贺明洁 赵雪
(华电青岛环保技术有限公司，山东 青岛266200)
摘要：众所周知，多相催化反应是在催化剂表面上进行，催化剂比表面积（BET）大小会影响到催化剂活性的高低，因此BET是影响催化剂活性的重要因素。催化剂的孔结构不同，造成催化剂的BET不同。火电厂脱硝催化剂运行过程中灰尘和热烧结都会影响孔结构，导致催化剂BET降低，影响催化剂活性。因此本实验主要研究灰尘对催化剂比表面积的影响程度。
关键词：SCR脱硝催化剂；比表面积；灰尘；热烧结；
0.目的及意义
GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》对所有燃煤、燃油和燃气轮机组大气污染物给出了排放限值，明确要求全国电力行业必须强制性执行。选择性催化还原技术（SCR）是以NH3为还原剂，在V2O5/TIO2催化剂表面与NOX发生反应，生成氮气和水的过程。
影响SCR催化剂活性的因素有很多，其中表面积是催化剂最重要的性质之一，表面积的测定可以评估活性组分和助剂的作用，还可以预测催化剂的失活情况[1]。在兼顾催化剂其他方面需求的前提下，选择具有较高表面积的载体是一个基本原则。因此通过本次实验验证影响催化剂比表面积的原因。
1.实验过程及数据收集
1.1 测试方法
催化剂样品微观比表面积采用美国Micromeritics Tri-Star 3020比表面积测试仪测试；催化剂的化学成分采用日本Rigaku（理学）ZSX PrimsuⅢ+的X射线荧光光谱仪测得，采用全元素定性方法。
1.2处理样品
取合适大小的售后催化剂样品，将样品放置烘箱进行干燥处理2小时并称重记录，随后超声波水洗，直至水溶液澄清，干燥后称重，记录损失率。（见表1)
表1 各项目清洗前后损失率
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通过表1可见，项目D、E、F损失率明显高于项目A、B、C。
1.3各项目比表面积测试结果
各项目催化剂在清洗前后分别做比表面积测试，查阅资料，汇总各项目比表面积。（见表2）
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通过表2可见，催化剂经过一段时间的运行后，相对于新鲜催化剂，出现了明显的下降趋势。这可能是在运行过程中催化剂发生一定程度的烧结团聚和烟气中飞灰堵塞催化剂微孔引起的[2]。
1.3各项目碱金属成分检测
各个项目催化剂在清洗前后均进行化学成分检测。（见表3）
表3 各项目清洗前后碱金属成分对比
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通过表3各项目清洗前后XRF碱金属分析可以看出所有项目清洗后碱金属含量明显降低。
2.实验分析
2.1催化剂样品基本信息
查阅每个样品所在项目的设计烟气温度、烟气量、烟尘浓度、运行时间如下：
表4 各项目部分设计参数
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由表4可知， A、B、D项目烟气温度较高， C、E、F项目烟气温度较低；A、D、F项目烟尘浓度较低，B、C、E项目烟尘浓度较高。
2.2结果分析：
2.2.1 D、E、F项目为运行1年以上的催化剂，样品清洗后损失率相对较大。说明催化剂在长时间运行过程中，烟气中的飞灰除了会堵塞催化剂孔道外，还会对催化剂内部介孔产生影响[3]。
2.2.2 A、B、D项目运行温度较高，清洗后比表面积恢复程度较小。C、E、F项目运行温度较低，清洗后比表面积恢复程度较高，与新鲜催化剂持平。说明高温运行催化剂可能会产生热烧结现象。
3.实验结论
3.1 运行1年以上的样品灰尘较多。说明长时间运行的脱硝催化剂会出现严重灰尘堵塞情况。严重时会出现碱金属富集现象。
3.2 催化剂在350℃左右下运行时，灰尘是造成比表面积下降的重要原因。通过超声清洗等手段，可以恢复到新鲜催化剂的比表面积，对研究再生催化剂具有参考意义。
4.结语
火电厂脱硝催化剂运行过程中灰分对催化剂比表面积影响较大，由灰尘导致的比表面积下降可以通过超声清洗等手段使催化剂比表面积大幅回升。比表面积是脱硝催化剂性能保证的重要指标之一，具体分析催化剂寿命还要结合其他理化性能进行评价。
5.参考文献（References）：
[1]李俊华，杨恂 烟气催化剂脱硝关键技术研发和应用[M].北京：科学出版社,2015
[2]吴国潮 燃煤电厂SCR脱硝催化剂性能检测与寿命管理[J]环境影响评价,2016,38(5)
[3]商雪松 不同运行时间烟气脱硝催化剂性能对比分析[J]中国电力,2012,45(1)