Welche Faktoren beeinflussen die Desaktivierung von SCR-Katalysatoren?

Zu den Einflussfaktoren für die Vergiftung von SCR-Katalysatoren gehören: 1. Sinterung – Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 450 °C kann zur Sinterung des Katalysators führen. Dadurch ändert sich die Kristallstruktur von TiO2 im Katalysator; die Partikel vergrößern sich, die Oberfläche verkleinert sich und die Aktivität nimmt ab. Das Hinzufügen von WO3 kann das Sintern des Katalysators maximal reduzieren. 2. Vergiftung durch Alkalimetalle: Wenn Alkalimetallionen (Na+, K+ usw.) direkt mit dem Katalysator in Kontakt kommen, nimmt die Aktivität des Katalysators allmählich ab. Der Mechanismus besteht darin, dass Alkalimetallionen, die an den aktiven Stellen des Katalysators adsorbiert werden, die sauren Stellen auf der Katalysatoroberfläche besetzen und dadurch die Katalysatoraktivität verringern. Daher sollte bei der Katalysatordesignung der Einfluss von Alkalimetallen auf den Katalysator berücksichtigt werden, um einen Design-Marge hinzuzufügen. 3. Arsenvergiftung: Die Arsenvergiftung wird hauptsächlich durch das gasförmige As2O3 in Rauchgasen verursacht. As2O3 diffundiert in die inneren Poren des Katalysators und führt zu kapillarer Kondensation in den Kapillarporen des Katalysators oder reagiert mit den aktiven Stellen des Katalysators, wodurch die Aktivität des Katalysators abnimmt. Im Allgemeinen ist die Arsenvergiftung des Katalysators in Trockenstaubabfuhr-Kesseln nicht schwerwiegend. Bei Kohlenstaubkesseln mit flüssiger Schlackeentfernung ist die Arsenvergiftung des Katalysators aufgrund der Wiederverwendung des nach dem Elektrofilter anfallenden Flugstaubs jedoch ein ernstes Problem. Daher sollte bei der Herstellung des Katalysators eine Methode zur Steuerung der Porendistribution angewandt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Poren im Katalysator zu erreichen. Dadurch kann die Anzahl der Kapillarporen kontrolliert werden, um die „kapillare Kondensation“ zu verringern. Außerdem kann MoO3 dem Katalysator zugesetzt werden, wobei durch die Reaktion von MoO3 mit As2O3 in der Gasphase eine Verringerung der Vergiftung durch As erreicht wird. 4. Einfluss des Kalziums: Das durch die Reaktion von freiem CaO mit SO3 im Flugasch entstehende CaSO4 kann sich an der Katalysatoroberfläche absetzen. Dadurch wird die Diffusion der Reaktanten zur Katalysatoroberfläche sowie in das Innere des Katalysators verhindert. Katalysatorenhersteller verringern den Einfluss von CaSO4 auf den Katalysator in der Regel, indem sie die Verteilung der Porengrößen im Inneren des Katalysators kontrollieren und geeignete Maßnahmen anwenden. 5. Verstopfung des Katalysators: Die Verstopfung des Katalysators wird hauptsächlich dadurch verursacht, dass Ammoniumsalze sowie kleine Partikel von Flugasche in den Poren des Katalysators ablagern. Dadurch werden NOx, NH3 und O2 daran gehindert, die aktive Oberfläche des Katalysators zu erreichen – was zu einer Desaktivierung des Katalysators führt. Durch die Regulierung der Luftstromverteilung, die Wahl eines angemessenen Abstands zwischen den Katalysatoren sowie der Einheitenabstände und die Aufrechterhaltung der Temperatur der in den SCR-Reaktor eintretenden Abgase über dem Temperaturniveau für die Ammoniumsalzablagerung kann ein Verstopfen der Katalysatoren verhindert werden. Bei dem SCR-Verfahren im Bereich hoher Aschebelastung sollte ein Staubbläser installiert werden, um eine freie Durchgängigkeit der Katalysatorkanäle zu gewährleisten. 6. Erosion durch Flugasche: Die Erosion und Abnutzung des Katalysators wird hauptsächlich durch den Aufprall von Flugasche auf die Katalysatoroberfläche verursacht. Die Abriebfestigkeit hängt von der Luftgeschwindigkeit, den Eigenschaften des Flugstaubs, dem Einfallswinkel sowie den Eigenschaften des Katalysators selbst ab. Maßnahmen zur Verringerung der Abnutzung: Erstens die Verwendung korrosionsbeständiger Katalysatormaterialien sowie die Behandlung der Oberfläche des Katalysators, um die Härte seiner Ränder zu erhöhen; zweitens die Optimierung der Luftstromverteilung mittels numerischer Strömungssimulationen; drittens die Installation von Einrichtungen zur Regulierung des Luftstroms in der vertikalen Katalysatorschicht – all diese Methoden dienen dazu, das Problem zu lösen.