前面介紹了ＳＣＲ脫硝催化劑的催化劑的化學(xué)、對(duì)ＳＣＲ催化劑的要求、催化劑類型等方敏，今天介紹下催化劑的失活情況、失活催化劑回收處理的措施！

催化劑的失活可分為物理失活和化學(xué)失活。典型的ＳＣＲ催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬、堿土金屬和Ａｓ等引起的催化劑中毒，物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和堵塞而引起的催化劑活性破壞。

（１）催化劑的燒結(jié)，以鈦基催化劑為例，長(zhǎng)時(shí)間暴露在４５０℃以上的高溫環(huán)境中，可引起催化劑活性表面的燒結(jié)，微晶聚集，導(dǎo)致催化劑顆粒增大、表面積減小，使催化劑活性降低，如圖２所示。

在鈦基釩類商用催化劑配方中加入鎢會(huì)最大限度地減少催化劑的燒結(jié)，不同鎢含量所允許的最高運(yùn)行溫度是不同的，ＳＣＲ反應(yīng)器在正常運(yùn)行溫度工作時(shí)，燒結(jié)現(xiàn)象可以忽略。因此，ＳＣＲ反應(yīng)器的運(yùn)行溫度必須嚴(yán)格遵守廠家的指導(dǎo)要求。

（２）　煙氣中飛灰（煙塵），在所有導(dǎo)致ＳＣＲ催化劑失活的因素當(dāng)中，積灰是最復(fù)雜、影響最大的一個(gè)。如果催化劑的微孔被煙塵顆粒堵塞，則催化劑表面活性位逐漸喪失，導(dǎo)致催化劑失活。有分析得出：催化劑表面沉積的飛灰主要是一些粒徑小于５μｍ的顆粒，與煙氣中的飛灰相比，硫酸鹽化的顆粒數(shù)目明顯增加，Ａｓ和Ｎａ等元素更容易在小顆粒上富集，進(jìn)而對(duì)催化劑造成嚴(yán)重毒害。

為減少飛灰對(duì)催化劑的影響，可采取以下措施：

①在ＳＣＲ工藝中，設(shè)置預(yù)除塵裝置以及在省煤器出口設(shè)置大截面灰斗和除灰格柵；②合理吹灰，降低飛灰在催化劑表面的沉積；③合適的煙氣均布措施；④選擇合適的催化劑類型及性能參數(shù)。如防止蜂窩狀催化劑堵塞應(yīng)選用合適的催化劑節(jié)距和蜂窩尺寸；⑤選擇合適的催化劑量，增加催化劑的體積和表面積；⑥通過(guò)適當(dāng)?shù)闹苽涔に?，增加催化劑表面的光滑度，減緩飛灰在催化劑表面的沉積。

（３）　煙塵中堿金屬、堿土金屬、Ａｓ，飛灰中含有一定的堿金屬（一般指Ｋ、Ｎａ），其含量一般比Ｃａ、Ｍｇ少得多。堿金屬可以直接與催化劑的活性位反應(yīng)導(dǎo)致活性位喪失，主要是造成催化劑中Ｖ—ＯＨ的氫鍵被替換，催化劑的酸性下降，從而使催化劑失活。堿金屬與活性位的結(jié)合程度相對(duì)不是很大，但如果在有冷凝水存在的情況下，催化劑的失活性可能會(huì)成倍增加，因?yàn)檫@時(shí)它們更易于流動(dòng)并滲入到催化劑材料的內(nèi)部。對(duì)于蜂窩式催化劑來(lái)說(shuō)，由于堿金屬離子的移動(dòng)性可以被整體式載體材料所稀釋，能夠?qū)⑹Щ钏俾式档停褂脡勖簿透L(zhǎng)。ＳＣＲ脫硝反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑的外表面，因此，催化劑失活的程度取決于可以到達(dá)催化劑活性位的飛灰上所含有的堿金屬的濃度。為了避免催化劑的堿金屬中毒，催化劑應(yīng)該盡量避免潮濕環(huán)境，并且應(yīng)使用蜂窩狀催化劑以減少堿金屬的影響。對(duì)于ＳＣＲ脫硝系統(tǒng)，如果燃煤中ＣａＯ過(guò)高，催化劑活性將被削弱。我國(guó)煤中ＣａＯ含量相對(duì)較高，如電廠廣泛使用的神華煤灰分為９％～２４％，而灰中ＣａＯ含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１３％～３０％。一般認(rèn)為，ＣａＯ的堿性使催化劑酸性下降，但并不會(huì)造成催化劑活性的大幅下降。催化劑性能下降的主要原因是飛灰中的ＣａＯ與ＳＯ３反應(yīng)，在催化劑表面形成一層ＣａＳＯ４，并覆蓋住催化劑的活性位，阻止反應(yīng)物擴(kuò)散進(jìn)入催化劑進(jìn)行脫硝反應(yīng)。相對(duì)于板式催化劑來(lái)講，蜂窩式催化劑受ＣａＯ的影響較小，抗ＣａＯ中毒能力更強(qiáng)。

砷是大多數(shù)煤種中都存在的成分，ＳＣＲ催化劑的砷中毒是由氣態(tài)砷的化合物不斷積聚，堵塞進(jìn)入催化劑活性位的通道造成的。煙氣中氣態(tài)砷的主要形態(tài)為Ａｓ２Ｏ３，主要沉積并堵塞催化劑的中孔，即孔徑在０．１μｍ到１μｍ之間的孔。無(wú)論是應(yīng)用哪一種爐型，催化劑都會(huì)出現(xiàn)明顯的砷中毒現(xiàn)象。當(dāng)煙氣中存在大量的ＣａＯ時(shí)，Ａｓ２Ｏ３會(huì)和ＣａＯ及煙氣中的Ｏ２發(fā)生反應(yīng)，生成Ｃａ３（ＡｓＯ４）２，Ｃａ３（ＡｓＯ４）２是一種熱穩(wěn)定性非常高的化合物，并且不會(huì)導(dǎo)致催化劑失活，所以當(dāng)ＣａＯ和Ａｓ２Ｏ３同時(shí)存在時(shí)，兩種物質(zhì)對(duì)于催化劑的影響會(huì)被大大削弱，但通常情況下，燃煤鍋爐排放的Ａｓ２Ｏ３濃度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ＣａＯ。通過(guò)改變催化劑的微孔結(jié)構(gòu)和微孔分布可以有效地預(yù)防砷中毒，這一措施已經(jīng)被許多催化劑生產(chǎn)商采用。（４）　煙氣中ＳＯ３，燃燒過(guò)程中將產(chǎn)生ＳＯ３。在催化劑中增加氧化釩的比例可以提高催化劑的脫硝活性，但同時(shí)也增加了ＳＯ２向ＳＯ３的轉(zhuǎn)化量，從而增加了煙氣中ＳＯ３的濃度。溫度對(duì)ＳＯ２向ＳＯ３的轉(zhuǎn)化有很大的作用，即使在低氧化釩含量甚至無(wú)氧化釩含量的催化劑中，仍然有部分ＳＯ２轉(zhuǎn)化成ＳＯ３。溫度較低時(shí)，煙氣中ＳＯ３與ＮＨ３反應(yīng)產(chǎn)生硫酸銨和硫酸氫銨。硫酸銨和硫酸氫銨是細(xì)小的黏性顆粒，硫酸銨為白色固體；硫酸氫銨在１６０－２２０℃時(shí)為黏性固體，在煙氣溫度過(guò)低時(shí)，易凝結(jié)吸附在催化劑表面和空氣預(yù)熱器上，繼而沉積造成催化劑的堵塞，使催化劑失活。另外，硫酸氫銨具有腐蝕性，會(huì)造成空氣預(yù)熱器的腐蝕。

防止銨鹽沉積采取的措施有：①設(shè)計(jì)合理的催化劑配方，降低ＳＯ２的轉(zhuǎn)化率；②減少氨氣的逃逸量。如選擇合適的ＮＨ３／ＮＯｘ摩爾比、合適的催化劑體積，以及合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別是混合裝置的設(shè)計(jì)，使催化劑表面煙氣濃度達(dá)到均勻分布；③在低負(fù)荷情況下，當(dāng)溫度達(dá)不到要求時(shí)停止噴氨。銨鹽的沉積只有在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行，溫度低于銨鹽的凝結(jié)溫度時(shí)才有可能發(fā)生。

銨鹽沉積引起的催化劑堵塞，可以通過(guò)加熱的方式分解硫酸銨，恢復(fù)催化劑的部分活性，但長(zhǎng)期低于允許溫度會(huì)使催化劑活性發(fā)生不可逆的變化。對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行沖洗可以清除銨鹽沉積。（５）　催化劑的磨損，磨損主要是由飛灰對(duì)催化劑表面的沖擊引起的。催化劑的磨損是氣速、飛灰特性、沖擊角度及催化劑特性的函數(shù)，因此高的煙氣流速和顆粒物濃度會(huì)加速這種磨損。除了高溫?zé)煔獾臎_刷，ＳＣＲ系統(tǒng)中吹灰器的運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生明顯的磨損現(xiàn)象。另外，對(duì)于蜂窩狀催化劑而言，出現(xiàn)磨損的孔道在流經(jīng)煙氣時(shí)，流動(dòng)阻力和壓降都會(huì)減小，相比之下會(huì)有更多的煙氣流過(guò)，從而進(jìn)一步加劇這種磨損效果，而那些表面和邊緣經(jīng)過(guò)處理的催化劑，抗磨損的能力會(huì)高些。

防止催化劑磨損采取的措施有：合理設(shè)計(jì)催化劑；選用合適的煙氣速度；應(yīng)盡可能地除去煙氣中磨損性較強(qiáng)的大顆粒飛灰。在催化劑設(shè)計(jì)方面主要采取的措施有：①頂端硬化。增加蜂窩式催化劑端部的硬度，以抵御迎灰面的磨損。對(duì)于平板式催化劑，因其支撐架為金屬網(wǎng)，端部被磨損后，其金屬基材暴露在迎風(fēng)面，可阻止煙氣的進(jìn)一步磨損，一般認(rèn)為板式催化劑的抗磨損性能較好。②增厚。增加整體催化劑的壁厚，提高磨損裕量，以延長(zhǎng)催化劑的機(jī)械壽命。此舉還有利于催化劑的清洗和再生。③使用均質(zhì)催化劑結(jié)構(gòu)　因?yàn)樵诟呋蚁?，催化劑的迎灰面以及?nèi)壁都會(huì)發(fā)生一定程度的磨蝕，表面涂層的催化劑在表面發(fā)生磨損后，催化劑的活性會(huì)大幅度地降低。

燒結(jié)、磨損和積灰現(xiàn)象都會(huì)引發(fā)催化劑的失活，其中積灰對(duì)于催化劑的影響是最嚴(yán)重的。

五、失活催化劑回收處理的措施

失活催化劑的處理一般有垃圾掩埋或者是再生循環(huán)利用。取決于失活催化劑的壽命與使用情況，同時(shí)綜合考慮處理方式的經(jīng)濟(jì)成本。催化劑堵塞后，采取適當(dāng)措施可以使活性得到部分恢復(fù)；催化劑產(chǎn)生中毒或燒結(jié)后，活性失效，無(wú)法再生，一般由催化劑供貨商回收，對(duì)催化劑的基材處理后再次利用制作新的催化劑。