SCR工艺中硫酸氢铵形成机制及影响因素.pdf

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1、SCR工艺中硫酸氢铵形成机制及影响因素马双忱，郭蒙，宋卉卉，陈公达，杨洁红，藏斌，李钊华北电力大学环境学院，河北保定071003[摘要]介绍了烟气脱硝过程中硫酸氢铵-(ABS)的形成机理，并论述了影响ABS形成的主要因素：温度、氨逃逸量、SO。浓度、飞灰等对ABS形成的影响规律。探讨了ABS对催化剂和空气预热器影响的机理。研究结果对认识ABS的形成规律，减轻ABS对脱硝和后续设备的不良影响以及采取切实可行的应对措施具有较大的参考价值。[关键词]烟气脱硝；硫酸氢g+x(ABS)；形成机制；氨逃逸；控制；空气预热器NQ是燃煤电厂主要烟气

2、污染物之一。1959年美国Eegelhard公司最早申请了SCR烟气脱硝发明专利。1972年日本正式研发出SCR技术，并于1978年实现工业化应用[1]。上个世纪80年代和90年代以后。欧洲和美国相继投入SCR工业应用。随着催化剂性能的改进与提高和反应操作条件的优化，经过多年的发展和完善，SCR工艺也得到很大程度上的优化和改进，脱硝性能更加高效。但是，在烟气脱硝的过程中，催化剂在催化还原NO：的同时，也使部分烟气中的SO：氧化成SO。，进而SO。与SCR脱硝过程中未完全反应的氨在一定的反应条件下生成硫酸氢铵(ABS)。ABS具有吸湿

3、性，腐蚀性，粘性，在固体状态很难去除掉，因此，会对催化床和空气预热器(APH)造成危害[z]。作者曾在《热力发电》发表了1篇关于ABS形成的论文[3]，引起有关研究和技术人员的关注。但由于ABS形成研究方面的困难，目前尚缺乏关于ABS形成机理的探讨，对影响ABS形成因素也缺乏详细认识。特别是当前对Nq控制更加严厉，SCR经常在低负荷条件下运行，而SCR的最低运行温度取决于铵盐的露点，因此，了解铵盐的形成规律以及露点就变得非常重要。鉴于此，研究ABS的形成机理,ABS的危害及控制方法，对减轻SCR脱硝过程中ABS生成以及指导空预器改造

4、具有重要意义。lABS的形成特性1．1ABS形成机理SCR工艺是在存在钒钛催化剂的条件下，利用还原剂NH。优先和NO，发生还原作用，生成Nz和H。()[4-5

5、，同时燃煤烟气中的SO：气体在经过催化床时被催化剂中的活性组分钒催化氧化为SO。。据统计睁"，约1％的来自锅炉及旁路系统的SO。将转化为SO。。随着温度的升高SO。的氧化率增加。对于给定的SO：浓度和温度，就实际生成的SO。量而言，SO。的生成率几乎不变。SCR反应器注入氨的量一般为催化Nq所需化学计量比的80～90％[8]，但由于存在催化剂老化或中毒，温度过高或过低，造成氨

6、逃逸(ammoniaslip)。逃逸的氨与上述反应生成的SO。进一步反应，生成硫酸氢铵(ABS)和硫酸铵(AS)，其可能存在的反应如下：NH3+S03+H20—NH4HSOl(1)NH。HSO。+NH3一(NH。)zS04(2)2NH。+S()3+H：O一(NH4)2SO；(3)SO。+H。O—H：SO。(4)H2SO,十NH3一NH4HS04(5)AS是1种干燥粉末状物质，易于通过吹灰除掉，不会对SCR的催化剂造成过大影响。而ABS具有粘4】性，并且易于吸附烟气中的飞灰，从而造成催化剂阻塞和腐蚀SCR下游的装置如空气预热器等。AB

7、S的性质如表1。表1ABS的物理性质1．2ABS形成热力学和动力学参数通常认为氨在一定温度条件下直接和SO。反应，但这点实际上不够准确的，铵盐产生的第1步是SO。和H20的反应¨引：S()。(g)十H2()(g)一H2S()4(aq)(6)(315℃时，AG=一10KJ／m01)第2步反应是硫酸和氨气的进一步反应：NH。(g)+H2SO。(aq)一NH。HS04(1)(7)(260℃时，ZXG=一50KJ／m01)上述2个反应有负的吉布斯自由能变化，从热力学角度来讲有利于反应进行。1982年Radian建立了空预器ABS生成的动力学

8、方程Ⅱ引，用Radian数来表征空预器ABS形成速率。Radian数值越大。表示ABS生成反应速率越快。Radian数=[so。]×[NH。]×(IT。FT]一[T。])(8)式中，T耵是ABS形成的初始温度(℃)，对中低硫煤电厂，TM在200～220℃，高硫煤电厂Tw要高些；T洲‰a为空气预热器冷端金属温度(℃)；T商。。。。为空气预热器烟气离开时温度(℃)；T。是平均离开气体温度，其计算式为Trep=0．7xT。枷。。d+0．3xT。。刊；SO。、NH。分别为烟气中SO。和NH。的体积浓度(×10_6)，高硫煤(3．0％)、中硫

9、煤(1．7％)、低硫煤SO。浓度分别大致为50×10一、28×10～、12×10～。方程(8)定性地说明了ABS的形成与温度、反应物的浓度呈现正相关。该模型利用这些易于测量的参数提供了机组可预见的空预器堵塞情况。对SCR和SNCR来说