SCR脫硝煙氣中硫酸氫銨的生成機(jī)理研究.pdf

1、氮氧化物（NOx）是燃煤鍋爐的主要大氣污染物之一，對(duì)環(huán)境以及人體健康有多重危害。選擇性催化還原法（SCR）是脫除燃煤煙氣中NOx的主要方法。隨著煙氣溫度的下降，未反應(yīng)完全的還原劑NH3易與煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸氫銨。液態(tài)硫酸氫銨具有極強(qiáng)的粘性以及腐蝕性，凝結(jié)在空氣預(yù)熱器表面并不斷捕捉飛灰，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器的積灰、堵塞和腐蝕。當(dāng)前燃煤機(jī)組的超低污染物排放技術(shù)不斷推廣，其中增加一層SCR催化劑是進(jìn)一步脫除NOx的主要途徑，不僅增加SO3濃

2、度，且隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，催化劑老化失活，氨逃逸濃度也會(huì)上升，進(jìn)一步增加硫酸氫銨的生成量，加劇空氣預(yù)熱器的積灰堵塞現(xiàn)象。因此本文研究脫硝煙氣中硫酸氫銨的生成機(jī)理，為空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供理論依據(jù)。
　　本文先從化學(xué)熱力學(xué)的角度計(jì)算NH3和SO3反應(yīng)過(guò)程中吉布斯自由能的變化，并判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。研究表明，由于SO3易與H2O反應(yīng)生成H2SO4，煙氣中SO3更多地以H2SO4形式反應(yīng)生成硫酸氫銨，且SO3和NH3反應(yīng)更易生成硫

3、酸銨。
　　在硫酸氫銨沉積溫度的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，NH3和SO3對(duì)沉積溫度有相同的影響。在實(shí)驗(yàn)的濃度積Φ[NH3]·Φ[SO3]范圍內(nèi)（20~1000μL2·L-2），硫酸氫銨的沉積溫度與反應(yīng)物濃度積的對(duì)數(shù)呈線性正相關(guān)關(guān)系，沉積溫度的變化范圍在225~251℃之間。在相同濃度積的情況下，摩爾比（NH3/SO3）偏離1:1時(shí)，硫酸氫銨的沉積溫度略有上升。
　　隨著煙溫的越低，硫酸氫銨/硫酸銨生成率不斷增加。SO3和NH3濃度的增

4、加導(dǎo)致硫酸氫銨的生成率上升；NH3濃度的增加導(dǎo)致硫酸銨的生成率增加，而SO3濃度增加則導(dǎo)致硫酸銨生成率的下降。
　　根據(jù)分析結(jié)果推斷硫酸氫銨的生成進(jìn)度由反應(yīng)平衡控制，不考慮硫酸氫銨狀態(tài)，反應(yīng)平衡常數(shù)K1在各溫度下數(shù)據(jù)集中性都較好，隨著溫度的下降，lgK1在120～200℃和200～260℃兩個(gè)溫度區(qū)間基本呈線性增加，且高溫段增加速度更快。根據(jù)硫酸氫銨完全凝結(jié)假設(shè)的反應(yīng)平衡常數(shù)集中性較好，lgK11在120～220℃之間隨著溫度的下