摘要：现阶段，国家和政府对环保事业的重视程度不断提升，要求新安装机组中必须同时安装脱硝装置。在新型烟气脱硝过程中大部分采用了选择性催化还原法，即SCR，该装置的结构较为简单，且脱硝效率较高，但在使用过程中通常会产生硫酸氢铵对空预器造成一定影响，如空预器阻塞等问题。基于此，本文将对硫酸氢铵的生成过程进行分析，并分析了硫酸氢铵对空预器产生的影响与解决措施，力求为机组的高效运行提供切实保障。
关键词：烟气脱硝；硫酸氢铵；空预器
引言：SCR技术具有脱硝效率高、结构简单、维护便利等特征，在国内外的脱硝工艺中得到普遍应用。但是，在烟气脱硝的过程中，在催化剂的作用下很容易使烟气中的SO2发生氧化反应生成S03，而S03与脱硝过程中未反应的氨生成硫酸氢铵，该物质具有一定的粘性，将对空预器产生一定危害。
1.硫酸氢铵的生成过程
SCR技术下的烟气脱硝主要是借助氨气将烟气中的NOx被脱除，在此过程中，氨与烟气中的SO3发生反应生成硫酸铵与硫酸氢铵，其中，硫酸氢铵的生成量与SO3、NH3的含量具有正相关关系。由于在脱硝过程中，催化剂中具有V205，能够使烟气中的部分S02发生反应，转化为S03，因此，所产生的硫酸氢铵的概率要远远超过非选择性催化还原法，具体的生成过程如下：
NH3+SO3+H20→NH4HSO4
NH4HSO4+NH3→（NH4）2S04
2NH3+SO3+H2O→（HN4）2SO4
SO3+H20→H2SO4
NH4+H2SO4→NH4HSO4
由于硫酸铵属于干燥状粉末，不具备腐蚀性，可以通过吹灰的方式清除；而硫酸氢铵具有较大的粘性，一般熔点为147℃，呈现出液态形式凝聚在物体表面或者依附在烟气当中，黏附飞灰。当电厂锅炉预热器冷端运行时，一旦温度与硫酸氢铵的露点相比较低，当硫酸氢铵喷氨不均匀或者催化剂失效的情况下，下游空气预热器将会受到硫酸氢铵的腐蚀[1]。
2.硫酸氢铵对空预器的影响与改进措施
2.1空预器的运行情况
在电厂中每台2×1036MW机组中的SCR脱硝系统均由锅炉厂负责设计和制造，与主机一同生产、安装和投运。在每台锅炉中均配置了两台SCR脱硝装置，并且入口处NOX的质量浓度设置为300mg/m3，催化剂层以“2+1”的模式进行布置，两层催化剂的脱硝效率能够超过60%，如若布置三层则脱硝效率可超过80%。由于投入使用的时间较早，锅炉的空预器受热面设计成常规的三段式。SCR装置从2013年开始提高脱硫效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在NOX排放质量浓度保持在100mg/m3的基础上，不断增加脱硝喷氨量，对反应器出口的氨逃逸数值进行设置，根据大量经验显示，当氨逃逸质量浓度大于2.28mg/m3以后，空预器连续工作0.5a后的阻力将提升超过50%。在2104年11月到2015年2月期间，1号锅炉中空预器烟气测差的增加量大于200Pa，2号锅炉的空预器烟气测差增加量超过100Pa，在2105年对2号锅炉进行大修时发现，两个空预器的冷端换热元件中均具有硫酸氢铵黏状污垢。
2.2空预器阻塞原因
通过一系列调查研究可知，SCR系统中空预器运行问题的主要原因在于S02向SO3转化时效率提高、硫酸氢铵的影响与氨逃逸量增加等因素导致。在SCR系统中，主要使用的催化剂为氧化钛与氧化钒，能够使脱硝效率得到进一步提升，但是在SCR催化剂发生作用以后，使SO2到SO3的转换效率不断提升。在空预器设计时采用常规设计方式，在低硫煤情况下，冷端传热元件的设计只考虑到普通耐腐蚀材料，一旦腐蚀性提升，则会进一步缩短空预器冷端元件的使用寿命。同时，当锅炉处于低负荷状态下工作时，烟气温度不断降低，氨气的逃逸率增加，大于3ppm，致使硫酸氢铵沉积渗透到空预器热端，出现空预器堵塞问题。
2.3空预器改进措施
针对上述问题，采用以下措施对SCR脱硝机组中空预器堵塞情况进行缓解和改善，确保机组能够始终处于稳定的运行状态，具体措施如下：
（1）在传热元件的选择上采用高吹灰波形，高度低于1300mm，使吹灰与清洗效果变得更加明显；
（2）将原本传热元件的三层布置改为两层，去除中温段传热元件，使用具有较强耐腐蚀性的搪瓷传热元件，在高度上从300mm提高到1000mm，搪瓷表面可与金属接触，方便清洗，使用寿命较长，通常超过5万小时。
（3）当机组中的催化剂已经接近使用寿命时，可以利用检修机会对其进行清灰或者替换。根据机组催化剂“2+1”的结构特征，加装一层催化剂，或者将其整体进行更换，使催化剂的整体活性能够显著提升，在脱硝效率相同的情况下，减少氨逃逸率，从而有效改善空预器中堵塞现象的产生[2]。
（4）在低负荷的情况下使用SCR机组，为了提高催化效率，可以在SCR中设置调温旁路，使反应温度提高，这样做不但能够使氨气逃逸率得到有效控制，还能够提高空预器烟气进出口温度，使冷端元件工作环境得到改善，有效的减少腐蚀与堵塞对空预器正常运行产生的不利影响。通常情况下，当SCR投运时，空预器中烟气进出口温度将超过290℃。
结论：综上所述，在SCR烟气脱硝系统中，存在氨逃逸情况是在所难免的，而随着SO3体积在系统中的不断增加，生成硫酸氢铵的温度区间刚好与空预器换热元件温度有所重叠，因此在SCR运行过程中，需要对SCR脱硝系统与空预器进行良好的设计、控制和维护，以此来最大限度的降低硫酸氢铵对空预器产生的负面影响，为机组的顺利运行提供切实保障。
参考文献：
[1]马双忱，郭蒙，宋卉卉，等.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，2014，43（2）：75-78.
[2]陶泽.SCR法烟气脱硝改造后基硫酸氢铵造成的空预器堵塞治理实践[J].山东工业技术，2016（23）：14-16.
论文作者:孙明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：硫酸论文; 烟气论文; 氢铵论文; 催化剂论文; 元件论文; 机组论文; 锅炉论文; 《电力设备》2018年第29期论文;