SCR脱硝失活催化剂的清洗再生技术探究

陈雨

摘 要：在燃煤电厂烟气脱硝系统中，脱销催化剂占据核心地位，伴随着运行时间的延长并在中毒、磨损、飞灰等多种因素的作用下，催化剂活性丧失的风险会明显增加，此时为实现节能环保的发展目标，应对失活脱销催化剂实施再生与回收利用。文章阐述了失活脱硝催化剂失活的成因、再生条件，并结合具体实例，对再生方法及处理流程等进行较详细研究。

关键词：脱硝催化剂;失活;清洗再生;技术研究

选择性催化还原法（SCR）是当下国内工业领域中普遍应用的一种烟气脱销技术，其采用的催化剂成本较高且应用一段时间后，自身活性会持续降低并需要更换。但是失活催化剂内含有大量重金属，若不能被妥善处理将会造成二次污染。在这样的背景下，开展催化剂清洗再生技术研究具有很大现实意义。

1 脱硝催化剂再生

1.1 脱销催化剂失活成因分析

脱硝催化剂应用过程中在烟气等因素的作用下，对失活形成与发展过程有明显的促进作用。烟气内碱金属及碱土金属砷等微量元素等均参与催化剂失活过程中，且发挥一定作用;在高温作用下，催化剂被烧结;催化剂孔被飞灰堵塞;催化剂自身腐蚀等。

1.2 失活脱硝催化剂再生条件

脱硝催化剂再生目标的实现需一定条件的辅助，这提示并不是经任何途径使用后的催化剂均能再生，一定要有前提条件。尤其是在模块整体积灰、堵塞及磨损等的严重程度。

2 失活催化剂分析

某电厂2.5×600 MW机组自投运以来，选用的催化剂是三角蜂窝S6型产品，在运行过程中催化剂出现严重堵塞的问题，脱硝活性不足新催化剂的50.0%。针对失活催化剂进行电镜扫描分析。结果表明，催化剂表层吸附着大量白色污垢，其孔道污垢呈现出规格不一的颗粒状。在能谱仪的协助下能对失活催化剂表层进行能量色散型X射线谱（EDS）解析。经统计后发现，失活催化剂表层活性物种V、W、Mo含量显著降低，而Ca、S、Fe、Na等元素质量分数均有不同程度的上升，这提示失活催化剂表层吸附的污垢较严重，这是造成催化剂活性明显降低的主要原因之一。

为对失活催化剂及孔道污垢构成有更全面了解，拟定应用全自动化X射线衍射仪（XRD）对其进行分析，比较XRD图谱与标准图谱后发现失活后的催化剂孔道道污垢内存有TiO2，这主要是因为催化剂TiO2载体在应用过程中，整合至孔道与烟气内的飞灰混合形成了孔道污。

3 再生方法及处理流程

第I步，负压吸尘：具体是应用吸尘车除去催化剂表面稀疏分布、且不牢固吸附的粉尘。

第Ⅱ步，去离子水清洗：使用混有渗透促进剂与表面活化剂的去离子水清洗，促使载体污垢表层脱脂浸润。

第Ⅲ步，超声波化学清洗：利用超声波协助硫酸盐清洗专用药剂，依照预期计划调整污垢晶键的外部形态，促使顽固性CaSO4以及SiO2等污垢出现溶胀后被去除。

第Ⅳ步，超声波活性载体激活与负载：经水洗、化学清洗工序处理后，催化剂表层呈现出洁净、透亮状态，但不可否认的是，局部活性成分依然处于惰性状态中，局部活性成分遗失，在再生液药剂的作用下，有益于激活隋性V/W价态，促进其活性恢复进程，实现对缺失活性成分的有效补充。

第V步，干燥锻烧：经清洗、活化出后的催化剂应在短时间内进行干燥锻烧处理，其目的是促进活性成分和载体黏附过程，提升牢固性。以上工艺流程对本电厂134包SLR失活催化剂进行再生处理，再生前后催化剂外部结构的对照情况见图1。

应用烟气拟化专职对再生前后SLR催化剂的活性进行对照组分析，检测条件设定如下：ϕ（HN）=0.1200%，ϕ（NO）=0.1045%，ϕ（O2）=29.0%，N2是载体，空速为45000h-1，

结果见图2。

对图2进行分析后，发现当温度在240～390℃区间内取值时，失活催化剂经再生处理以后其脱硝效率明显提升，在330℃时，和失活催化剂相比较，再生催化剂的NO转化率由40.6%提升至94.0%。另外，经再生处理后的催化剂SO2转化率和氨逃逸率分别低于1%与3ppm，均符合脱硝催化剂的工作指标。

4 结束语

本文对某电厂2×600MW机组烟气脱硝SCR失活催化剂进行分析后发现，CaSO4与SiO2等污垢吸附与堵塞是造成蜂窩状SCR催化剂活性降低的主要原因。故而，拟定应用负压吸尘、去离子水清洗、超声波化学清洗及活性组分负载等工艺对失活催化剂进行再生处理。结果表明，温度在240～390℃区间内取值时，失活催化剂经再生处理以后其脱硝效率明显提升，在330℃时，和失活催化剂相比较，再生催化剂的NO转化率由40.6%提升至94. 0%。