硫酸氫氨在煙氣脫硝中的危害及其解決方案

硫酸氫氨氣脫硝中的危害及其解決方案選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是國內(nèi)外煙氣脫硝領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。SCR脫硝裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、脫硝效率高、運行可靠、便于維護(hù)等優(yōu)點。但是，在煙氣脫硝的同時，催化劑還可以使部分煙氣中SO2氧化生成SO3，SO3與SCR脫硝過程中未反應(yīng)的氨（逃逸的氨）反應(yīng)生成硫酸氫銨。硫酸氫銨是一種粘性很強的物質(zhì)，會對催化劑床層和換熱器造成極大危害，進(jìn)而嚴(yán)重影響其使用壽命、增加運行成本。因此，研究硫酸氫銨的形成機理以及控制方法對消除或減輕SCR脫硝過程硫酸氫銨的不良影響具有重要意義。scr反應(yīng)機aSCR法是指在催化劑的作用下，還原劑（NH3或尿素等）有選擇性地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成環(huán)境友好的N2和H2O。在以氨為還原劑的典型SCR反應(yīng)條件下，其主要反應(yīng)為：4NH,4-4N0+ +6HQ⑴4NF,十6ND—5M+6H20 （2>8N1-13+6N（）l7N]+12Pf?Oi沈第叫步硫酸氫氨生成機a由于脫硝反應(yīng)過程中會產(chǎn)生一定量的氨逃逸，實際生產(chǎn)運行中，脫硝煙氣中部分SO2在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為SO3，SO3和氨發(fā)生反應(yīng)生成(NH4)2SO4和NH4HSO4。NH4HSO4是一種易冷凝沉積在空器換熱元件表面的高粘性液態(tài)物質(zhì)，極易粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞換熱元件通道，增加空預(yù)器阻力并影響換熱效果。反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：NH：汁SOr+凡。-*NH4HSO42NHS+S。：什Hn0t(NH山30乎網(wǎng)當(dāng)煙氣中的SO3濃度高于氨逃逸濃度(通常要求SCR出口不大于3ppm)時，主要生成硫酸氫氨(ABS)。硫酸銨鹽特性硫酸銨為無色透明斜方晶系結(jié)晶固體，熔點為230-280^，加熱到513°C以上完全分解成氨氣、氮氣、二氧化硫及水。因而，在低溫催化劑和GGH換熱器工作溫度區(qū)間內(nèi)硫酸銨主要為固體，硫酸銨對脫硝過程危害不大。硫酸氫氨則是一種粘度極高的物質(zhì)，熔點為147C，沸點為350C,在此溫度區(qū)間內(nèi)，為硫酸氫氨的熔融狀態(tài)，處于液態(tài)的硫酸氫氨具有極強的粘性，當(dāng)溫度降至185C以下時，煙氣中已生成的氣態(tài)硫酸氫銨會在空預(yù)器冷段的傳熱元件上凝固下來，造成空預(yù)器冷段積鹽與結(jié)垢，進(jìn)而影響空預(yù)器的正常運行。硫酸氯氨的危害催化劑及空預(yù)器堵塞物中主要是NH4HSO4為主的混合物，在空預(yù)器冷端結(jié)露生產(chǎn)具腐蝕性、粘粘性的液體，這種狀態(tài)下煙氣中的飛灰極易被NH4HSO4捕捉，積累在空預(yù)器蓄熱片上，煙氣中飛灰會進(jìn)一步被吸附流通，形成惡性循環(huán)，經(jīng)分析火電廠脫硝系統(tǒng)的投運是產(chǎn)生NH4HSO4的主要來源。此外，除了空預(yù)器流通阻力大幅增加外，積灰中NH4HSO4具有很強的吸潮性，在空預(yù)器低溫段會吸附大量的水蒸汽和硫酸，在蓄熱元件的表面形成酸洗環(huán)境，對空預(yù)器造成嚴(yán)重的腐蝕，從而形成惡性循環(huán)，加劇空預(yù)器的堵塞情況?？疹A(yù)器是煙氣與一、二次風(fēng)的換熱元件，即煙、風(fēng)的共同通道，一旦空預(yù)器蓄熱元件發(fā)生堵塞，輕則加大空預(yù)器的漏風(fēng)率，增加引、送、一次風(fēng)機的電耗;重則堵塞風(fēng)道，擾動爐膛負(fù)壓及燃燒工況，威脅機組的安全穩(wěn)定運行?？疹A(yù)器堵塞情況SCR催化劑堵塞情況預(yù)防處理措施控制NH4HSO4的生成，造成NH4HSO4生成的主要原因是脫硝系統(tǒng)的氨逃逸，因此為了防止空預(yù)器堵塞，必須控制脫硝反應(yīng)的氨逃逸，控制噴氨量，優(yōu)化脫硝反應(yīng)器流場分布，使反應(yīng)器內(nèi)的氮氧化物分布均衡，各區(qū)域噴氨分布相對固定，保持NOX分布均衡，才能避免局部過噴氨。同時，只有避免脫硝系統(tǒng)出口的NOX濃度過低，才能避免整體過噴氨。對空預(yù)器換熱元件進(jìn)行高壓水沖洗，解決NH4HSO4粘灰堵塞空預(yù)器的問題，沖洗過程中保證沖洗質(zhì)量，確保高壓沖洗水穿透3層蓄熱元件由熱端射出，沖洗完成后進(jìn)行透光率驗收，空預(yù)器蓄熱元件表面清洗干凈并見金屬光澤，無損壞腐蝕現(xiàn)象；所有元件通透、透光；透光率達(dá)95%以上為合格。對空預(yù)器換熱元件進(jìn)行改造，一般空預(yù)器元件由高、中、低溫?fù)Q熱元件構(gòu)成，硫酸氫氨沉積溫度正好處于空預(yù)器內(nèi)部溫度區(qū)間，在中、低溫段換熱元件接縫處的硫酸氫氨，吸附飛灰后加劇空預(yù)器換熱元件的堵塞和腐蝕，考慮將高、中、低溫段合并改為高、低溫段。同時，考慮換熱效率和防堵塞性能，換熱元件易采用大波紋形，更便于吹灰疏通，在低溫段采用鍍搪瓷換熱元件，使換熱元件表面光潔度和防腐蝕性能得以提高。⑶對SCR脫硝反應(yīng)器的煙氣流場進(jìn)行優(yōu)化，保證SCR脫硝反應(yīng)器內(nèi)部流場的分布均勻性，通常在脫硝反應(yīng)器中設(shè)置導(dǎo)流板，使反應(yīng)器內(nèi)部煙氣流速均勻，保證SCR系統(tǒng)的脫硝效率、氨逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率及系統(tǒng)阻力降的性能。加強空預(yù)器吹灰管理，在鍋爐運行過程中保證吹灰質(zhì)量，根據(jù)空預(yù)器實際差壓變化的情況，合理調(diào)整吹灰頻次及強度。嚴(yán)格入爐煤的管理，使入爐煤灰分、硫分控制在規(guī)定范圍內(nèi)，防止高灰分、高硫分煤大量入爐，加劇空預(yù)器堵灰；