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2.3SO2/SO3转化率
催化剂中的V2O5不仅是重要的活性成分,具有较高的脱硝效率,但同时也能促进SO2向SO3转化,SO2/SO3转化率与温度的关系如图3所示。当烟气温度降低到232℃以下且有水蒸气存在时,SO3会与喷入的NH3反应生成硫酸铵,沉积在催化剂表面,造成催化剂堵塞。当烟气通过空气预热器被冷却,温度降至110℃以下时,SO3与水反应全部生成H2SO4,烟气中的H2SO4蒸汽浓度是影响烟气酸露点的决定因素之一,即使其含量很少,烟气酸露点也会急剧上升。当温度降低到酸露点以下时,就会有硫酸液滴析出,造成空气预热器的冷端受热面结露、腐蚀、堵灰。SCR装置中SO2/SO3转化率一般限制在1%以下。
目前,通常去除SO3的方法是将氢氧化钙或氢氧化镁配置成浆液,喷入炉膛上部的不同温度区域。SO3与钙、镁反应生成硫酸盐,与飞灰一起在除尘装置中被除去。炉内喷钙、镁对SCR的SO3的转化率无影响,它的优点是能有效的降低SCR人口烟气中SO3的浓度,降低烟气酸露点;避免催化剂砷中毒;改善锅炉低负荷时SCR催化剂的操作性能,降低后续设备的腐蚀。
2.4NH3的逃逸
在SCR系统中,催化剂是分层布置的,而NH3的泄漏是由于分布不均造成的。当SCR反应器内多余的未参加反应的NH3与SO3的体积浓度比超过2∶1时,在水蒸气的作用下生成NH4HSO4。NH4HSO4是一种粘附性很强并具有较强腐蚀性的物质,具有极强的吸附性,造成大量灰分沉降在空预器换热元件表面和卡在层间,引起堵塞,使空预器阻力上升。同时NH3过剩导致了飞灰化学性质发生了改变,飞灰质量变差,再利用性降低,运行成本提高。在SCR装置中,NH3的逃逸一般控制在3ppm以下。
为了使SCR脱硝效率达到最高,同时使氨逃逸量控制在最低水平,其技术关键是如何精确控制与调节SCR反应器入口烟气速度分布和烟气中NH3/NOx摩尔比的分布。由于SCR反应器烟道的复杂性,在保证催化剂入口截面气体速度均匀性方面通常采取在烟道转向处加装导流板与扰流柱的方法;在保证NH3/NOx摩尔比的分布均匀方面,需要采用覆盖整个烟道截面的网格型多组喷嘴设计,把氨与空气的混合物均匀地喷射到烟气中,并采用多组阀门以尽量单独控制各喷嘴的喷氨量,工程中常采用氨喷射格栅(AIG)。
结论
SCR选择性催化还原脱硝方法在国际上已经发展成熟,并已成功运用到大型燃煤电站中,而我国在烟气脱硝技术应用方面刚刚起步。随着新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)的应用以及我国对NOx排放的新政策的出台,SCR技术必将在我国NOx排放控制方面得到广泛应用。SCR烟气脱硝系统性能与锅炉设计、燃烧系统与燃用煤种以及锅炉运行条件、特别是与催化剂性能密切相关,为了保证系统运行的安全稳定,必须选择合适的反应器均流结构,严格控制催化还原反应的温度,加强催化剂的维护,以获得较好的社会和经济效益。
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