Endüstriyel baca gazı arıtma sürecinde, Seçici Katalitik İndirgeme (SCR) teknolojisi yaygın olarak kullanılan bir denitrifikasyon yöntemidir ve SCR DeNOx katalizörü bu teknolojinin özüdür. Ancak zamanla, etkinliği DeNOx Katalizörü kademeli olarak azalarak denitrifikasyon verimliliğini etkileyecektir. Peki, katalizör aktivitesindeki azalmanın nedeni nedir?

Faaliyetteki düşüşün temel nedeni DeNOx Katalizörü
1. Yüksek sıcaklık aktif maddelerin kaybına yol açar
DeNOx Katalizörleri genellikle yüksek sıcaklık ortamlarında çalışır ve genel SCR reaksiyon sıcaklığı aralığı 300°C ila 400°C'dir. Uzun süre yüksek sıcaklık koşullarında, katalizördeki titanyum dioksit (TiO2) ve vanadyum oksit (V2O5) gibi aktif maddeler kademeli olarak kristal değişimlerine veya ayrışmaya uğrar ve bunun sonucunda katalizörün yüzey alanı azalır, aktif bileşenler kaybolur ve katalitik performans düşer. Ek olarak, yüksek sıcaklık katalizörün yüzeyindeki gözenek yapısında da değişikliklere neden olabilir ve baca gazındaki reaktanların katalizörün aktif bölgeleriyle etkili bir şekilde temas etmesini zorlaştırabilir.
2.Alkali metal ve alkali toprak metal zehirlenmesi
Biyokütle, kömür ve diğer yakıtlar belirli miktarda alkali metaller (sodyum ve potasyum gibi) ve alkali toprak metalleri (kalsiyum ve magnezyum gibi) içerir. Bu metaller yüksek sıcaklıklarda alkali oksitler oluşturacak, katalizörün yüzeyine yapışacak, reaksiyon gazı ile katalizör arasındaki teması engelleyecek ve böylece katalizör zehirlenmesine neden olacaktır. Alkali metaller doğrudan katalizörün aktif bölgelerini kaplayacak, katalitik kabiliyeti zayıflatacak ve nihayetinde katalizörün aktivite azalmasını hızlandıracaktır.
3.Sülfit ve klorür zehirlenmesi
Yakıtta bulunan kükürt ve klor elementleri yanma işlemi sırasında SO2 ve HCl gibi kükürt içeren ve klor içeren bileşikler üretecektir. Bu bileşikler, katalizör yüzeyindeki amonyakla (NH3) kimyasal olarak reaksiyona girerek amonyum sülfat veya amonyum klorür tortuları üretir. Tortular, katalizörün gözeneklerini tıkayarak veya aktif bölgeleri örterek baca gazındaki NOx'in katalizörle temas etmesini önler ve böylece denitrifikasyon verimliliğini ciddi şekilde etkiler.
4. Partikül madde ve uçucu külün mekanik olarak bloke edilmesi
Baca gazı büyük miktarda partikül madde ve uçucu kül içerir. Bu katı parçacıklar katalizör yüzeyine yapışır veya katalizör gözeneklerine girerek mekanik tıkanıklığa neden olur. Özellikle kömürle çalışan elektrik santrallerinde veya biyokütle elektrik santrallerinde baca gazındaki uçucu kül miktarı büyüktür ve katalizör yüzeyinde kül tabakası oluşması kolaydır. Zamanla bu kül birikimi katalizörün gözeneklerini kademeli olarak tıkayarak gaz akışkanlığını etkiler ve böylece katalizörün aktivitesini azaltır.

5.Katalizör deaktivasyon reaksiyonu
Katalizör aktivitesindeki düşüş, katalizör ile baca gazındaki bileşenler arasındaki kimyasal reaksiyondan da kaynaklanabilir. Örneğin, katalizör, katalizör yüzeyinde tortular oluşturacak ve baca gazındaki NOx ile katalizörün aktif bileşenleri arasındaki teması engelleyecek sülfatlar veya klorürler oluşturmak için SO2 veya HCl ile reaksiyona girer ve bu da denitrifikasyon reaksiyonunun başarısız olmasına neden olur.

Katalizör aktivitesinin azalmasına yönelik çözümler
1. Yüksek sıcaklığa dayanıklı katalizör malzemeleri seçin
Yüksek sıcaklığın neden olduğu katalizör aktivitesinin azalması sorunu için, özellikle yüksek sıcaklığa dayanıklı ve kararlı katalizör malzemeleri seçmek önemlidir. Örneğin, vanadyum bazlı katalizörler yüksek sıcaklıklarda iyi katalitik aktiviteyi koruyabilir ve tungsten oksit ve molibden oksit gibi katkı maddeleri eklenerek, yüksek sıcaklıkta çürüme önleme yetenekleri daha da iyileştirilebilir. Ek olarak, gerçek operasyonda, aşırı sıcaklığı veya aşırı dalgalanmaları önlemek için SCR sisteminin çalışma sıcaklığını makul bir şekilde kontrol ederek, katalizörün yüksek sıcaklıktaki arızası da geciktirilebilir.
2. Alkali metal ve alkali toprak metal zehirlenmesinin önlenmesi
Alkali metal ve alkali toprak metal zehirlenmesi sorununa yönelik olarak aşağıdaki önlemler alınabilir:
Yakıtın ön işlenmesi: Yanmadan önce yakıttaki alkali metal ve alkali toprak metal kirliliklerini gidererek katalizörün zehirlenme riskini azaltın.
Zehirlenmeye karşı etkili katalizörler seçin: Alkali metal zehirlenmesine dirençli titanyum oksit taşıyıcı malzemeler gibi daha yüksek toleransa sahip katalizör malzemeleri geliştirin veya katalizör formülasyonunu iyileştirerek zehirlenmeye karşı etkiyi iyileştirin.
3. Baca gazındaki kükürt ve klor içeriğini kontrol edin
Sülfür ve klorür zehirlenmesi sorunu için baca gazı bileşimini kontrol etmek anahtardır. Yakıtın kükürtten arındırılması ve klordan arındırılmasının ön işlemi yoluyla, SO2 ve HCl gibi safsızlıkların içeriği etkili bir şekilde azaltılabilir ve katalizör yüzeyindeki birikimleri azaltılabilir. Aynı zamanda, katalizörün kükürt ve klor bileşikleriyle reaksiyona girmesi nedeniyle arızalanmasını önlemek için anti-kükürt ve anti-klor yeteneklerine sahip katalizör malzemeleri de kullanılabilir.

4.Düzenli temizlik ve bakım
Partikül madde ve uçucu külün katalizör yüzeyini veya gözeneklerini tıkamasını önlemek için, katalizörü düzenli olarak temizlemek çok önemlidir. Genellikle, katalizör yüzeyinin açıklığını korumak için katalizör yüzeyindeki külü temizlemek için mekanik temizleme veya çevrimiçi geri yıkama sistemi kullanılabilir. Ek olarak, baca gazı akış hızının uygun olduğundan emin olmak ve katalizör yüzeyinde partikül madde birikimini azaltmak için denitrifikasyon sisteminin düzenli olarak denetlenmesi ve bakımı yapılmalıdır.

5.Katalizörlerin rejenerasyonu ve değiştirilmesi
Zaten aktivite düşüşü yaşamış katalizörler için rejenerasyon işlemi, ömrü uzatmanın etkili bir yoludur. Katalizör rejenerasyonu genellikle fiziksel temizlik, kimyasal temizlik, ısıl işlem ve katalizörün yüzey aktivitesini geri kazandırmak için diğer adımları içerir. Aynı zamanda, ciddi şekilde bozulmuş katalizörler için, denitrifikasyon sisteminin verimli çalışmasını sağlamak için zamanında değiştirilmeleri gerekir.
6.SCR sisteminin çalışma koşullarının optimize edilmesi
SCR sisteminin çalışma parametrelerini optimize etmek de katalizör aktivitesinin azalmasını geciktirmek için temel stratejilerden biridir. Örneğin, baca gazındaki amonyak azot oranı (NH3/NOx), aşırı amonyağın tortu oluşturmak üzere yan reaksiyonlara neden olmasını önlemek için makul bir şekilde kontrol edilebilir. Aynı zamanda, uygun baca gazı sıcaklığı, basıncı ve akış hızını korumak, katalizör üzerindeki olumsuz etkiyi azaltabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir.

Özet
Faaliyetin azalması ultra yüksek sıcaklık SCR denitrifikasyon katalizörü SCR sisteminin çalışma verimliliğini etkileyen temel sorunlardan biridir. Başlıca nedenler arasında yüksek sıcaklık kaybı, alkali metal ve alkali toprak metal zehirlenmesi, sülfür ve klorür birikimi ve partikül madde tıkanıklığı yer alır. Yüksek sıcaklığa dayanıklı ve zehirlenmeye karşı katalizör malzemeleri seçerek, baca gazı bileşimini kontrol ederek, düzenli temizlik ve bakım yaparak ve zamanında katalizör rejenerasyonu ve değişimi yaparak, katalizörün aktivite düşüşü etkili bir şekilde geciktirilebilir ve böylece denitrifikasyon sisteminin uzun vadeli istikrarlı çalışması sağlanabilir.