高達78.24%。這樣(yang)高的灰含(han)量(liang)和堿(jian)土金(jin)屬(shu)含(han)量(liang)，會導致：

1）脫硝催(cui)化(hua)劑物理(li)中(zhong)毒和化(hua)學中(zhong)毒，以物理(li)鈍化(hua)為主，CaSO4及CaO（可(ke)與(yu)煙氣(qi)中(zhong)的SO3/SO2生成CaSO4）會堵(du)塞催(cui)化(hua)劑微孔(kong)，影響反應氣(qi)向活性位點(dian)擴散。

2）催化劑(ji)在含(han)高(gao)鈣(gai)飛灰的煙氣中長期運行會加快催化劑(ji)的磨損。

3）煙氣中(zhong)(zhong)的水分會對堿(jian)（土）金屬(shu)中(zhong)(zhong)毒產生協同作用，導致催化劑活性位快速喪失。

因此，水泥窯脫硝需要預(yu)先除塵，或(huo)者選擇耐磨、抗堵(du)、抗堿中毒(du)的催化(hua)劑(ji)進(jin)行脫硝。

2.2鋼鐵廠燒結機脫硝(xiao)

燒結(jie)煙氣的SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)主要(yao)分(fen)為脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫前脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)和脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫后脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)兩種。脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫前脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)工藝(yi)是把靜電除塵(chen)器后的煙氣，煙溫通常在(zai)120℃~150℃，沒有經(jing)過脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫，直接通過GGH和補熱后加熱到230-300℃進行脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)。脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫后脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)可分(fen)為濕(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫+SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)、半(ban)干法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫+SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)、活性炭脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫+SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)這三(san)種工藝(yi)。其中(zhong)濕(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫和半(ban)干法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫都(dou)屬于堿(jian)法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫；活性炭脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)硫則(ze)是利用活性炭的吸附性能吸附凈化煙氣中(zhong)SO2。靜電除塵(chen)器后的燒結(jie)煙氣特(te)點如表(biao)3所示。

表3 鋼鐵廠燒結機煙氣特點

表4 某燒(shao)結機(ji)飛灰主要成分(fen)

如表3和表4所(suo)示(shi)，煙塵(chen)中水含(han)量(liang)(liang)10~12%，SO2濃(nong)度高達(da)(da)800~3000mg/Nm3，粉塵(chen)濃(nong)度100~200mg/Nm3，灰分中揮發性堿金(jin)屬含(han)量(liang)(liang)高，K2O含(han)量(liang)(liang)高達(da)(da)41.27%，Na2O含(han)量(liang)(liang)達(da)(da)3.05%。

對于燒(shao)結機脫硫前脫硝工藝，雖(sui)然(ran)經過(guo)靜電除塵，將煙氣(qi)中飛灰(hui)濃度控制(zhi)在(zai)100~200mg/Nm3，但是(shi)堿金屬(shu)含量高(gao)，不斷累(lei)積在(zai)催化(hua)劑(ji)表面，依然(ran)會導致催化(hua)劑(ji)的(de)中毒和(he)堵塞。主要(yao)是(shi)通(tong)過(guo)以下4種途徑導致催化(hua)劑(ji)的(de)失(shi)活：

1）燒結機(ji)飛灰中堿金屬氧化物（K、Na）含量高，與脫硝催化劑(ji)的活(huo)性酸位點反應，導致催化劑(ji)化學失活(huo)，

2）飛灰(hui)粘度(du)大，其主要成分KCl、NaCl、Fe2(SO4)3、CaSO4等有(you)很強的吸濕(shi)性，極易吸潮(chao)而粘結(jie)成塊，最終堵塞催化劑(ji)。

3）當脫硝溫度低于300℃，SCR脫硝過(guo)程中(zhong)還伴有硫酸(suan)氫銨(an)/硫酸(suan)銨(an)生(sheng)成（還原劑氨氣和煙(yan)氣中(zhong)三氧化(hua)硫反應(ying)生(sheng)成物(wu)），硫酸(suan)氫銨(an)/硫酸(suan)銨(an)易潮(chao)解、粘(zhan)度大，會(hui)與飛灰粘(zhan)結到一起，加劇(ju)糊堵催(cui)化(hua)劑。

4）煙氣中的水(shui)分促(cu)進(jin)堿(jian)金屬的粘附和板結在催化劑的表面(mian)，對堿(jian)金屬堵(du)塞和中毒產生協(xie)同作(zuo)用，導致堿(jian)中毒現象更加迅速。

對于(yu)脫(tuo)硫(liu)后(hou)的SCR脫(tuo)硝(xiao)工藝，雖然煙氣經過脫(tuo)硫(liu)后(hou)SO2濃度(du)大(da)幅(fu)降低(di)，生成硫(liu)酸(suan)氫銨/硫(liu)酸(suan)銨的可能(neng)性會(hui)大(da)大(da)降低(di)，但(dan)是(shi)堿法脫(tuo)硫(liu)后(hou)會(hui)引入(ru)脫(tuo)硫(liu)劑(ji)，脫(tuo)硫(liu)劑(ji)一般是(shi)鈉鹽(yan)、鈣鹽(yan)和氨(an)鹽(yan)，這些堿鹽(yan)類不(bu)能(neng)完全(quan)被扣(kou)留(liu)在(zai)固(gu)體灰中或(huo)者是(shi)脫(tuo)硫(liu)廢水中，而是(shi)會(hui)有1-10mg/Nm3殘留(liu)物(wu)隨(sui)著(zhu)煙氣的攜帶而進入(ru)到脫(tuo)硝(xiao)催化劑(ji)系(xi)統(tong)中，不(bu)斷地富(fu)集在(zai)催化劑(ji)表(biao)面，一段(duan)時間(jian)后(hou)會(hui)造成催化劑(ji)的物(wu)理堵(du)塞(sai)微(wei)孔和化學堿中毒。

對(dui)于活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)脫硫+SCR脫硝工藝，由(you)于堿(jian)金(jin)(jin)屬一(yi)般趨向于以微(wei)米(mi)、甚至是納米(mi)級小(xiao)顆粒(li)物存在(zai)于煙氣中(zhong)(zhong)，而活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)小(xiao)顆粒(li)物質如堿(jian)金(jin)(jin)屬的吸附性(xing)(xing)相對(dui)較差，無法顯著降低堿(jian)金(jin)(jin)屬含量(liang)，煙氣中(zhong)(zhong)堿(jian)金(jin)(jin)屬含量(liang)高達(da)40%，因此，燒(shao)結機脫硝催化劑的選擇，要充(chong)分(fen)考(kao)慮抗(kang)堿(jian)中(zhong)(zhong)毒性(xing)(xing)和抗(kang)堵塞(sai)性(xing)(xing)地影響。

2.3焦(jiao)化廠脫(tuo)硝(xiao)

焦爐煙氣脫(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)溫(wen)度一般(ban)是180~280℃，焦爐煙氣脫(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)設(she)置(zhi)一般(ban)是布置(zhi)于脫(tuo)硫(liu)除(chu)塵裝置(zhi)之后，目前的主(zhu)流工藝是“SDA半(ban)干法脫(tuo)硫(liu)+低溫(wen)SCR脫(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)”和“SDS干法脫(tuo)硫(liu)+低溫(wen)SCR脫(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)”。焦爐脫(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)煙氣特(te)點如(ru)表5所示(shi)。

表(biao)5 焦(jiao)爐煙(yan)氣成分

如表5所示，煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)中(zhong)(zhong)水含量為12~20%，SO2濃度高達30~500mg/Nm3，粉塵(chen)(chen)(chen)濃度為20~50mg/Nm3。在(zai)經(jing)過(guo)SDS或SDA脫(tuo)硫后的(de)煙(yan)氣(qi)SO2濃度降至30~50mg/Nm3，粉塵(chen)(chen)(chen)濃度為5-15mg/m3。在(zai)SDS脫(tuo)硫中(zhong)(zhong)采(cai)用(yong)(yong)的(de)是(shi)碳酸(suan)氫鈉作(zuo)為脫(tuo)酸(suan)剤；在(zai)SDA脫(tuo)硫過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)采(cai)用(yong)(yong)的(de)是(shi)鈉基脫(tuo)硫劑。這(zhe)些(xie)脫(tuo)硫劑的(de)使用(yong)(yong)將堿(jian)(jian)金屬鹽帶入到焦(jiao)爐(lu)煙(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)，煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)主要以Na2SO3和Na2SO4為主，即使堿(jian)(jian)含量只有5-15mg/m3，由堿(jian)(jian)金屬引起的(de)脫(tuo)硝催化劑化學(xue)中(zhong)(zhong)毒(du)風險(xian)和堿(jian)(jian)灰粘(zhan)附和板結到催化劑上風險(xian)依然(ran)存在(zai)。主要是(shi)通(tong)過(guo)以下4種途徑導致催化劑的(de)失活：

1）堿金屬會(hui)沉積(ji)在催化劑(ji)表面(mian)(mian)堵塞小孔(kong)，降低催化劑(ji)比表面(mian)(mian)積(ji)和孔(kong)容，引起催化劑(ji)物理堵塞；

2）堿金屬與催(cui)化劑(ji)表(biao)面(mian)V、W或Mo的活性Brønsted酸位生成V(W、Mo)-O-Na/K，削(xue)弱(ruo)催(cui)化劑(ji)表(biao)面(mian)Brønsted酸位的酸性，造成催(cui)化劑(ji)化學失活。

3）在(zai)200℃溫度(du)條件下(xia)，煙(yan)氣(qi)中的SO3與脫硝還原劑(ji)NH3易(yi)反應生成硫銨。生成的硫銨會累積(ji)于(yu)催化(hua)劑(ji)表(biao)面，影響(xiang)催化(hua)劑(ji)活性。

4）煙氣中的水分對(dui)堿(jian)（土）金屬(shu)板結和糊(hu)堵產生協同作(zuo)用，導致堿(jian)中毒堵塞現象(xiang)更加迅速。

因(yin)此，焦化(hua)廠脫(tuo)(tuo)(tuo)硝盡管經(jing)過半干法(fa)（SDA）或者干法(fa)（SDS）脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)后，煙氣條(tiao)件已經(jing)得到較大程(cheng)度的(de)(de)改善(shan)，但是因(yin)為鈉鹽脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)劑的(de)(de)引(yin)入(ru)，導(dao)致煙氣中(zhong)的(de)(de)堿含量依然可達5-15mg/m3。焦化(hua)廠脫(tuo)(tuo)(tuo)硝催(cui)化(hua)劑的(de)(de)選擇(ze)，依然要(yao)充分考慮抗堿中(zhong)毒性(xing)和(he)抗堵塞性(xing)地影響。

2.4氧化鋁熟(shu)料(liao)窯脫硝(xiao)

氧化鋁熟(shu)料窯(yao)采用低溫SCR脫硝工(gong)藝，SCR反應(ying)器布(bu)置在布(bu)袋除塵或電除塵之(zhi)后。氧化鋁熟(shu)料窯(yao)后的煙氣(qi)特(te)點如(ru)表6所示(shi)。

表6氧化鋁(lv)熟(shu)料窯(yao)煙氣成分(fen)

表7某熟料窯煙(yan)灰成(cheng)分測試(shi)結(jie)果

如(ru)表6和表7所(suo)示(shi)，熟(shu)料窯煙氣具有以下特點：

1）氧化鋁(lv)熟(shu)料(liao)窯煙氣中水含量為30%左右(you)，SO2濃(nong)度(du)(du)為200 mg/Nm3，粉塵濃(nong)度(du)(du)為10~100mg/Nm3。

2）飛灰主(zhu)要由Al、S、Ca、K、Na、Cl等(deng)元素構成，其中金(jin)屬元素多以硫(liu)酸鹽和(he)氯化物的形式存在。堿金(jin)屬K2O和(he)Na2O分別達到24.05%和(he)24.07%。

主要是(shi)通過(guo)以下4種途徑導致(zhi)催化劑(ji)的(de)失活：

1）飛(fei)灰中Fe2(SO4)3、K2SO4、CaSO4等有很強(qiang)的(de)吸濕(shi)性，當(dang)(dang)系統因啟停、狀(zhuang)態波動、操(cao)作不當(dang)(dang)等原因在低(di)溫(wen)工況(kuang)下運行時，Fe2(SO4)3、K2SO4、CaSO4等易吸潮而粘結成塊。導致催化(hua)劑孔道的(de)堵(du)塞。

2）K（Na）易與催化(hua)劑表面V、W或Mo的活性(xing)(xing)酸位點形成V(W、Mo)-O-K鍵，導致(zhi)活性(xing)(xing)酸位點數量(liang)減少，從而影響(xiang)還原劑NH3的吸附活化(hua)，造成催化(hua)劑活性(xing)(xing)大幅下降(jiang)。

3）在160-200℃溫度條件下(xia)，煙氣(qi)中的SO3與脫硝還原劑NH3易(yi)反應生(sheng)成硫(liu)銨。生(sheng)成的硫(liu)銨會累積于催化(hua)劑表面，影響(xiang)催化(hua)劑活性。

4）煙(yan)氣(qi)中的水分對堿（土）金屬板結和糊(hu)堵(du)產(chan)生協同作(zuo)用(yong)，導致堿中毒堵(du)塞現象更加迅速。

因此(ci)，氧(yang)化(hua)鋁熟料窯脫(tuo)硝催化(hua)劑(ji)的選(xuan)擇(ze)，要充分考慮(lv)抗(kang)(kang)堿(jian)中毒性(xing)和抗(kang)(kang)堵塞(sai)性(xing)地影響。

2.5生物質直(zhi)燃發電鍋爐脫硝

為了避免堿(jian)金屬(shu)對催化劑(ji)的(de)(de)(de)影響，生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)工藝路線常(chang)采(cai)用除(chu)塵(chen)脫(tuo)(tuo)硫后(hou)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)；除(chu)塵(chen)脫(tuo)(tuo)硫后(hou)的(de)(de)(de)煙(yan)(yan)氣，通過GGH、熱風爐(lu)(lu)(lu)或蒸汽加熱器等方式(shi)將(jiang)煙(yan)(yan)氣溫度升(sheng)高，再(zai)采(cai)用常(chang)規SCR催化劑(ji)進(jin)行脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)，這種方法(fa)，投資及(ji)運行成本(ben)都非(fei)常(chang)高。若在生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)煙(yan)(yan)氣除(chu)塵(chen)前采(cai)用SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)技術(shu)，即將(jiang)燃煤鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)(de)SCR煙(yan)(yan)氣脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)技術(shu)直(zhi)(zhi)接(jie)應用于生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)，采(cai)用抗堿(jian)金屬(shu)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)催化劑(ji)可在生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)爐(lu)(lu)(lu)排爐(lu)(lu)(lu)的(de)(de)(de)300~420℃的(de)(de)(de)溫區的(de)(de)(de)煙(yan)(yan)氣中(zhong)(zhong)直(zhi)(zhi)接(jie)進(jin)行脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)，然后(hou)再(zai)把脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)的(de)(de)(de)煙(yan)(yan)氣返回到鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)中(zhong)(zhong)，再(zai)進(jin)行余熱回收(shou)利用。這種脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)方式(shi)可有效降低生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)成本(ben)及(ji)能源消耗，但必(bi)須解決催化劑(ji)中(zhong)(zhong)毒失活(huo)和堵塞的(de)(de)(de)問題。生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)直(zhi)(zhi)燃發電鍋(guo)爐(lu)(lu)(lu)在300~420℃的(de)(de)(de)溫區的(de)(de)(de)煙(yan)(yan)氣特點如(ru)表8所示。

表8生物質鍋(guo)爐煙氣成(cheng)分

如表8所示，煙塵(chen)中堿金屬含量達(da)8%以上。灰含量高達(da)30g/Nm3，這樣的高堿和(he)高灰將(jiang)會使得催化劑存在如下問題：

1）生(sheng)物(wu)(wu)質燃料本身含有K、Na、Ca等(deng)堿(jian)性(xing)物(wu)(wu)質，燃燒(shao)后形成(cheng)飛灰(hui)進入SCR系統，吸附在SCR催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)表(biao)面(mian)或堵(du)塞催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)孔(kong)道(dao)，并且與催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)表(biao)面(mian)活性(xing)成(cheng)分發生(sheng)反(fan)應，造成(cheng)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)化(hua)(hua)學中毒。

2）生物質鍋爐(lu)的(de)高灰(hui)量，導致催化劑存在堵灰(hui)的(de)風險。

因此，生物(wu)質脫(tuo)硝催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的選擇要充(chong)分考(kao)慮(lv)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的抗(kang)堿(jian)中毒性和(he)抗(kang)堵(du)性，需要采用抗(kang)堵(du)灰(hui)性能(neng)較好的平(ping)(ping)板(ban)式催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)進行脫(tuo)硝，并且充(chong)分考(kao)慮(lv)平(ping)(ping)板(ban)式催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的設(she)置間距，以(yi)便讓灰(hui)順暢(chang)排出。同時，合理的選擇吹(chui)灰(hui)器和(he)吹(chui)灰(hui)頻次，防止催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的積(ji)灰(hui)和(he)物(wu)理失活。

3 結語

隨著政府對非電(dian)(dian)(dian)工業(ye)大(da)氣污染排放的重視度提升，在電(dian)(dian)(dian)力行(xing)(xing)業(ye)脫(tuo)硝(xiao)市場接近飽和的背景(jing)下，非電(dian)(dian)(dian)行(xing)(xing)業(ye)脫(tuo)硝(xiao)成為大(da)氣治理的一個主戰場。每個非電(dian)(dian)(dian)行(xing)(xing)業(ye)煙(yan)氣特點(dian)不(bu)一樣，對煙(yan)氣脫(tuo)硝(xiao)催化劑的要(yao)求(qiu)也不(bu)同。

近年來在(zai)(zai)已投入運行水(shui)泥(ni)、焦化(hua)(hua)、鋼(gang)鐵行業(ye)的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工程中(zhong)，SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑堿(jian)中(zhong)毒(du)失活、堵(du)塞(sai)的(de)(de)案例常有(you)發生。北(bei)京(jing)華(hua)電(dian)(dian)光大(da)聯合華(hua)北(bei)電(dian)(dian)力大(da)學國(guo)家生物質(zhi)實驗室一(yi)直致(zhi)力于抗堿(jian)中(zhong)毒(du)和(he)(he)抗堵(du)塞(sai)SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)研發與應(ying)用，并擁有(you)完全(quan)自主知識產權(quan)和(he)(he)專(zhuan)利群，并在(zai)(zai)2019年榮獲國(guo)家科(ke)學進步(bu)二等(deng)獎和(he)(he)教(jiao)育部科(ke)學技術(shu)進步(bu)一(yi)等(deng)獎。華(hua)電(dian)(dian)光大(da)研發出的(de)(de)平(ping)板式抗堿(jian)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑具有(you)抗堿(jian)中(zhong)毒(du)性能(neng)，可(ke)以(yi)保證(zheng)長期(qi)運行不中(zhong)毒(du)；平(ping)板式催(cui)化(hua)(hua)劑具有(you)優(you)(you)良的(de)(de)抗堵(du)性能(neng)，在(zai)(zai)煙(yan)塵(chen)總(zong)量高達300g/Nm3的(de)(de)工程項目中(zhong)運行穩定(ding)，不堵(du)灰；同時可(ke)滿足(zu)較(jiao)為寬泛的(de)(de)溫(wen)區脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)（煙(yan)氣在(zai)(zai)150~450℃），全(quan)覆蓋了(le)中(zhong)低溫(wen)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)段。華(hua)電(dian)(dian)光大(da)的(de)(de)抗堿(jian)平(ping)板式催(cui)化(hua)(hua)劑因其優(you)(you)良的(de)(de)性能(neng)，正越來越受到水(shui)泥(ni)、燒結機、焦化(hua)(hua)、氧(yang)化(hua)(hua)鋁熟料(liao)窯、生物質(zhi)直燃鍋爐等(deng)行業(ye)的(de)(de)SCR關注和(he)(he)青睞。