吳楊 吳海峰 陳剛

摘要：隨著環(huán)保要求的不斷提高，目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)電廠都進(jìn)行了超凈排放改造，而在實(shí)際運(yùn)行中SCR系統(tǒng)由于氨逃逸的存在導(dǎo)致空預(yù)器易發(fā)生硫酸銨或硫酸氫銨污堵，造成壓差升高影響機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。本文模擬硫酸銨及硫酸氫銨生成和分解環(huán)境，得出空預(yù)器污堵物中具體的成份分析及溫度對(duì)其產(chǎn)生的影響，最終找到最優(yōu)運(yùn)行工況為今后的空預(yù)器污堵解決辦法提供理論依據(jù)，從而徹底解決超凈排放改造后各類硫酸銨鹽導(dǎo)致的污堵空預(yù)器的情況。

關(guān)鍵詞：選擇性催化還原（SCR）;硫酸銨;硫酸氫銨;氨氮摩爾比

一、硫酸銨及硫酸氫銨的生成機(jī)理

選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)使用最為普遍的超凈排放技術(shù)之一。隨著在火電行業(yè)使用經(jīng)驗(yàn)日益增多也發(fā)現(xiàn)了一些問題。主要是由于在煙氣經(jīng)過催化劑脫硝的過程中使煙氣中部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3，而SO3與脫硝過程中逃逸的氨發(fā)生反應(yīng)在不同溫度和氨氮摩爾比的條件下，可能生成硫酸銨或者硫酸氫銨。過程反應(yīng)方程式如下：

按照以上反應(yīng)公式由于煙氣中氨氣和三氧化硫存在一定的不均勻性，因此在煙氣中存在硫酸銨及硫酸氫銨的混合物，而在空預(yù)器運(yùn)行溫度范圍內(nèi)一定會(huì)存在硫酸銨及硫酸氫銨的相變過程，因此在空預(yù)器污堵物中存在這兩種物質(zhì)的混合物。

二、溫度對(duì)于硫酸銨及硫酸氫銨的影響

由于在機(jī)組正常運(yùn)行的過程中空預(yù)器各層溫度范圍大致在350℃—120℃，因此分析出在這一溫度區(qū)間下，兩種物質(zhì)的變化情況對(duì)于解決空預(yù)器污堵情況有著至關(guān)重要的作用。

這兩種物質(zhì)在不同溫度下不僅發(fā)生相變還會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，因此我們不能簡(jiǎn)單的將熔點(diǎn)、沸點(diǎn)作為變化判定，還要考慮到熱分解的溫度，因此按照硫酸銨熔點(diǎn)230℃硫酸氫銨熔點(diǎn)147℃為初始溫度，逐漸升溫，觀察熔化及熱分解情況。恒溫試驗(yàn)時(shí)間為2小時(shí)，具體情況如下：

從表一中可以看出硫酸銨在230℃時(shí)由固相變?yōu)橐合嗟琴|(zhì)量不變沒有分解，在260℃時(shí)開始分解并伴隨白色煙霧冒出，說明在此溫度下已達(dá)到了硫酸銨的分解溫度。而硫酸氫銨根據(jù)其性質(zhì)得知熔點(diǎn)為147℃，但是在140℃時(shí)硫酸氫銨已經(jīng)開始分解質(zhì)量減少，由此可以推斷出在開口條件下逐漸升溫過程中硫酸氫銨不具備液態(tài)條件。

結(jié)合空預(yù)器煙溫是由350℃逐漸降至120℃左右，根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出在發(fā)生分解現(xiàn)象的溫度環(huán)境下，兩種物質(zhì)不可能存在液相或者固相形態(tài)。也就是說硫酸銨在煙溫降至230℃以下時(shí)出現(xiàn)，硫酸氫銨在135℃以下時(shí)出現(xiàn)，這也就解釋了空預(yù)器污堵情況多發(fā)生在散熱組件的中下層，且污堵物中是兩種物質(zhì)混合存在狀態(tài)。

為了在實(shí)際工況中驗(yàn)證以上結(jié)論，對(duì)空預(yù)器污堵物進(jìn)行熱重分析，失量峰譜圖如下：

圖中兩條曲線分別是質(zhì)量失量和溫度變化，從質(zhì)量損失過程可以看出整個(gè)升溫過程質(zhì)量在逐漸減小，從250℃至450℃區(qū)間內(nèi)質(zhì)量下降最為明顯，從溫度變化過程可以看出在145℃和250℃兩個(gè)點(diǎn)都有大量吸熱過程，這一現(xiàn)象和表1中硫酸氫銨與硫酸銨分解溫度能夠吻合，說明污堵物中存在兩種物質(zhì)的混合物，且硫酸銨成份較大。

三、數(shù)據(jù)分析

空預(yù)器污堵物中硫酸銨與硫酸氫銨混合存在，而在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)于硫酸氫銨的清除可以利用提高空預(yù)器出口排煙溫度這一措施，但是對(duì)于硫酸銨的清除由于LGGH、電除塵、脫硫吸收塔的溫度限制，不可能將排煙溫度提升至250℃。為了能夠在運(yùn)行階段清除空預(yù)器污堵物就需要盡量將污堵物中硫酸氫銨的含量盡量提高，降低硫酸銨的含量，從而依靠提高排煙溫度對(duì)空預(yù)器污堵進(jìn)行處理。

根據(jù)反應(yīng)方程式：

可以看出硫酸氫銨與硫酸銨生成條件的NH3/SO3摩爾比分別為1：1和2：1，而SO2轉(zhuǎn)化SO3的轉(zhuǎn)化率為1%左右，實(shí)際入口SO2濃度平均值為1100mg/Nm3折算SO3濃度為11.11 mg/Nm3，摩爾濃度為0.139mmol/Nm3，依照此數(shù)據(jù)可以計(jì)算出不同氨逃逸量情況下的主要反應(yīng)，氨逃逸量小于2.36 mg/Nm3的情況下，造成空預(yù)器污堵的物質(zhì)基本為可以通過升溫清除的硫酸氫銨，在氨逃逸量大于4.7 mg/Nm3時(shí)污堵物基本為硫酸銨，因此為了避免大量硫酸銨的生成需要對(duì)氨逃逸量進(jìn)行控制。

四、結(jié)論

通過對(duì)硫酸氫銨及硫酸銨理化性質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)世界情況可以得出以下結(jié)論：

1、造成空預(yù)器污堵的主要因素為硫酸銨及硫酸氫銨的混合作用。

2、由于溫度不同造成了兩種物質(zhì)在空預(yù)器軸向分布位置不同，依照此結(jié)論可以在機(jī)組大修階段空預(yù)器檢查時(shí)判斷造成空預(yù)器污堵的主要物質(zhì)成份。

3、根據(jù)反應(yīng)式的NH3/SO3摩爾比，可以指導(dǎo)運(yùn)行中氨逃逸的控制指標(biāo)，通過排煙溫度調(diào)整消除空預(yù)器的污堵情況。

4、按照硫酸氫銨的分解溫度制定空預(yù)器升溫的操作措施。

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