SCR脱硝过程硫酸氢铵的生成和设备改造

背景技术

随着电站锅炉超低排放技术的逐步推广应用，选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术被公认为效果最佳的控制NO_x排放的技术，其具有脱硝效率高、运行稳定可靠、维护简单方便等优点。但是，在烟气经过SCR反应器时，其中的SCR催化剂会催化氧化部分烟气中的SO₂，生成的SO₃会与脱硝过程中逃逸的(未反应的)NH₃反应生成硫酸氢铵(ABS)。硫酸氢铵具有黏性、腐蚀性和吸湿性，在固体状态很难被去除，在150~220℃温度范围内，它是一种高黏性液态物质，极易冷凝黏附在SCR催化剂尾端、以及空预器换热表面，并黏附烟气中的飞灰颗粒，堵塞换热通道，导致SCR催化剂失去活性，空预器等因流通截面积减少，引起压强增大，换热效率降低，严重时还可能影响设备安全。因此，依据硫酸氢铵的形成机理，研究如何有效减少SCR烟气脱硝过程中硫酸氢铵的形成对于燃煤电站脱硝改造具有十分重要的意义。

反应机理

在SCR脱硝系统NO_x还原过程中, 在钒钛系催化剂表面，烟气中一部分SO₂会由于催化剂的催化氧化作用与O₂反应生成SO₃和H₂SO₄，并会进一步与喷入的氨反应，在催化剂的表面形成硫酸氢铵(NH₄HSO₄)。

硫酸氢铵的危害

通常情况下，硫酸氢铵的熔点为147℃，在烟气中主要是以液滴的形式存在。具有强黏性的会吸附烟气中的飞灰，然后黏结在物体表面。硫酸氢铵的沉积首先发生在SCR催化剂中，会堵塞SCR催化剂，导致其效率降低。如果运行温度长期较低，导致硫酸氢铵不断沉积在催化剂中，将会使催化剂逐渐失去活性。因此，当催化剂内出现硫酸氢铵导致的积灰，应增加吹灰频率，减少硫酸氢铵沉积。硫酸氢铵在空预器内的沉积会带来热效率损失，甚至是影响设备的运行安全。空预器冷段的温度较低，会促使烟气中已生成的气态硫酸氢铵冷凝、沉积，逐渐造成空预器出现结垢、堵塞、阻力增加的问题，显著影响空预器的效率。如果氨逃逸量增加到3μL/L，空预器运行半年后其阻力增加约50%。因此，需要对空预器采取相应的措施以减少硫酸氢铵的影响。

改造方法

硫酸氢铵主要在空预器的冷段部分会有较大的影响，受到温度降低的影响会转变为固体，然后吸附灰尘、堵塞空预器，影响空预器的正常运行。因此，可以对空预器进行适当的改造，配合合理的吹灰方式控制硫酸氢铵的影响：

1)空预器传热元件表面的光洁度会在一定程度上影响硫酸氢铵的沉积，可以结合考虑设备成本，适当提高元件表面的光洁度。

2)将所使用的吹灰器改为双介质(蒸汽、高压水)吹灰器，适当提高吹灰频率。

3)由于空预器中温段和低温段的温度处于产生硫酸氢铵堵塞的温度区间，为了减少硫酸氢铵的冷凝、沉积，可以将传统的低温冷段和中温段合并。

参考文献

[1]张占成. SCR脱硝过程硫酸氢铵形成及堵塞机理分析[J]. 现代工业经济和信息化,2017,7(5):42-44. DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2017.05.18.