煙氣排放連續監測系統：水泥窯尾煙氣SCR脫硝難點

      目前，國外有一些水泥生產線 SCR運行案例，但未見其長期穩定運行且各項指標滿意、完全可推廣的技術案例報導，其主要原因是，水泥生產工藝的脫硝技術路線尚達不到電廠燃煤鍋爐脫硝技術的成熟度和可靠度。自2018年起，國內有幾個水泥窯SCR脫硝工程陸續開始建設，但到目前為止還沒有長期穩定運行的報導，幾個項目中投運時間較長的已經暴露出催化劑堵塞問題。水泥窯尾預熱器出來的煙氣中粉塵含量高達60~120 g/Nm3，且存在大量的堿土金屬CaO，通過催化劑時，有堵塞催化劑的風險，易加快催化劑的磨損，同時催化劑在含高鈣飛灰的煙氣中長期運行會逐漸失活，這是水泥窯尾煙氣SCR脫硝要解決的難點。造成催化劑失活的幾種可能原因是：

（1）氧化鈣造成微孔的堵塞

水泥窯尾飛灰中CaO含量高，粘性大；且飛灰粒徑小，大部分在10μm以下。飛灰與催化劑接觸時極易吸附在催化劑表面堵塞催化劑微孔，造成催化劑活性下降。但是CaO在飛灰中相對其他成分與催化劑組分的親和性不是特別，并不是特別容易擴散進入催化劑中的組分。此外，相對化學作用，物理作用一般是可逆的。通過周期性的吹灰可以將沉積在催化劑表面的飛灰及時去除，故CaO對催化劑微孔的堵塞一般不是活性下降的主要原因。

（2）氧化鈣的堿性造成催化劑酸性下降

由于CaO自身是含有堿性的物質，而目前使用的V2O5基催化劑中的活性位是酸性的，沉積在催化劑表面的 CaO會中和催化劑表面的酸位，阻斷催化反應的發生。水泥窯尾飛灰濃度高、飛灰中含鈣量高， CaO的堿性對催化劑的影響應引起重視。

（3）生成的CaSO4引起活性下降

由于沉積在催化劑表面的CaO與煙氣中的SO3反應生成的 CaSO4，而造成催化劑微孔的堵塞是催化劑性能下降的主要原因。CaO中毒機理包括四個步驟。

步驟 1 – CaO附著到催化劑表面上的宏觀孔中。

步驟 2 – SO3滲漏CaO顆粒周圍的氣膜。

步驟 3 – SO3擴散到CaO顆粒中。

步驟 4 – 隨著SO3向CaO顆粒中擴散到，它與CaO反應，生成CaSO4。

在CaO中毒過程中，CaO在催化劑表面沉積，沉積速度相對較慢。沉積在催化劑表面的CaO與煙氣中SO3的反應屬于氣固反應，由于在催化劑表面有活性物質催化氧化SO2生成SO3，SO3濃度相對較高，反應速度為快速反應。快速反應生成的CaSO4的體積會膨脹14%左右，會遮蔽反應活性位，堵塞催化劑表面，影響反應物在催化劑微孔結構內的擴散。在 CaO 中毒機理中，其中CaO的沉積速度相對較慢，是控制關鍵，降低CaO在催化劑表面的沉積量是減緩催化劑中毒的有效手段。

煙氣排放連續監測系統：水泥窯尾煙氣SCR脫硝難點

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