浅析SCR脱硝对空预器堵塞的影响及控制策略

1.5空预器蓄热元件清理方法

空预器解体检修后，按无脱硝系统运行时的空预器清理方案，一般是组织人员进行手工清理。由于无脱硝系统发生空预器积灰堵塞，均为干灰，人工用钢丝刷等清理较为方便。但由脱硝系统运行后，空预器堵塞物含硫酸氢氨，质地坚硬，人工采用电动钢丝头清理仍非常困难，现场处理经验表明，清理一片蓄热元件需45分钟，不采取措施将严重拖延大修进度。

现场通过用工业冲洗浸泡的方法仍不能提高清理速度，后采用化学溶液浸泡后，将元件盒解包，再用高压水枪冲洗的方法，才有效解决清理的问题。经化学清洗后，冷端蓄热元件均得到彻底清理。

2硫酸氢氨的性质及生成条件

在通常运行温度下，硫酸氢氨的露点为147℃，其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。液态的硫酸氢氨是一种粘性很强的物质，在烟气中会粘附飞灰。

SCR法是指在催化剂的作用下，还原剂(NH3)有选择性地与烟气中的NOx反应并生成对环境无污染的N2和H2O。在以氨为还原剂的典型SCR反应条件下，其主要反应为：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O(1)

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O(2)

2.1硫酸氢氨的形成过程

由于锅炉烟气中存在SO2等气体，催化剂中的活性成分钒在催化降解NOx的过程中，也会对SO2的氧化起到一定的催化作用，SO2的氧化率随活性组分V2O5含量的增加而上升，其反应式如下：

V2O5+SO2＝V2O4+SO3(3)

据统计，约1%的来自锅炉的SO2将转化为SO3，二者之间的转化是温度的函数，随着温度的升高SO2的氧化率增加。实践经验表明：对于给定的SO2浓度和温度，就实际生成的SO3量而言，SO3的生成率几乎不变。

在脱硝过程中由于氨的不完全反应，SCR烟气脱硝过程发生氨逃逸是必然的，并且氨逃逸随时间会发生变化，氨逃逸率主要取决于以下因素：

(1)注入氨流量分布均匀情况；

(2)设定的NH3/NOx摩尔比；

(3)催化剂堵塞情况；

(4)催化剂老化情况。

反应生成的SO3进一步同烟气中逃逸的氨反应，生成硫酸氢氨或硫酸氨，其反应如下：

NH3+SO3+H2O＝NH4HSO4(4)

2NH3+SO3+H2O＝(NH4)2SO4(5)

2.2硫酸氢氨形成的影响因素

运行经验和热力学分析都表明，硫酸氢氨的形成取决于反应物的浓度和它们的比例。硫酸氢氨的形成量随NH3浓度的增加而增加，高SO3/NH3摩尔比将促进硫酸氢氨的形成及其在空预器上的沉积。硫酸氢氨的形成同时依赖于温度，当烟气温度略低于硫酸氢氨的初始形成温度时，硫酸氢氨即开始形成。当烟气温度下降到低于硫酸氢氨形成的初始温度25℃时，硫酸氢氨形成反应可完成95%。硫酸氢氨的确切形成区域取决于初始形成温度和空预器温度，并在空预器轴向上下波动。

2.2.1、NH3/SO3摩尔比

硫酸氢氨对硫酸氨的形成起到促进的作用，同时硫酸氨也能对硫酸氢氨的形成起到一定的促进作用。当NH3/SO3摩尔比大于2时，主要形成硫酸氨，在空预器的运行温度范围硫酸氨为干燥固体粉末，对空预器影响很小，而硫酸氢氨是一种粘性很强的物质，很容易在空预器沉积，并促使大量飞灰附着于空预器，从而影响其传热性能，增大其阻力。因此，正常氨逃逸率按2μL/L，入炉煤硫份0.75%，SO3转化率按1%考虑，烟气中的SO3含量约为5.04μL/L，NH3/SO3摩尔比仅为0.4，即摩尔比远小于2，因此，随逃逸的氨和入炉煤硫份的增加，空预器中沉积的硫酸氢氨也增加。

2.2.2、NH3和SO3浓度乘积

影响硫酸氢氨形成的另一重要因素是NH3和SO3浓度的乘积。以往认为如果氨逃逸量在2μL/L以下将不会形成硫酸氢氨，然而事实上在足够高的SO3烟气浓度下即使1μL/L的氨逃逸量仍可形成硫酸氢氨。而且，随着NH3和SO3浓度乘积的升高，硫酸氢氨的露点温度升高，使得空预器发生硫酸氢氨沉积的范围进一步加大。

随锅炉运行负荷变化，会导致通过催化剂的烟气量、温度、烟气流速等发生变化，从而对硫酸氢氨的形成产生影响：在锅炉满负荷(MCR)运行时，催化剂区域温度较高，流场也较为均匀，硫酸氢氨的形成可能降低；反之，随着锅炉运行负荷的降低，烟气流量降低，催化剂区域温度降低，硫酸氢氨的形成可能增加。

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