選擇性催化還原（SCR）技術(shù)具有高選擇性、高穩(wěn)定性、高脫硝率等特點，是目前最廣泛使用的煙氣脫硝技術(shù)，SCR脫硝催化劑是SCR煙氣脫硝技術(shù)的核心，也是影響整個 SCR 系統(tǒng)脫硝效果和經(jīng)濟性的主要因素。

目前SCR脫硝催化劑一般是以V2O5為活性成分、WO3（或MoO3）為助劑、TiO2為載體的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化劑。煙氣中堿金屬（K、Na）和堿土金屬（Ca、Mg）對SCR 催化劑存在兩個方面的不利影響：（1）可產(chǎn)生化學(xué)毒化作用，最終導(dǎo)致脫硝催化劑的失活。（2）堿或者堿土金屬鹽類在較低溫度情況下（100-280℃），與水發(fā)生協(xié)同作用，容易粘附和板結(jié)在催化劑表面，造成脫硝催化劑的堵塞和板結(jié)。

本文針對堿（土）金屬對催化劑毒性和堵塞機理，根據(jù)不同行業(yè)的煙氣特點和脫硝工藝，評估SCR脫硝催化劑堿金屬中毒和堵塞的風(fēng)險性。

1脫硝催化劑的堿中毒和抗堵性

1.1堿（土）金屬中毒機理

1.1.1堿金屬（K、Na）

對催化劑作用最嚴(yán)重的為 K、Na 兩種堿金屬，而其在煙塵中的存在形式中又以金屬氯鹽和氧化物的中毒效果最為嚴(yán)重。金屬氯鹽KCl可使釩基催化劑化學(xué)中毒，其機制主要是K 在V 或W 的Brønsted酸位點形成V( W) -O-K 鍵，導(dǎo)致Brønsted酸位點減少，影響NH3的吸附活化，此外，KCl可使釩基催化劑燒結(jié)從而導(dǎo)致催化劑活性下降。

堿金屬氧化物K2O堿性比金屬氯鹽強，其毒化作用強于金屬氯鹽。研究指出，釩基催化劑K2O中毒機理見圖1，K2O與SCR 催化劑表面的活性位點Brønsted酸位( V-OH) 發(fā)生反應(yīng)，生成V-OK，削弱了催化劑表面Brønsted酸位的酸性，使催化劑吸附NH3能力下降，抑制SCR 反應(yīng)活性中間體NH4+的生產(chǎn)，催化活性隨之下降。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)K2O負(fù)載量＞ 1% 時催化劑完全失活。

堿金屬鈉鹽的中毒機理與鉀鹽類似，可引起催化劑物理中毒和化學(xué)中毒，以化學(xué)中毒為主。物理中毒主要是引起催化劑表面顆粒的沉積和孔道的堵塞。而化學(xué)中毒主要是因為堿金屬Na 與催化劑表面的Brønsted酸性位點上的V-OH發(fā)生反應(yīng)，生成V-ONa，使V2O5 和WO3等金屬氧化物的化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化，從而影響其催化性能。

1.1.2堿土金屬（Ca、Mg）
CaO是堿性物質(zhì)，目前使用的V2O5/TiO2 基催化劑的活性位是具有Lewis 酸或Brønsted酸性質(zhì)的物質(zhì)，煙氣中游離態(tài)CaO和催化劑表面的酸位中和，減少催化劑的活性位，從而降低催化劑的活性。當(dāng)然CaO與催化劑表層酸性位物質(zhì)之間的反應(yīng)屬于固固反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，所以單純的CaO堿性使得催化劑酸性下降并不會造成催化劑活性的大幅下降。但沉積在催化劑表面的CaO還與煙氣中的SO3反應(yīng)生成致密的CaSO4盲層，造成催化劑微孔堵塞卻是催化劑活性下降的主要原因。另外，CaO可以造成催化劑微孔堵塞，使得催化劑活性下降?？梢酝ㄟ^提高吹灰頻次緩建催化劑的堵塞。

煙氣中的水分會對堿（土）金屬中毒產(chǎn)生協(xié)同作用。催化劑在干燥狀態(tài)下，因為固固反應(yīng)速度緩慢，堿（土）金屬中毒不明顯。催化劑失活的速度主要取決于催化劑表面的堿（土）金屬的表面濃度，而堿（土）金屬的表面濃度主要取決于飛灰在催化劑表面的沉積速度、停留時間和沉積量。當(dāng)催化劑表面有液體水生成時，堿金屬會在水中溶解，加速向催化劑內(nèi)部擴散，并與活性位發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑活性位快速喪失。

1.2脫硝催化劑的抗堵性

抗堵性一般受三種因素影響：（1）灰的本身特性，如堿性灰，一般在較低的溫度，有水參與的情況下，容易粘結(jié)和板結(jié)；如硫銨，一般具有較強的粘滯性，易和其他灰粘附一起，難以清除。（2）灰的含量，較高的灰含量導(dǎo)致灰不容易及時排除，造成大量的沉積和堵塞，一般需要選擇合適的吹灰形式和加強吹灰頻次；（3）脫硝催化劑的結(jié)構(gòu)選型，平板式催化劑的抗堵性要比蜂窩催化劑優(yōu)越的多。

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