SCR煙氣脫硝氣相主體中硫酸銨鹽生成特性研究.pdf

1、選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是目前我國(guó)燃煤電廠大規(guī)模采用的氮氧化物(NOx)控制技術(shù)，但SCR反應(yīng)器在去除NOx的同時(shí)會(huì)生成硫酸銨((NH4)2SO4)、硫酸氫銨(NH4HSO4)等硫酸銨鹽顆粒物。已有研究主要以催化劑堵塞為目的研究硫酸銨鹽的生成機(jī)理，忽視了SCR煙氣脫硝氣相主體中硫酸銨鹽生成特性的研究。本論文以SCR脫硝氣相主體反應(yīng)生成硫酸銨鹽的特性為研究對(duì)象，首先進(jìn)行了HSC Chemistry熱力學(xué)理論計(jì)算，然后通過(guò)模擬SCR

2、脫硝氣相主體反應(yīng)試驗(yàn)裝置研究了SCR脫硝氣相主體中硫酸銨鹽細(xì)顆粒物排放特征，最后研究了沉積在催化劑表面的硫酸銨鹽分解遷移進(jìn)入氣相主體的機(jī)制，結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算與試驗(yàn)得到了SCR脫硝氣相主體中硫酸銨鹽的生成特性。全文得到的主要研究結(jié)果如下:
　　在正常負(fù)荷300-400℃，SCR脫硝反應(yīng)器氣相中NH3、SO3及H2O反應(yīng)只有(NH4)2SO4生成，NH4HSO4當(dāng)溫度降低時(shí)（約284℃，根據(jù)具體工況而定）才會(huì)生成，但由于(NH4)2SO

3、4在300℃以上熱不穩(wěn)定會(huì)分解成NH4HSO4，因此，SCR脫硝氣相主體中(NH4)2SO4及NH4HSO4同時(shí)存在。且NH3及SO3濃度的增加，會(huì)導(dǎo)致硫酸銨鹽生成溫度升高。
　　SCR氣相主體中的NH3一部分源于未吸附在催化劑表面的游離NH3，一部分源于NH3吸附后由于溫度升高而脫附的NH3。SO3來(lái)源于煙氣中SO2燃燒氧化及催化氧化，傅里葉紅外研究表明SO2在V2O5-WO3/TiO2催化劑表面首先會(huì)與V5+-OH發(fā)生反應(yīng)，生

4、成中間產(chǎn)物金屬硫酸鹽(VOSO4)進(jìn)而分解成SO3。SCR氣相主體中的NH3、SO3及H2O會(huì)反應(yīng)生成細(xì)顆粒物，成分主要為(NH4)2SO4，少量為NH4HSO4，多為長(zhǎng)方體顆粒物，粒徑主要分布在1μm以下。溫度是硫酸銨鹽生成的重要影響因素，400℃時(shí)幾乎沒(méi)有顆粒物生成，隨著溫度的降低，硫酸銨鹽顆粒物濃度逐漸增加，300℃時(shí)細(xì)顆粒物的數(shù)量濃度達(dá)到106個(gè)/cm3，質(zhì)量濃度達(dá)到102mg/m3。此外，生成的硫酸銨鹽細(xì)顆粒物濃度隨著停留時(shí)間

5、、SO3濃度、NH3/SO3及H2O含量在一定范圍內(nèi)的增加而升高，其中，生成的硫酸銨鹽的濃度與SO3濃度線性相關(guān)。
　　催化劑改變了(NH4)2SO4、NH4HSO4的分解行為，拓寬了它們的分解溫度窗口。催化劑上的NH4HSO4受熱在150℃左右部分先揮發(fā)進(jìn)入氣相，繼續(xù)升高溫度會(huì)發(fā)生明顯的兩步分解行為。而催化劑上的(NH4)2SO4受熱不揮發(fā)，直接經(jīng)四步分解，其中，脫氨提前并與NH4HNO4的脫NH3行為相重疊，且SO2的釋放被催