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硫酸氢氨在烟气脱硝中的危害及其解决方案

北极星环保网来源:攻城师小站 姜丰勇2019/10/8 9:08:33我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烟气脱硝 脱硝技术 SCR脱硝

北极星环保网讯:选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术是国内外烟气脱硝领域应用最广泛的技术。SCR脱硝装置具有结构简单、脱硝效率高、运行可靠、便于维护等优点。但是,在烟气脱硝的同时,催化剂还可以使部分烟气中SO2氧化生成SO3,SO3与SCR脱硝过程中未反应的氨(逃逸的氨)反应生成硫酸氢铵。硫酸氢铵是一种粘性很强的物质,会对催化剂床层和换热器造成极大危害,进而严重影响其使用寿命、增加运行成本。因此,研究硫酸氢铵的形成机理以及控制方法对消除或减轻SCR脱硝过程硫酸氢铵的不良影响具有重要意义。

1.SCR反应机理

SCR法是指在催化剂的作用下,还原剂(NH3或尿素等)有选择性地与烟气中的NOx反应并生成环境友好的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:

微信图片_20191008090625.jpg

2.硫酸氢氨生成机理

由于脱硝反应过程中会产生一定量的氨逃逸,实际生产运行中,脱硝烟气中部分SO2在催化剂的作用下转化为SO3,SO3和氨发生反应生成(NH4)2SO4和NH4HSO4。NH4HSO4是一种易冷凝沉积在空器换热元件表面的高粘性液态物质,极易粘附烟气中的飞灰颗粒,堵塞换热元件通道,增加空预器阻力并影响换热效果。

反应的化学方程式如下:

微信图片_20191008090556.jpg

当烟气中的SO3浓度高于氨逃逸浓度(通常要求SCR出口不大于3ppm)时,主要生成硫酸氢氨(ABS)。

3.硫酸铵盐特性

硫酸铵为无色透明斜方晶系结晶固体,熔点为230-280℃,加热到513℃以上完全分解成氨气、氮气、二氧化硫及水。因而,在低温催化剂和GGH换热器工作温度区间内硫酸铵主要为固体,硫酸铵对脱硝过程危害不大。

硫酸氢氨则是一种粘度极高的物质,熔点为147℃,沸点为350℃,在此温度区间内,为硫酸氢氨的熔融状态,处于液态的硫酸氢氨具有极强的粘性,当温度降至185℃以下时,烟气中已生成的气态硫酸氢铵会在空预器冷段的传热元件上凝固下来,造成空预器冷段积盐与结垢,进而影响空预器的正常运行。

4.硫酸氢氨的危害

催化剂及空预器堵塞物中主要是NH4HSO4为主的混合物,在空预器冷端结露生产具腐蚀性、粘粘性的液体,这种状态下烟气中的飞灰极易被NH4HSO4捕捉,积累在空预器蓄热片上,烟气中飞灰会进一步被吸附流通,形成恶性循环,经分析火电厂脱硝系统的投运是产生NH4HSO4的主要来源。

此外,除了空预器流通阻力大幅增加外,积灰中NH4HSO4具有很强的吸潮性,在空预器低温段会吸附大量的水蒸汽和硫酸,在蓄热元件的表面形成酸洗环境,对空预器造成严重的腐蚀,从而形成恶性循环,加剧空预器的堵塞情况。空预器是烟气与一、二次风的换热元件,即烟、风的共同通道,一旦空预器蓄热元件发生堵塞,轻则加大空预器的漏风率,增加引、送、一次风机的电耗;重则堵塞风道,扰动炉膛负压及燃烧工况,威胁机组的安全稳定运行。

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空预器堵塞情况

微信图片_20191008090512.jpg

SCR催化剂堵塞情况

延伸阅读:

SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵对锅炉及下游设备的影响分析

氨法脱硫工艺之硫酸铵回收法脱硫简述

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