基于硫酸氢铵生成与分解机理的全负荷脱硝技术研究

摘要

氮氧化物会对人体和环境造成严重影响，随着经济的快速发展，国家对污染控制要求的也不断提高，国家环保总局已对燃煤电站锅炉氮氧化物（NOx）的排放做出了限制。选择性催化还原法（SCR）是目前应用最多的烟气脱硝技术，而催化剂则是SCR脱硝系统的核心。由于超低排放的提出，在更低负荷下投运脱硝系统成为必然趋势，但在SCR脱硝过程中，若烟温较低，烟气中的NH3会与H2O和SO3反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵具有很强的粘性，影响催化剂的使用寿命和造成空预器积灰。因此本文研究低烟温下脱硝烟气中硫酸氢铵在催化剂表面的沉积和分解规律，为全负荷脱硝提供理论依据。 本文先研究了在全负荷脱硝过程中SO3和氨逃逸的变化，随着负荷的升高，SCR进口烟温逐渐上升，最低烟温在288℃（130MW）。不同位置的SO3浓度均呈现上升的趋势，SCR出口SO3浓度比SCR进口浓度高1～2倍。随着负荷的上升，SCR脱硝过程中SO3转化率接近线性上升，但SCR内的SO3转化率总体较低，SO3的转化主要受温度影响。而氨逃逸则稳定在一定范围内，均低于0.3ppm。 随后在实验室进行模拟实验，发现高浓度的硫酸氢铵在催化剂表面沉积为方形晶体。观察催化剂表面氨含量的变化，发现低温和高浓度有利于硫酸氢铵在催化剂表面的沉积。而硫酸氢铵的高温分解率则呈先上升后下降的趋势，当温度为290℃时，高温分解率最大。 在全负荷过程中，催化剂表面的氨含量随温度的上升（负荷升高）均呈先上升后下降的趋势，在310℃（280MW）时催化剂表面的氨含量达最高。而利用炉外抽取SCR进口烟气通过催化剂试样，分析试样发现试验温度（250℃～300℃）越低，催化剂表面的氨含量逐渐减少。结合DCS数据中的喷氨量，分析得出硫酸氢铵在催化剂表面的沉积是浓度和温度的双重结果。而同一反应时间下，原始试验温度越低，对催化剂表面的硫酸氢铵后续升温分解越难。原始试验时间4h下的高温分解率比2h的低约6%，表明催化剂在低温下放置的时间越长，越不利于后续的高温分解。

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