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燃煤锅炉烟气脱硝空预器阻塞原因分析及其解决方案

北极星环保网来源:黑龙江科技信息 马罗宁 等2019/4/24 10:19:00我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烟气脱硝 SCR技术 空预器阻塞

北极星环保网讯:为满足超低排放改造要求,国内燃煤电厂在脱硝反应器内更换或加装了新催化剂。在脱硝装置投运初期,部分出现了空预器堵塞的情况,并且有愈发严重的趋势,通过某电厂实际案例,分析得出:过量喷氨和喷氨不均匀会生成过量的硫酸氢铵(ABS),从而导致硫酸氢铵和飞灰混合,粘附在空预器元件表面,堵塞空预器。对此,结合实际情况,采取一些措施如:减少喷氨,流场优化试验,加强空预器清灰,有效解决了空预器的阻塞问题。

选择性催化还原(SCR,Selective Catalytic Reduction)技术在20世纪70年代后期先由日本应用在工业锅炉和电厂锅炉上,欧洲从1985年开始引进SCR技术。美国从1959年就开始研究SCR技术,直到80年代后期才发展到工业应用上来。

SCR技术的原理是通过还原剂(例如NH3),在适当的温度,并有催化剂存在的条件下把NOx转化为空气中天然含有的氮气(N2)和水(H2O)由于技术的成熟和较高的脱硝率,SCR技术已经成为国际上电厂烟气脱硝的主流技术。随着国家对环保要求的日益提高,SCR技术在我国已逐步开始大规模推广应用。

2015年12月,国务院下达了一项治理雾霾的“硬任务”:在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的,要坚决淘汰关停。

超低排放是通过多污染物高效协同控制技术,使燃煤机组的大气主要污染物排放标准低于我国现行的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)这一法定标准,而接近或达到天然气燃气机组的排放标准。

表1 超低排放改造要求

QQ截图20190424101133.jpg

1硫酸氢铵的生成机理

在SCR系统脱硝过程中,烟气再通过SCR催化剂时,将进一步强化SO2→SO3的转化,形成更多的SO3。在脱硝过程中,由于NH3的逃逸是客观存在的,它在空气预热器中下层处形成硫酸氢铵。运行经验和热力学分析都表明,硫酸氢铵(Ammonium bisulfate)的形成取决于反应物的浓度和它们的比例。

主要反应式如下:

QQ截图20190424101144.jpg

硫酸氢铵的形成量随着NH3浓度的增加而增加,高SO3/NH3摩尔比将促进硫酸氢铵的形成及其在空预器上的沉积。硫酸氢铵在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。对于燃煤机组,烟气中飞灰含量较高,硫酸氢铵在146-207℃温度范围内为液态。

液态硫酸氢铵的形成同时依赖于温度,当烟气中温度略低于液态硫酸氢铵的初始形成温度时,即开始形成。气态或颗粒状硫酸氢铵会随着烟气流经空气预热器,不会对预热器有影响,而液态硫酸氢铵捕捉飞灰能力强,会与烟气中的烟尘粒子结合,附着于预热器传热元件上形成熔盐状的机会,造成预热器堵灰、腐蚀等,空预器流通截面减小、阻力增加、换热元件的换热效率下降,进而影响预热器的换热及机组的正常运行。硫酸氢铵的反应速率主要与温度、烟气中的NH3、SO3及H2O浓度有关。

延伸阅读:

SCR法烟气脱硝改造后基硫酸氢铵造成的空预器堵塞治理实践

燃煤电厂SCR脱硝装置投运后空预器堵塞的在线解决方法

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