SCR脱硝过程中硫酸氢铵的形成机理与调控

发布时间：2017-09-21 16:43

  本文关键词：SCR脱硝过程中硫酸氢铵的形成机理与调控

  更多相关文章： 硫酸氢铵 脱硝 空预器 特性

【摘要】：为了控制NO_x的排放,《火电厂大气污染物排放标准》(GB132323-2011)规定,燃煤电厂中NO_x的排放量控制在100 mg/m3。以NH_3或尿素为还原剂的选择性催化还原法(SCR)是减少氮氧化物最为有效的技术之一。商业SCR催化剂中V_2O_5含量通常在0~4%。由于在烟气脱硝的过程中,V_2O_5催化剂在催化还原NO_x的同时,也使烟气中部分SO_2(0.75%~1.5%)氧化成SO_3,进而与SCR脱硝过程中未完全反应的氨在一定的反应条件下生成硫酸氢铵(ABS),ABS可以在催化剂表面及SCR反应器的下游设备和管道上沉积,引起堵塞、腐蚀和阻力上升等问题。但由于ABS形成研究方面的困难,目前国内尚缺乏关于ABS形成机理的探讨,对影响ABS形成因素也缺乏详细认识,由于认识上的障碍以及国外脱硝公司的技术壁垒,导致很多电力企业盲目实施空预器改造,并多次发生催化剂过早失活,脱硝效率下降等问题,给企业带来巨大的经济损失,影响了电力企业节能减排工作的推进。特别是当前对NO_x控制更加严厉,SCR经常在低负荷条件下运行,而SCR的最低运行温度取决于ABS的露点,因此,了解ABS的形成规律以及露点就变得非常重要。本文在深入研究ABS的形成机理的基础上,利用自行设计的ABS形成试验台,研究ABS的形成规律,得出ABS的形成是温度和浓度的函数。ABS的形成温度在220~261℃范围内,且ABS形成温度随着反应物浓度的增大而升高。具体温度与NH_3和H2_SO_4的浓度有关,且二者浓度乘积越大,ABS的形成温度越高。有关ABS与空预器飞灰反应特性方面,表征结果显示,掺杂ABS(ABS与飞灰质量比为1:50)后,粒径明显增大,这说明掺杂ABS后明显改变了飞灰的形貌特征,而且除了原飞灰样中原有的矿物相还检测出了Fe_2(SO_4)_3和Na_2SO_4。比电阻测试结果显示,掺杂一定量的ABS会降低飞灰的比电阻,增强了电除尘器捕捉飞灰的能力。XPS光电子能谱分析结果显示,掺杂ABS后,ABS会与飞灰中的Na_2O反应形成Na_2SO_4。通过分析失重法测腐蚀速度和动电位极化曲线法实验结果得出,碳钢和不锈钢在各种不同浓度的ABS和硫酸溶液中的腐蚀过程相似,说明ABS具有酸的特质,具有很强的腐蚀性,且腐蚀机理类似硫酸。通过对在两种浓度ABS溶液中浸泡两个月的碳钢和不锈钢的表层腐蚀产物膜进行SEM/EDS分析和XPS分析,得到了腐蚀产物膜中的元素成分以及化合态,最终确定了腐蚀产物的种类有Fe_2O_3、FeOOH、Fe_3O_4和铁的硫酸盐等。以此为基础,本文评估了ABS对SCR后主要设备的影响,并从主动调控和被动调控两个方面提出了减缓ABS结垢与沉积的新思路。综上,本文研究对燃煤电厂ABS生成的预防及控制,缓解脱硝机组因ABS沉积造成的空预器堵塞问题,对保证脱硝机组稳定运行、提高脱硝设施投运率、减少酸雨和雾霾前体物的排放等具有重要的理论意义与应用价值。
【关键词】：硫酸氢铵 脱硝 空预器 特性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题背景及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 脱硝副产物ABS的形成15-17
• 1.3.1 SO_3的形成15-16
• 1.3.2 NH_3逃逸的影响16
• 1.3.3 SCR脱硝过程中ABS的生成16-17
• 1.4 空预器堵灰原因分析17-18
• 1.4.1 空预器堵灰现象17-18
• 1.4.2 空预器堵灰原因18
• 1.5 本章小结18-20
• 第2章 ABS理化特性研究20-29
• 2.1 试验系统与方法20-21
• 2.1.1 ABS形成试验20-21
• 2.1.2 ABS分解反应的热重分析试验21
• 2.2 结果与分析21-27
• 2.2.1 ABS的形成温度与NH_3和H_2SO_4的浓度之间的关系21-23
• 2.2.2 NH_3浓度对ABS沉积量的影响23-24
• 2.2.3 H_2SO_4浓度对ABS沉积量的影响24-25
• 2.2.4 ABS挥发温度25-26
• 2.2.5 ABS热力学分解温度26-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第3章 ABS与空预器中飞灰反应特性研究29-41
• 3.1 研究背景29
• 3.2 实验材料与方法29-31
• 3.2.1 实验材料29-30
• 3.2.2 实验设备30
• 3.2.3 实验方法30-31
• 3.3 结果与讨论31-39
• 3.3.1 不同飞灰样品的粒度分布31
• 3.3.2 不同飞灰样品的XRD分析31-32
• 3.3.3 不同飞灰样品的SEM/EDS分析32-35
• 3.3.4 不同飞灰样品的比电阻分析35-36
• 3.3.5 不同飞灰样品的XPS分析36-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 ABS对锅炉尾部金属材料的腐蚀特性研究41-56
• 4.1 实验原理41-42
• 4.1.1 失重法41
• 4.1.2 动电位扫描极化曲线法41-42
• 4.2 实验方法42-43
• 4.2.1 实验材料42
• 4.2.2 失重法42
• 4.2.3 动电位扫描极化曲线法42
• 4.2.4 腐蚀产物表征42-43
• 4.3 结果与讨论43-54
• 4.3.1 失重法测定金属的腐蚀速度43-47
• 4.3.2 动电位扫描极化曲线法测试结果分析47-50
• 4.3.3 腐蚀产物膜的XPS分析50-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 ABS调控56-59
• 5.1 主动调控56-58
• 5.1.1 控制前体物SO_356
• 5.1.2 控制氨逃逸56-57
• 5.1.3 控制反应温度57-58
• 5.2 被动调控58-59
• 第6章 预期经济、社会和环境效益分析59-61
• 6.1 环境效益59
• 6.2 经济效益59
• 6.3 社会效益59-60
• 6.4 推广应用及产业化前景60-61
• 第7章 结论与展望61-63
• 7.1 结论61-62
• 7.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马双忱;郭蒙;宋卉卉;陈公达;杨洁红;藏斌;李钊;;选择性催化还原工艺中硫酸氢铵形成机理及影响因素[J];热力发电;2014年02期

2 檀玉;梁可心;张胜寒;;光电化学法研究316L不锈钢在高温水中生成氧化膜的半导体性质[J];中国腐蚀与防护学报;2013年06期

3 王广兵;宋绍伟;;锅炉空预器堵灰的原因分析及处理措施[J];电力科技与环保;2013年06期

4 熊志波;路春美;韩奎华;郭东旭;王栋;张信莉;;沉淀剂对铁铈复合氧化物催化剂SCR脱硝性能的影响[J];煤炭学报;2013年S1期

5 王鑫;陈城;李富宝;闫淑梅;;SCR脱硝工艺空气预热器堵塞对策分析[J];吉林电力;2012年06期

6 刘福东;单文坡;石晓燕;贺泓;;用于NH_3选择性催化还原NO_x的钒基催化剂[J];化学进展;2012年04期

7 张林;;浅析空预器堵灰的原因及其处理[J];湖州师范学院学报;2009年S1期

8 陈海林;宋新南;江海斌;崔志坤;张国芳;;SCR脱硝性能影响因素及维护[J];山东建筑大学学报;2008年02期

9 陈小芹;谢志刚;张江涛;;电化学方法在评价材料性能方面的应用[J];腐蚀科学与防护技术;2007年01期

10 杨卫娟,周俊虎,刘建忠,岑可法;选择催化还原SCR脱硝技术在电站锅炉的应用[J];热力发电;2005年09期

，

本文编号：895693