四 華電光大抗堿金屬板式催化劑

針對生物質(zhì)鍋爐煙氣特點，北京華電光大聯(lián)合華北電力大學(xué)國家生物質(zhì)實驗在常規(guī)催化劑的基礎(chǔ)上做了性能改進，開發(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)進步一等獎和國家科學(xué)進步二等獎等榮譽。

華電光大通過對催化劑進行理論分析、性能評價和表征，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入SCR脫硝催化劑區(qū)域，不僅會堵塞催化劑孔道，造成物理鈍化，還會帶來嚴(yán)重的化學(xué)中毒失活（主要）。堿金屬對催化劑中毒機理如下圖所示（以鉀為例）：

圖2釩鈦系催化劑堿金屬中毒機理

如上圖所示堿金屬K(Na)對催化劑中毒機理為，高還原性的堿金屬可與催化劑表面V、W或Mo的B酸位點形成V(W、Mo)-O-K鍵，導(dǎo)致B酸位點數(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。針對此情況，抗堿金屬中毒SCR脫硝催化劑具體開發(fā)工作如下：

4.1增加催化劑表面酸性

堿金屬對催化劑中毒，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副族過度金屬元素，以及稀土金屬可提高催化劑的酸位。通過篩選復(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，通過助劑的復(fù)配以及加工工藝的改進，提高了整體催化劑的活性。通過浸漬預(yù)中毒活性測試以及表觀形貌觀察，催化劑抗堿金屬性能良好。