本文關(guān)鍵詞：SCR脫硝過程中硫酸氫銨的形成機(jī)理與調(diào)控

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【摘要】：為了控制NO_x的排放,《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB132323-2011)規(guī)定,燃煤電廠中NO_x的排放量控制在100 mg/m3。以NH_3或尿素為還原劑的選擇性催化還原法(SCR)是減少氮氧化物最為有效的技術(shù)之一。商業(yè)SCR催化劑中V_2O_5含量通常在0~4%。由于在煙氣脫硝的過程中,V_2O_5催化劑在催化還原NO_x的同時(shí),也使煙氣中部分SO_2(0.75%~1.5%)氧化成SO_3,進(jìn)而與SCR脫硝過程中未完全反應(yīng)的氨在一定的反應(yīng)條件下生成硫酸氫銨(ABS),ABS可以在催化劑表面及SCR反應(yīng)器的下游設(shè)備和管道上沉積,引起堵塞、腐蝕和阻力上升等問題。但由于ABS形成研究方面的困難,目前國內(nèi)尚缺乏關(guān)于ABS形成機(jī)理的探討,對(duì)影響ABS形成因素也缺乏詳細(xì)認(rèn)識(shí),由于認(rèn)識(shí)上的障礙以及國外脫硝公司的技術(shù)壁壘,導(dǎo)致很多電力企業(yè)盲目實(shí)施空預(yù)器改造,并多次發(fā)生催化劑過早失活,脫硝效率下降等問題,給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,影響了電力企業(yè)節(jié)能減排工作的推進(jìn)。特別是當(dāng)前對(duì)NO_x控制更加嚴(yán)厲,SCR經(jīng)常在低負(fù)荷條件下運(yùn)行,而SCR的最低運(yùn)行溫度取決于ABS的露點(diǎn),因此,了解ABS的形成規(guī)律以及露點(diǎn)就變得非常重要。本文在深入研究ABS的形成機(jī)理的基礎(chǔ)上,利用自行設(shè)計(jì)的ABS形成試驗(yàn)臺(tái),研究ABS的形成規(guī)律,得出ABS的形成是溫度和濃度的函數(shù)。ABS的形成溫度在220~261℃范圍內(nèi),且ABS形成溫度隨著反應(yīng)物濃度的增大而升高。具體溫度與NH_3和H2_SO_4的濃度有關(guān),且二者濃度乘積越大,ABS的形成溫度越高。有關(guān)ABS與空預(yù)器飛灰反應(yīng)特性方面,表征結(jié)果顯示,摻雜ABS(ABS與飛灰質(zhì)量比為1:50)后,粒徑明顯增大,這說明摻雜ABS后明顯改變了飛灰的形貌特征,而且除了原飛灰樣中原有的礦物相還檢測(cè)出了Fe_2(SO_4)_3和Na_2SO_4。比電阻測(cè)試結(jié)果顯示,摻雜一定量的ABS會(huì)降低飛灰的比電阻,增強(qiáng)了電除塵器捕捉飛灰的能力。XPS光電子能譜分析結(jié)果顯示,摻雜ABS后,ABS會(huì)與飛灰中的Na_2O反應(yīng)形成Na_2SO_4。通過分析失重法測(cè)腐蝕速度和動(dòng)電位極化曲線法實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出,碳鋼和不銹鋼在各種不同濃度的ABS和硫酸溶液中的腐蝕過程相似,說明ABS具有酸的特質(zhì),具有很強(qiáng)的腐蝕性,且腐蝕機(jī)理類似硫酸。通過對(duì)在兩種濃度ABS溶液中浸泡兩個(gè)月的碳鋼和不銹鋼的表層腐蝕產(chǎn)物膜進(jìn)行SEM/EDS分析和XPS分析,得到了腐蝕產(chǎn)物膜中的元素成分以及化合態(tài),最終確定了腐蝕產(chǎn)物的種類有Fe_2O_3、FeOOH、Fe_3O_4和鐵的硫酸鹽等。以此為基礎(chǔ),本文評(píng)估了ABS對(duì)SCR后主要設(shè)備的影響,并從主動(dòng)調(diào)控和被動(dòng)調(diào)控兩個(gè)方面提出了減緩ABS結(jié)垢與沉積的新思路。綜上,本文研究對(duì)燃煤電廠ABS生成的預(yù)防及控制,緩解脫硝機(jī)組因ABS沉積造成的空預(yù)器堵塞問題,對(duì)保證脫硝機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行、提高脫硝設(shè)施投運(yùn)率、減少酸雨和霧霾前體物的排放等具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：硫酸氫銨 脫硝 空預(yù)器 特性
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X773
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題背景及意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 脫硝副產(chǎn)物ABS的形成15-17
• 1.3.1 SO_3的形成15-16
• 1.3.2 NH_3逃逸的影響16
• 1.3.3 SCR脫硝過程中ABS的生成16-17
• 1.4 空預(yù)器堵灰原因分析17-18
• 1.4.1 空預(yù)器堵灰現(xiàn)象17-18
• 1.4.2 空預(yù)器堵灰原因18
• 1.5 本章小結(jié)18-20
• 第2章 ABS理化特性研究20-29
• 2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)與方法20-21
• 2.1.1 ABS形成試驗(yàn)20-21
• 2.1.2 ABS分解反應(yīng)的熱重分析試驗(yàn)21
• 2.2 結(jié)果與分析21-27
• 2.2.1 ABS的形成溫度與NH_3和H_2SO_4的濃度之間的關(guān)系21-23
• 2.2.2 NH_3濃度對(duì)ABS沉積量的影響23-24
• 2.2.3 H_2SO_4濃度對(duì)ABS沉積量的影響24-25
• 2.2.4 ABS揮發(fā)溫度25-26
• 2.2.5 ABS熱力學(xué)分解溫度26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第3章 ABS與空預(yù)器中飛灰反應(yīng)特性研究29-41
• 3.1 研究背景29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法29-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料29-30
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備30
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法30-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-39
• 3.3.1 不同飛灰樣品的粒度分布31
• 3.3.2 不同飛灰樣品的XRD分析31-32
• 3.3.3 不同飛灰樣品的SEM/EDS分析32-35
• 3.3.4 不同飛灰樣品的比電阻分析35-36
• 3.3.5 不同飛灰樣品的XPS分析36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 ABS對(duì)鍋爐尾部金屬材料的腐蝕特性研究41-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)原理41-42
• 4.1.1 失重法41
• 4.1.2 動(dòng)電位掃描極化曲線法41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法42-43
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料42
• 4.2.2 失重法42
• 4.2.3 動(dòng)電位掃描極化曲線法42
• 4.2.4 腐蝕產(chǎn)物表征42-43
• 4.3 結(jié)果與討論43-54
• 4.3.1 失重法測(cè)定金屬的腐蝕速度43-47
• 4.3.2 動(dòng)電位掃描極化曲線法測(cè)試結(jié)果分析47-50
• 4.3.3 腐蝕產(chǎn)物膜的XPS分析50-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 ABS調(diào)控56-59
• 5.1 主動(dòng)調(diào)控56-58
• 5.1.1 控制前體物SO_356
• 5.1.2 控制氨逃逸56-57
• 5.1.3 控制反應(yīng)溫度57-58
• 5.2 被動(dòng)調(diào)控58-59
• 第6章 預(yù)期經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益分析59-61
• 6.1 環(huán)境效益59
• 6.2 經(jīng)濟(jì)效益59
• 6.3 社會(huì)效益59-60
• 6.4 推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景60-61
• 第7章 結(jié)論與展望61-63
• 7.1 結(jié)論61-62
• 7.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：895693