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1、燃煤电站锅炉及SCR脱硝中SO3的生成及危害2005年第9期东北电力技术.'^^^^^^^^^^专论,¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨燃煤电站锅炉及SCR脱硝中SO3的生成及危害TheCreationandHarmofSO3forCoal—firedBoilerandSCRDenitration王智,贾莹光,祁宁(国家电站燃烧工程技术研究中心,辽宁沈阳110034)摘要:对燃煤电站锅炉及烟道中SO3的生成和转化过程进行了剖析,对减缓其危害的方法进行了概述.关键词:燃煤电站;SO3;烟气;SCRAllstraet:SO3creationandconversionpr
2、ocessforcoal—firedboilerandflueisanaIinthispaper,andsunm~esaremadetoea,seitsharmsKeywords:Coa1.firedpowerstation;SO3;F1Ue;SCR[中图分类号]TM621.4[文献标识码]A[文章编号]1004—7913(2005)09—0001—031背景[1]SO在燃煤电厂中可能会造成烟道的腐蚀和空气换热器的堵塞而影响电厂的正常运行_2.3.一般烟气选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction,以下简称SCR)脱硝过程会
3、使烟气中的SO浓度增加1倍,并且SO还会和SCR过程中漏失的NH反应,生成硫酸铵和硫酸氢铵,增加了设备的堵塞,使得一些电厂原本不突出或不严重的S03问题,在增加SCR装置时变得非常严重而必须解决.随着SCR研究的深人及越来越多工程项目的建设和投运,对烟气中SO的生成和存在过程及脱除方法的研究也越来越广泛和深人.2so3,H2S04的生成和存在2.1so3在锅炉炉膛的生成【3J含硫煤在炉内燃烧时生成S0,当过量空气系数大于1时,在完全燃烧的条件下,约有0.5%～2.0%的SO2会进一步氧化生成SO3.2.1.1高温燃烧区氧原子的作用在高温燃烧区氧原子与S
4、O2发生以下反应:SO2+0+M—,S03+M(1)反应式中M是第三体,起吸收能量的作用,三体反应过程本来是很缓慢的,只有在高温火焰中离解生成的氧原子浓度很高时,式(1)反应才会迅速进行,因此火焰温度越高,火焰中氧原子浓度越高,烟气在高温区的停留时间越长,SO的生成量就越多.抑制NO生成而采用的低过量空气系数燃烧或浓淡燃烧法,造成的富燃料燃烧的还原性气氛,在这种火焰中,氧原子浓度低得多,因而这些方法也有助于降低炉膛中的SO的生成.2.1.2对流受热面的催化剂作用当烟气经对流受热面时,烟气中的飞灰或受热面上的积灰中,氧化铁,氧化硅,氧化铝,氧化钠等对SO
5、2都有一定的催化作用.在430～620oC的温度范围内,V205会催化SO2生成S03,在590℃左右,Fe203也可对S02的氧化产生催化作用.研究和实际运行经验都表明,对流受热面上氧化膜和积灰的催化作用只有在一定的温度范围内才非常明显.2.2so3在SCR反应器的生成和转化SCR装置用于脱除烟气中的NO.钒一钛一钨系列催化剂被广泛应用于高温,高灰布置方式的SCR工程中,其中的V2O5作为活性物质能催化NO和NH3反应生成N2和n20_4.5J:4NO+4NH3+0—,4N2+6H2O(2)NO+NO2+2NH3—,2N2+3H20(3)在达到脱除烟
6、气中的NO的目的同时,也不可避免地催化SO2生成SO3,使烟气中的SO3浓度增加.在使用钒一钛一钨催化剂的SCR过程中,仍未见报道能将s0的转化率降到0.在实际的SCR工程实例中,催化剂供应厂商可通过催化剂的结构设计(包括催化剂物理尺寸/壁厚/表面积的设计)和配方设计(活性成分的含量/加人化学抑氧化剂等)来降低SO2的转化率,并试图在降低s0的转化率和提高脱硝效率之间找到乎衡;在SCR装置正常运行的条件下,保证SO2转化率在3%以2东北电力技术2005年第9期下.一般工程中,so2的转化率为0.6%～3%.在低温时,SO会与SCR过程中喷入的氨反应生成
7、硫酸铵和硫酸氢铵而导致催化剂堵塞6,因此在SCR的工程应用中,往往会采取提高烟气温度等措施,来防止这种情况的发生.2.3SO3在空气预热器段的转化和脱除2.3.1SO转化为硫酸蒸汽s0是吸湿性的,在空气换热器开始吸收烟气中的水蒸气而形成气态硫酸【j:sO3+H2H2S04(4)通常,烟气通过空气预热器被冷却时,反应开始发生,烟气温度降到110cc时基本上全部的s0都已经转化为H2S04[.烟气中的HS04蒸汽浓度是影响烟气酸露点的决定因素之一,即使其含量很少,烟气酸露点也会急剧上升.当温度降低到酸露点以下时,就会有硫酸液滴析出.通常是在空气预热器的冷端
8、受热面结露,堵灰[.2.3.2SO与N反应生成盐在水蒸气存在的条件下,s0与NH发生如下反应:
