【目的】新疆における高アルカリ石炭混焼の普及に伴い、ハニカム型とパネル型触媒のアルカリ中毒耐性の差異およびメカニズムは体系的な研究が不足している。既存の研究は多くが実験室で単一のアルカリ金属塩を模擬しているが、実際の飛灰は複雑な混合物であり、模擬条件は実際の高アルカリ石炭排ガスと著しく異なり、研究成果の工学的指導価値は限定的である。【方法】発電所の実際の飛灰を用い、実験室の固定床反応器で典型的な排ガス条件を模擬し、新品および使用後のハニカム型とパネル型SCR触媒の物理的・化学的性質の変化を比較した。比表面積測定、NH3-TPD表面酸性分析、XPSによるバナジウム価数の特徴付けを組み合わせて、2種類の触媒の中毒失活挙動を体系的に研究した。【結果】パネル型触媒は極端な高アルカリ条件下で焼結失活しやすく、体積拡散による失活は物理的/穏やかな化学的再生では回復困難であるが、脱硝効率の低下速度はハニカム型触媒より低い。同一アルカリ負荷でハニカム型触媒の脱硝活性は4,800時間内に29.5％低下したのに対し、パネル型触媒は24.6％の低下にとどまった。ハニカム型触媒のバナジウム価数循環はアルカリ金属により阻害されやすく、NO→NO2転化に依存する「高速SCR経路」が抑制され、ブロ ンステッド酸性部位はアルカリ金属によって中和されやすい。【結論】したがって、高アルカリ石炭混焼の産業場面では、パネル型触媒が長期的な脱硝実現の優先案である。

SCR;脱硝触媒;アルカリ金属;失活メカニズム;飛灰