浅谈SCR催化剂失活分析及对空预器的影响

浅谈SCR催化剂失活分析及对空预器的影响

SCR（ive Catalytic Reduction）即选择性催化还原法，是指在催化剂的作用下，利用还原剂（一般为NH3）有选择性的与烟气中的NOX反应生成无毒无污染的N2和H2O。在不添加催化剂的条件下，NH3与NOX的反应温度为900℃。如果加入催化剂，反应温度可以降低到320-400℃。催化剂一般选用TiO2为基体的V2O5和WO3等的混合物。催化剂的活性是影响脱硝效率的关键，运行中影响催化剂活性的因素包括烟气温度和烟气中SO3含量等。

一、烟气温度对催化剂活性的影响

SCR催化剂活性最大的温度范围是320-400℃。对于锅炉出口烟气温度，一般在50%负荷以上时时均在此温度范围内，低于50%负荷以后烟气温度一般会在300℃左右，低于320℃时，烟气中的SO3会导致催化剂失活，从而影响脱硝过程。

二、烟气SO3对催化剂活性的影响

   烟气中含有SO3，它是从SO2转化而来，其转化率一般为炉膛内1%，SCR装置内1-2%。SO3会和SCR装置内NH3反应生成硫酸氢铵（ABS），反应式如下：

NH3+SO3+H2O→(NH4)HSO4

硫酸氢铵具有粘性，会堵塞催化剂，进而影响活性。一般在SO3含量达到2-10mg/m3时，就会有负面反应产生。为了避免这种情况的产生，就要控制反应温度，保证催化剂在安全、有效的温度下运行。下图是SO3含量与SCR反应温度的关系。一般情况下，烟气中SO3含量均在40mg/m3以上，这种情况下催化剂的安全温度在310℃，但当锅炉负荷低于50%以后，进入SCR的烟气温度一般低于此值，这就不可避免的影响到SCR中催化剂的活性。三、催化剂失活对空预器的影响和解决方法

催化剂失活对空预器的影响主要体现在NH3逃逸率上，当SCR装置的脱硝效率不能满足排放要求时，电厂一般会采用增大喷氨量的方式来降低NOx含量。但增大喷氨量后（超过3ppm）必然导致SCR装置中氨逃逸率的上升。NH3会与烟气中的SO3和H2O反应生成ABS凝结在下游的空预器预热器装置内，ABS凝结后为强酸性能腐蚀空预器换热元件，且具有粘性能粘结烟气中的飞灰堵塞换热元件通道（如下图所示），造成空预器烟气压差增大，换热效率降低，严重时甚至需要停炉进行水冲洗，甚至堵死。

解决方法如下：

1、采取合理的换热元件分层

经过多年的研究，ABS对空预器的影响主要集中在空预器ABS区域内换热元件分层的界面。因此，为减小或避免在换热元件分层的区域发生堵塞，重新布置换热元件使ABS区域集中在换热元件冷端非常重要。

保证在任何负荷下将硫酸氢氨（ABS）易沉积的温度区域设计在单层的冷段传热元件区域，这样可以有效的降低硫酸氢氨（ABS）对预热器的影响。根据我们的经验，这种设计能有效的延长预热器阻力值增加的时间，如图

2、采取合理的冷段蓄热元件板型及材料

预热器冷段板型及材料的选取也充分考虑了预热器的防结露，抗腐蚀以及堵灰性：空气预热器蓄热元件采用大波纹单封闭通道板型，使得蓄热元件不易积灰；同时，冷端传热元件的材料采用搪瓷材料元件，对防止预热器低温腐蚀和铵盐的腐蚀及堵塞都将有着非常大的作用。容克在冷端采用的DNF型换热元件采用封闭通道，在保持更高换热效率的同时，仍有很好易清洁性。

3、控制氨逃逸低于3ppm

当NH3逃逸率过大时，其凝结温度会进一步上升，有可能导致ABS凝结到空预器热端，很难被吹灰器有效吹扫干净。运行时有效控制上游SCR装置的氨逃逸率在3ppm以下也是非常重要的一个手段。

4、用SBS技术进行SO3脱除，实现更加清洁高效

实际工作中，氨逃逸很难得到有效控制，因此，在SCR上游进行SO3脱除,对于提高SCR反应效率及提高SCR投运灵活性有更加明显的效果，下图所示：

其原理为在烟气流入SCR装置喷氨位置之前，通过向烟气中喷入碱性溶液，与烟气中SO3发生中和反应，进而脱除SO3、HF、HCl等强酸性气体。通过烟气中的SO3被预先中和，SCR设备本身的氨逃逸控制可以更加灵活，SCR的最低反应温度也可以降低，从而实现机组低负荷下SCR装置的投运。

由于脱除SO3，即使有更多的氨逃逸，在空预器端也不会再产生硫酸氢铵，空预器的堵塞及腐蚀问题得到很好的控制。同时也为空预器进行AdvXTM-增效节能烟气净化技术改造提供前提条件，从而使燃煤电厂实现更加清洁，更加高效，更加灵活和简便的运行。

综上所述，SCR装置催化剂失活主要是由于锅炉在低负荷下运行或烟气中SO3含量过高所致，间接产生的SCR氨逃逸过高会导致空预器堵塞和腐蚀的问题。应对的手段需根据电厂的实际情况才采取不同的方案；严格控制氨逃逸保持一定范围内，采用更加合理的空预器冷端换热元件板型，或者在SCR上游脱除SO3获得更多提高锅炉效率及降低排放的方案。