สาเหตุของการหยุดทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา SCR สำหรับการปรับปรุงคุณภาพไนโตรเจนต่ำ

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการลดออกซิเจนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือก (SCR) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้าถ่านหินและกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อลดการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นหัวใจสำคัญของระบบ SCR และเรามักใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเซลล์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ให้เป็นไนโตรเจน (N₂) และน้ำ (H₂O) ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิและปฏิกิริยาที่เหมาะสม เมื่อเวลาผ่านไป ตัวเร่งปฏิกิริยา SCR อาจสูญเสียประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม สาเหตุของการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยามีหลายประการ โดยส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสาเหตุทางกายภาพและสาเหตุทางเคมี

1. การทำให้ไม่ทำงานด้วยสารเคมี

การเสื่อมสภาพทางเคมีมักเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา โลหะหนัก โลหะอัลคาไล และสารอันตรายอื่นๆ ในก๊าซไอเสีย รวมถึงก๊าซกัดกร่อนอื่นๆ จะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ส่งผลให้จุดที่ออกฤทธิ์ของตัวเร่งปฏิกิริยาถูกปกคลุมหรือเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมี เช่น เมื่อโลหะอัลคาไลอย่างโพแทสเซียมและโซเดียมตกตะกอนบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา พวกมันจะทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ในตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารประกอบที่ยากต่อการกำจัด ทำให้ขัดขวางปฏิกิริยาปกติของ NOx และ NH3 บนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ส่งผลให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพ

2. การทำให้หมดฤทธิ์ทางกายภาพ

การเสื่อมสภาพทางกายภาพมักเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ในระบบ SCR ตัวเร่งปฏิกิริยาจะสัมผัสกับอุณหภูมิสูงหรือก๊าซไอเสียที่มีฝุ่นเป็นเวลานาน ซึ่งจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ฝุ่นในก๊าซไอเสียจะอุดตันรูพรุนของตัวเร่งปฏิกิริยา ลดพื้นที่ผิวของก๊าซที่ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา ส่งผลให้ประสิทธิภาพการกำจัดไนโตรเจนลดลง ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ยังอาจทำให้เกิดการหลอมรวมของวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาและส่งผลต่อกิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยา

นอกเหนือจากเหตุผลทางกายภาพและเคมีแล้ว การใช้งานที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา และการควบคุมอุณหภูมิของระบบ SCR ที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาได้รับอุณหภูมิที่สูงเกินไป ซึ่งจะเร่งการเกิดการหลอมรวมและการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา

เพื่อให้ยืดอายุการใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยาและรักษาประสิทธิภาพการทำงานของระบบกำจัดไนโตรเจนแบบ SCR ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบและบำรุงรักษาตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างสม่ำเสมอ เมื่อพบว่าประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาลดลง ควรดำเนินการฟื้นฟูสภาพโดยทันทีเพื่อขจัดสิ่งอุดตันหรือตะกอนบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยวิธีการทางกายภาพหรือทางเคมี การปรับเงื่อนไขการทำงานให้เหมาะสมเพื่อให้มั่นใจว่าระบบกำจัดไนโตรเจนแบบ SCR ทำงานที่อุณหภูมิและปริมาณแอมโมเนียที่ฉีดเข้าไปตามที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ก็เป็นมาตรการสำคัญในการป้องกันการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน การลดความเร็วของตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างมีประสิทธิภาพ จะช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ