1.1 SCR脫硝機(jī)理
選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化劑的作用下,利用還原劑(NH3或尿素等)“有選擇性”地與煙氣中NOx反應(yīng)并生成無毒性無污染的氮?dú)夂退?。在以氨為還原劑的典型SCR反應(yīng)條件下。SCR脫硝系統(tǒng)主要由SCR催化反應(yīng)器模塊、噴氨裝置、氨的儲(chǔ)存和制備系統(tǒng)等組成。SCR催化反應(yīng)模塊一般布置在空預(yù)器和除塵器之間的高溫?zé)煹纼?nèi),在該位置,煙氣溫度能夠達(dá)到反應(yīng)的最佳溫度。
1.2 硫酸氫銨生成機(jī)理分析
由于在鍋爐煙氣中還存在SO2和SO3等氣體,催化劑中的活性組分V2O5在催化降解NOx的過程中,也會(huì)對(duì)SO2的氧化起到一定的催化作用,生成SO3。在脫硝過程中由于氨的不完全反應(yīng),另SCR煙氣脫硝過程少量的氨逃逸是難免的,氨逃逸率主要取決于以下因素:(1)注入煙道內(nèi)的氨分布不均。(2)設(shè)定的NH3/NOx摩爾比不合理造成還原化學(xué)反應(yīng)不充分。(3)發(fā)生還原反應(yīng)的溫度。(4)催化劑堵塞,造成催化劑活性成分與煙氣無法充分接觸、發(fā)生反應(yīng)。(5)催化劑老化,活性成分失效。反應(yīng)生成的SO3進(jìn)一步同煙氣中逃逸的氨反應(yīng),生成硫酸氫銨和硫酸銨。
運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和熱力學(xué)分析都表明,硫酸氫銨的形成取決于反應(yīng)物的濃度和它們的比例。硫酸氫銨的形成量隨NH3濃度的增加而增加。
2 鍋爐煙氣脫硝后煙氣中硫酸氫銨對(duì)電袋復(fù)合除塵器的性能影響
2.1 煙氣脫硝后大幅度降低煙氣中NOx濃度,利于延長(zhǎng)PPS濾袋的使用壽命
PPS(學(xué)名:聚苯硫醚)是目前燃煤電廠布袋除塵器普遍使用的主要濾材,其缺點(diǎn)抗氧化性能差,容易發(fā)生氧化腐蝕,在多年的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),它容易受煙氣中的化學(xué)成分影響纖維的物理強(qiáng)度,進(jìn)而縮短使用壽命,其中NOx是有害化學(xué)成分主要之一,其濃度越高對(duì)PPS纖維的危害性越大。脫硝后減少了煙氣NOx濃度,減少煙氣中對(duì)濾袋纖維影響的有害成分,有利于提高電袋復(fù)合除塵器PPS濾袋使用壽命。
2.2 脫硝后少量氨逃逸形成少量的氨鹽對(duì)電袋復(fù)合除塵器的積極作用
硫酸氫銨(NH3HSO4)是一種具有很強(qiáng)粘性的銨鹽。銨鹽容易與煙氣中粉塵粘合,使小顆粒凝并成大顆粒從而提高煙氣中粉塵的凝并能力,降低煙塵表面的比電阻值,從而提高電除塵的除塵效率。銨鹽的粘合與電解作用已形成了國(guó)際上普遍應(yīng)用的氨調(diào)質(zhì)煙氣處理技術(shù)。當(dāng)SCR脫硝裝置中發(fā)生NH3逃逸,形成少量的銨鹽經(jīng)過電袋復(fù)合除塵器前級(jí)電場(chǎng)時(shí),與煙氣中高濃度的粉塵凝并后絕大部分被電場(chǎng)捕集,且形成的銨鹽與粉塵混合的顆粒物中銨鹽的含量較低,粘性小,容易在電場(chǎng)捕集后在機(jī)械振打清灰作用下落至灰斗內(nèi)。所以,脫硝裝置中少量氨逃逸對(duì)除塵而言是積極的因素,它提高電袋復(fù)合除塵器電區(qū)除塵效率,降低進(jìn)入袋區(qū)的煙塵濃度,降低除塵器前后壓差和煙氣阻力。
2.3 脫硝后過量氨逃逸形成大量氨鹽對(duì)電袋復(fù)合除塵器的負(fù)面影響
當(dāng)脫硝裝置由于噴氨裝置故障導(dǎo)致注入煙道的氨流量分布不均,或由于催化劑老化、堵塞等因素而導(dǎo)致氨逃逸過量時(shí)(通常要求氨逃逸不能大于3ppm),逃逸的NH3與SO3反應(yīng)產(chǎn)生大量的粘性NH3HSO4,與煙氣中的粉塵結(jié)合后形成大量的強(qiáng)粘性灰。超過了原有電除塵及袋除塵除灰的能力,打破了這種平衡。粘性飛灰吸附在電除塵陰極針刺線上,造成陰極針刺線針尖肥大,電場(chǎng)二次電流過小,無法建立正常電暈功率的電場(chǎng),導(dǎo)致除塵效率下降。電除塵除塵效率的下降又導(dǎo)致更多的粘性灰無法得到有效清除,陰極針刺線針尖被粘性灰包裹的越來越大,這樣就形成了一種惡性循環(huán),最終結(jié)果甚至導(dǎo)致電除塵徹底喪失除塵的功能。另一方面,粘性飛灰吸附在陽極板上無法通過陽極振打裝置有效清灰,從而造成陰陽極異極距減小,二次電壓過小,同樣無法獲得正常的電暈功率,降低電除塵效率。
過量氨逃逸對(duì)電袋復(fù)合除塵器布袋除塵的不利影響。布袋除塵基本原理是通過濾袋纖維及濾袋表面形成的粉塵層對(duì)粉塵粒子的捕獲來達(dá)到煙氣凈化目的,粉塵粒子主要是通過慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散、篩分作用吸附在濾袋表面,當(dāng)吸附在濾袋表面的粉塵層達(dá)到一定厚度時(shí),通過脈沖噴吹裝置向?yàn)V袋內(nèi)部噴吹壓縮空氣氣流,使濾袋鼓脹變形產(chǎn)生對(duì)粉塵的作用力以及噴射氣流誘發(fā)的清灰作用力來實(shí)現(xiàn)濾袋表面清灰功能。布袋透氣性好壞決定布袋除塵性能和布袋除塵器壓差降的大小。過量氨逃逸導(dǎo)致的粘性飛灰大量吸附在濾袋外表面無法通過有效地清灰裝置清除,吸附在濾袋表面的大量粘性灰造成濾袋纖維孔隙堵塞,在濾袋表面形成板結(jié)的塊狀物,造成濾袋透氣性差,無法實(shí)現(xiàn)袋除塵功能,同時(shí)造成布袋除塵器前后壓差過大,影響風(fēng)機(jī)出力,甚至影響鍋爐負(fù)荷。