空气预热器低温积灰生长特性及添加剂抑制积灰研究
发布时间：2022-02-14 11:21
我国的能源消费总量大,未来几年煤炭仍将作为最主要的燃料。燃煤电厂在运行中会产生多种污染物,造成各种环境问题,国家和政府也在不断加大对生态环境的治理力度。选择性催化还原法（Selective catalytic reduction,SCR）作为目前燃煤电厂控制NOx污染物排放的重要技术手段之一,具有烟气脱硝效率高、选择性好、稳定性强和设备运行维护成本低等诸多的优点,也是目前世界上应用最广泛的燃煤烟气脱硝技术。在燃煤电厂中,通过喷入氨气减少NOx排放的同时,会引起尾部烟道氨逃逸,这部分逃逸氨在一定温度下会与SO3形成硫酸氢铵（Ammonium bisulfate,ABS）,吸附飞灰颗粒后极易造成空气预热器的堵塞问题,给燃煤机组运行带来很大麻烦。因此研究空气预热器中的飞灰沉积生长特性和如何抑制脱除飞灰沉积对于优化空气预热器运行具有工程实践意义,对燃煤电厂运行也具有一定的指导作用。本文首先对ABS形成因素之一的SO3进行了制取测量试验,提出了改进的稀硫酸雾化加热制取法,并搭建了SO3的...
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年338个城市环境空气质量各级别天数比例[1]
浙江大学硕士学位论文第1章绪论3多机组都采用了有效手段进行脱硝改造。目前工业应用的脱硝技术主要有选择性催化还原法（Selectivecatalyticreduction，SCR）和选择性非催化还原法（Selectivenon-catalyticreduction，SNCR），其中SCR因其具有脱硝效率高、二次污染少、选择性好、运行稳定和成本低等优点而被普遍采用[3]，采用这种方法时通常将脱硝装置布置在省煤器后，将还原剂NH3通入脱硝装置中，在催化剂的作用下NH3很容易和NOx发生氧化还原反应，生成无害的N2和H2O[4]。但在使用SCR脱硝技术脱除氮氧化物的同时会生成SO3，SO3在烟气中具有极强的反应性，如图1.2所示，其在锅炉中形成到通过烟囱的出口（温度可能从>1000℃降至50℃）的过程中，可以转化为气相H2SO4，然后转化为硫酸[5]。燃煤锅炉中SO3的形成会对锅炉的性能和运行产生许多负面影响[6]，如设备的结垢和腐蚀、空气预热器的效率损失、烟气不透明度的增加以及PM2.5的形成等等。除此之外，在SCR脱硝过程中为了保持较高的脱硝效率，加入的NH3量通常都会超过其与NOx等摩尔比反应的理论值，导致过量的NH3没有参与反应后随着烟气“逃出”脱硝反应器，产生了“氨逃逸”现象[4][7]。逃逸的NH3会很容易与SO3反应，生成粘性很强的液相硫酸氢铵（Ammoniumbisulfate,ABS），吸附煤灰颗粒不断沉积，很容易导致SCR催化剂和空气预热器堵塞，增加空气预热器的阻力。总之，目前大气污染物排放治理迫在眉睫，污染物排放造成的一系列问题也亟待解决，在这样的背景下，了解和研究大气污染物的形成和控制显得尤为重要。图1.2燃煤电厂中的SO3迁移和转化过程[5]
浙江大学硕士学位论文第1章绪论8图1.3控制冷凝法示意图[5]1.3.2盐吸收法盐吸收法利用氯化物（NaCl，KCl，CaCl2等）吸收烟气中的SO3/H2SO4，将烟气通入装有固体盐的反应管，管中的氯化物将会与SO3/H2SO4反应，最后生成硫酸盐或硫酸氢盐。采样完毕后，将固体盐溶于去离子水中，通过测量溶液中的硫酸根离子浓度来计算得到烟气中SO3的浓度。盐吸收法的原理示意图如图1.4所示[5]。Vainio等[29]利用盐吸收法使用NaCl、KCl、K2CO3和CaCl2这四种盐来吸收气态的SO3/H2SO4，从而来评估这四种盐的吸收效果。结果发现测试的这四种盐都能够有效吸收烟气中的H2SO4，SO2对NaCl和KCl测量结果没有明显的影响，NaCl和KCl的吸收效果相较于其余两种要更好。但K2CO3和CaCl2会吸收大量的SO2，测量结果偏高。Fleig等[30]研究发现盐吸收法与控制冷凝法的测量结果相近，并且在空气燃烧和富氧燃料条件下都是适用的。与控制冷凝法相比，盐吸收法虽然更经济、更简便，但受操作条件等的影响，盐吸收法的测量精度有待提高，目前还未被广泛使用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]火电厂脱硝逃逸氨对脱硫系统及环境影响分析研究[J]. 马文杰,孙道华. 环境科技. 2019(05)
[2]工业尾气SCR脱硝技术研究进展[J]. 蔡霓,石君君,唐俊勋,林洁玲,詹晓桐. 广州化工. 2019(18)
[3]我国燃煤大气污染物控制现状及对策研究[J]. 王永英. 煤炭经济研究. 2019(08)
[4]燃煤锅炉烟气侧换热表面的积灰机制及影响因素[J]. 陈自勇,程旻,廖强,丁玉栋,朱恂,付乾,张俊楠,赵偲妍. 中国电机工程学报. 2019(05)
[5]NH3和SO3对硫酸氢铵和硫酸铵生成的影响[J]. 杨建国,杨炜樱,郑方栋,赵虹. 燃料化学学报. 2018(01)
[6]燃煤电厂烟气中SO3控制技术及测试方法探讨[J]. 李小龙,段玖祥,李军状,张文杰. 环境工程. 2017(05)
[7]SCR脱硝副产物硫酸氢铵与空预器中飞灰反应特性[J]. 马双忱,邓悦,吴文龙,张立男,柴峰,陈凡,韩停停,孙盼盼. 环境工程学报. 2016(11)
[8]空气预热器硫酸氢铵积灰的数值研究[J]. 罗闽,赵伶玲,李偲宇. 动力工程学报. 2016(11)
[9]燃煤脱硝机组空气预热器蓄热片表面飞灰沉积板结机理研究[J]. 刘建民,陈国庆,黄启龙,蔡培,李永生. 中国电机工程学报. 2016(S1)
[10]SCR脱硝过程中硫酸氢铵形成特性实验研究[J]. 马双忱,邓悦,吴文龙,张立男,马京香,张小霓. 动力工程学报. 2016(02)
博士论文
[1]劣质煤积灰结渣的可视化研究及其在富氧条件下的烧结特性研究[D]. 周斌.浙江大学 2015
硕士论文
[1]烟气脱硝前流场优化与废弃SCR催化剂无害化处理的研究[D]. 国旭涛.浙江大学 2018
[2]SCR脱硝烟气中硫酸氢铵的生成机理研究[D]. 郑方栋.浙江大学 2017
[3]SCR脱硝过程中硫酸氢铵的形成机理与调控[D]. 邓悦.华北电力大学 2016
[4]CFB富氧燃烧气氛下飞灰的沉积试验及沉积过程模拟[D]. 蔡永铁.哈尔滨工业大学 2014
[5]脱硝过程伴生硫酸氢氨对于烟气灰颗粒性质影响的实验研究[D]. 梁登科.山东大学 2014
[6]烟气中SO3测试技术及其应用研究[D]. 张悠.浙江大学 2013
[7]钙基吸收剂脱除燃煤烟气中SO3的研究[D]. 陈朋.山东大学 2011
[8]湿式静电除雾器脱除烟气中酸雾的试验研究[D]. 闫君.山东大学 2010
本文编号：3624458
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年338个城市环境空气质量各级别天数比例[1]
浙江大学硕士学位论文第1章绪论3多机组都采用了有效手段进行脱硝改造。目前工业应用的脱硝技术主要有选择性催化还原法（Selectivecatalyticreduction，SCR）和选择性非催化还原法（Selectivenon-catalyticreduction，SNCR），其中SCR因其具有脱硝效率高、二次污染少、选择性好、运行稳定和成本低等优点而被普遍采用[3]，采用这种方法时通常将脱硝装置布置在省煤器后，将还原剂NH3通入脱硝装置中，在催化剂的作用下NH3很容易和NOx发生氧化还原反应，生成无害的N2和H2O[4]。但在使用SCR脱硝技术脱除氮氧化物的同时会生成SO3，SO3在烟气中具有极强的反应性，如图1.2所示，其在锅炉中形成到通过烟囱的出口（温度可能从>1000℃降至50℃）的过程中，可以转化为气相H2SO4，然后转化为硫酸[5]。燃煤锅炉中SO3的形成会对锅炉的性能和运行产生许多负面影响[6]，如设备的结垢和腐蚀、空气预热器的效率损失、烟气不透明度的增加以及PM2.5的形成等等。除此之外，在SCR脱硝过程中为了保持较高的脱硝效率，加入的NH3量通常都会超过其与NOx等摩尔比反应的理论值，导致过量的NH3没有参与反应后随着烟气“逃出”脱硝反应器，产生了“氨逃逸”现象[4][7]。逃逸的NH3会很容易与SO3反应，生成粘性很强的液相硫酸氢铵（Ammoniumbisulfate,ABS），吸附煤灰颗粒不断沉积，很容易导致SCR催化剂和空气预热器堵塞，增加空气预热器的阻力。总之，目前大气污染物排放治理迫在眉睫，污染物排放造成的一系列问题也亟待解决，在这样的背景下，了解和研究大气污染物的形成和控制显得尤为重要。图1.2燃煤电厂中的SO3迁移和转化过程[5]
浙江大学硕士学位论文第1章绪论8图1.3控制冷凝法示意图[5]1.3.2盐吸收法盐吸收法利用氯化物（NaCl，KCl，CaCl2等）吸收烟气中的SO3/H2SO4，将烟气通入装有固体盐的反应管，管中的氯化物将会与SO3/H2SO4反应，最后生成硫酸盐或硫酸氢盐。采样完毕后，将固体盐溶于去离子水中，通过测量溶液中的硫酸根离子浓度来计算得到烟气中SO3的浓度。盐吸收法的原理示意图如图1.4所示[5]。Vainio等[29]利用盐吸收法使用NaCl、KCl、K2CO3和CaCl2这四种盐来吸收气态的SO3/H2SO4，从而来评估这四种盐的吸收效果。结果发现测试的这四种盐都能够有效吸收烟气中的H2SO4，SO2对NaCl和KCl测量结果没有明显的影响，NaCl和KCl的吸收效果相较于其余两种要更好。但K2CO3和CaCl2会吸收大量的SO2，测量结果偏高。Fleig等[30]研究发现盐吸收法与控制冷凝法的测量结果相近，并且在空气燃烧和富氧燃料条件下都是适用的。与控制冷凝法相比，盐吸收法虽然更经济、更简便，但受操作条件等的影响，盐吸收法的测量精度有待提高，目前还未被广泛使用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]火电厂脱硝逃逸氨对脱硫系统及环境影响分析研究[J]. 马文杰,孙道华. 环境科技. 2019(05)
[2]工业尾气SCR脱硝技术研究进展[J]. 蔡霓,石君君,唐俊勋,林洁玲,詹晓桐. 广州化工. 2019(18)
[3]我国燃煤大气污染物控制现状及对策研究[J]. 王永英. 煤炭经济研究. 2019(08)
[4]燃煤锅炉烟气侧换热表面的积灰机制及影响因素[J]. 陈自勇,程旻,廖强,丁玉栋,朱恂,付乾,张俊楠,赵偲妍. 中国电机工程学报. 2019(05)
[5]NH3和SO3对硫酸氢铵和硫酸铵生成的影响[J]. 杨建国,杨炜樱,郑方栋,赵虹. 燃料化学学报. 2018(01)
[6]燃煤电厂烟气中SO3控制技术及测试方法探讨[J]. 李小龙,段玖祥,李军状,张文杰. 环境工程. 2017(05)
[7]SCR脱硝副产物硫酸氢铵与空预器中飞灰反应特性[J]. 马双忱,邓悦,吴文龙,张立男,柴峰,陈凡,韩停停,孙盼盼. 环境工程学报. 2016(11)
[8]空气预热器硫酸氢铵积灰的数值研究[J]. 罗闽,赵伶玲,李偲宇. 动力工程学报. 2016(11)
[9]燃煤脱硝机组空气预热器蓄热片表面飞灰沉积板结机理研究[J]. 刘建民,陈国庆,黄启龙,蔡培,李永生. 中国电机工程学报. 2016(S1)
[10]SCR脱硝过程中硫酸氢铵形成特性实验研究[J]. 马双忱,邓悦,吴文龙,张立男,马京香,张小霓. 动力工程学报. 2016(02)
博士论文
[1]劣质煤积灰结渣的可视化研究及其在富氧条件下的烧结特性研究[D]. 周斌.浙江大学 2015
硕士论文
[1]烟气脱硝前流场优化与废弃SCR催化剂无害化处理的研究[D]. 国旭涛.浙江大学 2018
[2]SCR脱硝烟气中硫酸氢铵的生成机理研究[D]. 郑方栋.浙江大学 2017
[3]SCR脱硝过程中硫酸氢铵的形成机理与调控[D]. 邓悦.华北电力大学 2016
[4]CFB富氧燃烧气氛下飞灰的沉积试验及沉积过程模拟[D]. 蔡永铁.哈尔滨工业大学 2014
[5]脱硝过程伴生硫酸氢氨对于烟气灰颗粒性质影响的实验研究[D]. 梁登科.山东大学 2014
[6]烟气中SO3测试技术及其应用研究[D]. 张悠.浙江大学 2013
[7]钙基吸收剂脱除燃煤烟气中SO3的研究[D]. 陈朋.山东大学 2011
[8]湿式静电除雾器脱除烟气中酸雾的试验研究[D]. 闫君.山东大学 2010
本文编号：3624458
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