基于硫酸氢铵生成与分解机理的全负荷脱硝技术研究

发布时间：2020-04-04 23:19

【摘要】：氮氧化物会对人体和环境造成严重影响,随着经济的快速发展,国家对污染控制要求的也不断提高,国家环保总局已对燃煤电站锅炉氮氧化物(NO_x)的排放做出了限制。选择性催化还原法(SCR)是目前应用最多的烟气脱硝技术,而催化剂则是SCR脱硝系统的核心。由于超低排放的提出,在更低负荷下投运脱硝系统成为必然趋势,但在SCR脱硝过程中,若烟温较低,烟气中的NH3会与H_2O和SO反应生成硫酸氢铵,硫酸氢铵具有很强的粘性,影响催化剂的使用寿命和造成空预器积灰。因此本文研究低烟温下脱硝烟气中硫酸氢铵在催化剂表面的沉积和分解规律,为全负荷脱硝提供理论依据。本文先研究了在全负荷脱硝过程中SO_3和氨逃逸的变化,随着负荷的升高,SCR进口烟温逐渐上升,最低烟温在288℃(130MW)。不同位置的SO_3浓度均呈现上升的趋势,SCR出口 SO_3浓度比SCR进口浓度高1～2倍。随着负荷的上升,SCR脱硝过程中SO_3转化率接近线性上升,但SCR内的SO_3转化率总体较低,SO_3的转化主要受温度影响。而氨逃逸则稳定在一定范围内,均低于0.3ppm。随后在实验室进行模拟实验,发现高浓度的硫酸氢铵在催化剂表面沉积为方形晶体。观察催化剂表面氨含量的变化,发现低温和高浓度有利于硫酸氢铵在催化剂表面的沉积。而硫酸氢铵的高温分解率则呈先上升后下降的趋势,当温度为290℃时,高温分解率最大。在全负荷过程中,催化剂表面的氨含量随温度的上升(负荷升高)均呈先上升后下降的趋势,在310℃(280MW)时催化剂表面的氨含量达最高。而利用炉外抽取SCR进口烟气通过催化剂试样,分析试样发现试验温度(250℃～300℃)越低,催化剂表面的氨含量逐渐减少。结合DCS数据中的喷氨量,分析得出硫酸氢铵在催化剂表面的沉积是浓度和温度的双重结果。而同一反应时间下,原始试验温度越低,对催化剂表面的硫酸氢铵后续升温分解越难。原始试验时间4h下的高温分解率比2h的低约6%,表明催化剂在低温下放置的时间越长,越不利于后续的高温分解。
【图文】：

发电装机容量,氮氧化合物,一氧化氮,发电量

我国的电力生产主要由水电、火电、核电、风电以及太阳能发电组成，其中火力逡逑发电又分燃煤发电和燃气发电。根据２０１６年全国电力工业统计快报⑴，２０１６年我国逡逑发电装机容量为１６４５７５万千瓦，总发电量为５９８９７亿千瓦时，具体分布状况如图１．１逡逑所示，其中燃煤发电的装机容量和发电量分别占总量的５９％和６８％，由此可知我国电逡逑力生产的方式仍然是以燃煤发电为主。逡逑１０００００邋－逦胃发电装机容呈（万千瓦）逡逑Ｉ逦Ｍ发电量（亿千瓦时）逡逑８００００邋－邋Ｉ＆逡逑６００００邋－邋Ｉ逡逑４００００邋－逡逑２００００邋－邋Ｉ逡逑０逦￣＿逡逑燃煤火电然气火电水电邋核电邋风电太阳能发电逡逑图１．１逦２０１６年我国发电装机容量和发电量分布状况逡逑煤燃烧过程中会产生氮氧化合物，主要是一氧化氮（ＮＯ）和二氧化氮（Ｎ0２），逡逑还有少量一氧化二氮（Ｎ２Ｏ）。在通常燃烧温度下，煤燃烧生成的ＮＯｘ中，ＮＯ占９０％逡逑以上，ＮＯ２Ｓ５－１０°／。，而Ｎ２０只占１°／。左右［２Ｌ氮氧化物会对人体和环境造成严重影逡逑响，它是酸雨形成的重要因素，会刺激呼吸系统，并能使人的身体产生病变。若氮氧逡逑化物和碳氢化合物受到强烈的太阳紫外线照射后会发生光化学反应而产生光化学烟雾逡逑［３］。逡逑随着经济的快速发展，国家对污染控制要求的也不断提高，国家环保总局对燃煤逡逑电站锅炉氮氧化物（ＮＯｘ）的排放限制越来越高。我国最新的《火电厂大气污染物排逡逑放标准》（ＧＢ１３２２３—２０１１邋）Ｗ对烟气中的氮氧化物排放最高限制为１００ｍｇ／ｍ３

来源,状况,氮氧化物排放,热力

士学位论文５年，我国氮氧化物排放总量为１８５１．９万吨，其中工业氮氧化物排放２０１４年减少１５．９％，占全国氮氧化物排放总量的６３．８％。而氮氧化业行业依次为电力热力生产和供应业、非金属矿物制品业和黑色金业，具体排放量如图１．３所示。２０１５年３个行业共排放氮氧化物８６９．、热力生产和供应业氮氧化物排放量占了邋５７．３％。因此，治理电力放是减少氮氧化物排放的重中之重。２０１５年，重点调查统计企业中，，发电机组８２８３台。火电厂氮氧化物排放量５５１．９万吨，去除量５６２．费用为２８９．５亿元，占废气洽理设施运行费用的１５．５％。逡逑１８００
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

【参考文献】