四 華電光大抗堿金屬板式催化劑

針對(duì)生物質(zhì)鍋爐煙氣特點(diǎn)，北京華電光大聯(lián)合華北電力大學(xué)國(guó)家生物質(zhì)實(shí)驗(yàn)在常規(guī)催化劑的基礎(chǔ)上做了性能改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了具有高效抗堿金屬的生物質(zhì)脫硝催化劑，在高堿金屬含量飛灰煙氣中具有優(yōu)異的活性以及長(zhǎng)的使用壽命。華電光大是依托華北電力大學(xué)成立的高新技術(shù)企業(yè)，致力于多溫區(qū)多功能SCR脫硝催化劑及低能耗脫硝技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。并在2019年先后榮獲教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國(guó)家科學(xué)進(jìn)步二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

華電光大通過(guò)對(duì)催化劑進(jìn)行理論分析、性能評(píng)價(jià)和表征，分析催化劑中各元素賦存形態(tài)與催化劑性能之間的關(guān)系，深入了解催化劑中毒原理，并從減緩催化劑化學(xué)中毒和物理中毒方面切入，成功開(kāi)發(fā)了抗堿金屬中毒SCR脫硝催化劑。

堿金屬（K 、Na）氧化物或鹽隨飛灰進(jìn)入SCR脫硝催化劑區(qū)域，不僅會(huì)堵塞催化劑孔道，造成物理鈍化，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的化學(xué)中毒失活（主要）。堿金屬對(duì)催化劑中毒機(jī)理如下圖所示（以鉀為例）：

圖2釩鈦系催化劑堿金屬中毒機(jī)理

如上圖所示堿金屬K(Na)對(duì)催化劑中毒機(jī)理為，高還原性的堿金屬可與催化劑表面V、W或Mo的B酸位點(diǎn)形成V(W、Mo)-O-K鍵，導(dǎo)致B酸位點(diǎn)數(shù)量減少，從而影響還原劑NH3的吸附活化，造成催化劑活性大幅下降。針對(duì)此情況，抗堿金屬中毒SCR脫硝催化劑具體開(kāi)發(fā)工作如下：

4.1增加催化劑表面酸性

堿金屬對(duì)催化劑中毒，主要是與活性中心（V）的酸位發(fā)生反應(yīng)，占據(jù)酸位導(dǎo)致氨無(wú)法吸附在酸位上，造成催化劑活性降低。在此基礎(chǔ)上，ⅥB，ⅠB，Ⅷ副族過(guò)度金屬元素，以及稀土金屬可提高催化劑的酸位。通過(guò)篩選復(fù)配，以及加工方式的優(yōu)化，比例調(diào)整等一系列工作，成功選取了合適的助催化劑，提高了脫硝催化劑整體酸位，增加了氨的吸附位點(diǎn)和堿金屬抗性。從而提高了堿金屬的容量。

4.2添加抗堿金屬助劑

堿金屬與催化劑的活性中心酸位作用，為了避免催化劑失活或者降低催化劑失活速率，要降低堿金屬與活性中心酸位的接觸，也就是保護(hù)催化劑活性中心。增加堿金屬與活性中心接觸的能壘和采用活性更高更易與堿金屬發(fā)生反應(yīng)的助劑。我們從這兩方面入手首先選取了可以在二氧化鈦上分散性好同時(shí)具有一定空間位阻的助劑，使得堿金屬不易與催化劑發(fā)生反應(yīng)。

4.3調(diào)整催化劑配方

調(diào)整活性物質(zhì)和助催化劑的比例及加工方式，通過(guò)助劑的復(fù)配以及加工工藝的改進(jìn)，提高了整體催化劑的活性。通過(guò)浸漬預(yù)中毒活性測(cè)試以及表觀形貌觀察，催化劑抗堿金屬性能良好。