四 华电光大抗碱金属板式催化剂

针对生物质锅炉烟气特点，北京华电光大联合华北电力大学国家生物质实验在常规催化剂的基础上做了性能改进，开发了具有高效抗碱金属的生物质脱硝催化剂，在高碱金属含量飞灰烟气中具有优异的活性以及长的使用寿命。华电光大是依托华北电力大学成立的高新技术企业，致力于多温区多功能SCR脱硝催化剂及低能耗脱硝技术的研发及应用。并在2019年先后荣获教育部科学技术进步一等奖和国家科学进步二等奖等荣誉。

华电光大通过对催化剂进行理论分析、性能评价和表征，分析催化剂中各元素赋存形态与催化剂性能之间的关系，深入了解催化剂中毒原理，并从减缓催化剂化学中毒和物理中毒方面切入，成功开发了抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂。

碱金属（K 、Na）氧化物或盐随飞灰进入SCR脱硝催化剂区域，不仅会堵塞催化剂孔道，造成物理钝化，还会带来严重的化学中毒失活（主要）。碱金属对催化剂中毒机理如下图所示（以钾为例）：

图2钒钛系催化剂碱金属中毒机理

如上图所示碱金属K(Na)对催化剂中毒机理为，高还原性的碱金属可与催化剂表面V、W或Mo的B酸位点形成V(W、Mo)-O-K键，导致B酸位点数量减少，从而影响还原剂NH3的吸附活化，造成催化剂活性大幅下降。针对此情况，抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂具体开发工作如下：

4.1增加催化剂表面酸性

碱金属对催化剂中毒，主要是与活性中心（V）的酸位发生反应，占据酸位导致氨无法吸附在酸位上，造成催化剂活性降低。在此基础上，ⅥB，ⅠB，Ⅷ副族过度金属元素，以及稀土金属可提高催化剂的酸位。通过筛选复配，以及加工方式的优化，比例调整等一系列工作，成功选取了合适的助催化剂，提高了脱硝催化剂整体酸位，增加了氨的吸附位点和碱金属抗性。从而提高了碱金属的容量。

4.2添加抗碱金属助剂

碱金属与催化剂的活性中心酸位作用，为了避免催化剂失活或者降低催化剂失活速率，要降低碱金属与活性中心酸位的接触，也就是保护催化剂活性中心。增加碱金属与活性中心接触的能垒和采用活性更高更易与碱金属发生反应的助剂。我们从这两方面入手首先选取了可以在二氧化钛上分散性好同时具有一定空间位阻的助剂，使得碱金属不易与催化剂发生反应。

4.3调整催化剂配方

调整活性物质和助催化剂的比例及加工方式，通过助剂的复配以及加工工艺的改进，提高了整体催化剂的活性。通过浸渍预中毒活性测试以及表观形貌观察，催化剂抗碱金属性能良好。