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隨著我國(guó)SCR脫硝裝置大面積的使用，脫硝設(shè)備對(duì)于氮氧化物高效的脫除使得氮氧化物排放量得到良好的控制。

但是在脫除氮氧化物的同時(shí)，催化劑也會(huì)將煙氣中部分的SO2氧化成SO3，與未反應(yīng)逃逸的氨形成ABS(即ammonium bisulfate,中文名稱硫酸氫氨，分子式NH4HSO4)。

ABS具有粘性，會(huì)對(duì)催化劑和空預(yù)器造成危害，有的甚至危及除塵器。

一、ABS形成機(jī)理

催化劑中活性組分釩對(duì)SO2的氧化起到了催化作用：

V2O5+SO2_____V2O4+SO3 (1)

2SO2+O2+V2O4_____2VOSO4 (2)

2VOSO4_____V2O5+SO2+SO3 (3)

在脫硝過程中，由于氨的不完全反應(yīng)，氨逃逸在所難免。反應(yīng)生成的SO2進(jìn)一步與逃逸的氨生成硫酸銨或ABS：

NH3+SO3+H2O=NH4HSO4 (4)

2NH3+SO3+H2O=(NH4)2SO4 (5)

二、ABS形成的影響因素

ABS形成主要受到溫度、氨逃逸、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率等因素的影響。

1、溫度對(duì)ABS形成的影響

ABS的形成依賴于溫度。當(dāng)煙氣溫度低于ABS的初始形成溫度，ABS就開始形成，當(dāng)溫度下降至低于ABS的初始形成溫度25度時(shí)，ABS反應(yīng)完成率高于95%。

在通常運(yùn)行溫度下，硫酸氫銨的露點(diǎn)為147℃，其以液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散于煙氣中。140～230℃之間的溫區(qū)位于空預(yù)器常規(guī)設(shè)計(jì)的冷段層上方和中間層下方，由于硫酸氫銨在此溫區(qū)為液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變階段，具有極強(qiáng)的吸附性，會(huì)造成大量灰分在空預(yù)器沉降，引起空預(yù)器堵塞及阻力上升，換熱效率下降。

2、NH3和SO3對(duì)ABS形成的影響

當(dāng)NH3/SO3摩爾比大于2時(shí)，主要形成硫酸銨，在空預(yù)器的運(yùn)行溫度范圍硫酸銨為干燥固體粉末，對(duì)空預(yù)器影響很小。影響硫酸氫銨形成的另一重要因素是NH3和SO3濃度的乘積。

一般認(rèn)為如果氨逃逸量在2ppm以下將不會(huì)形成硫酸氫銨，然而事實(shí)上在足夠高的SO3煙氣濃度下即使1ppm的氨逃逸量仍可形成硫酸氫銨。硫酸氫銨的生成是NH3和SO3濃度乘積的函數(shù)，它們之間的關(guān)系如圖4所示。

由圖1可見，隨著NH3和SO3濃度乘積的升高，硫酸氫銨的露點(diǎn)溫度升高。

三、如何控制ABS

控制ABS的形成，主要通過控制運(yùn)行溫度、降低SO2/SO3轉(zhuǎn)化率和氨逃逸率等途徑。

1、合理控制噴氨溫度

硫酸氫銨的形成是可逆的,將溫度升高到316℃即可使硫酸氫銨升華。當(dāng)ABS造成堵塞情況較嚴(yán)重時(shí)，可適當(dāng)提高噴氨溫度或者進(jìn)行省煤器水旁路或煙氣旁路改造。

2、控制SO2/SO3轉(zhuǎn)化率

在SO2氧化率的控制方面，對(duì)于V2O5類商用催化劑，釩的擔(dān)載量不能太高，通?？刂圃?%左右可減少SO2氧化。

減少催化劑孔道的壁厚也可降低SO2氧化率。此外，采用提高催化劑活性組分(如WO3)含量，亦可抑制SO2氧化。

當(dāng)NH3/NOx比例高時(shí)會(huì)抑制SO2/SO3轉(zhuǎn)化率。第一層催化劑NH3/NOx比例最大，此時(shí)催化劑的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率相對(duì)較小;第二層(和第三層)NH3/NOx比例較小，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率相比第一層有所提升。

因此，選擇合理的催化劑體積，控制催化劑SO2/SO3轉(zhuǎn)化率的性能對(duì)于脫硝系統(tǒng)支管重要。脫硝催化劑既能夠促進(jìn)NOx與NH3反應(yīng)，同時(shí)也能夠促進(jìn)SO2轉(zhuǎn)化為SO3。一般來說脫硝系統(tǒng)的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率要求不高于1%。

增加備用層催化劑，系統(tǒng)的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率就會(huì)增加，三層催化劑運(yùn)行系統(tǒng)的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率很難保證在1%以內(nèi)，導(dǎo)致下游空預(yù)器易堵塞等。

3、控制氨逃逸率

在脫硝過程中由于氨的不完全反應(yīng)，SCR煙氣脫硝過程氨逃逸是難免的,并且氨逃逸隨時(shí)間會(huì)發(fā)生變化，氨逃逸率主要取決于以下因素：

(1)注入氨流量分布不均;

(2)設(shè)定的NH3 / NOx 摩爾比;

(3)溫度;

(4)催化劑堵塞;

(5)催化劑失活。

由于燃煤的含硫量很大程度上決定著煙氣中SO3的含量，而SO3的含量對(duì)硫酸氫銨的形成有顯著影響，所以對(duì)于不同的煤種，SCR中氨逃逸量的控制也不盡相同;低硫煤(含S量為1%)，氨逃逸量可適當(dāng)放寬一些;中硫煤(含S量為1.5 %)，氨逃逸量≤3ppm;高硫煤(含S量為3%)，氨逃逸量≤2.5ppm甚至更低。

在氨逃逸量的控制方面可利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)SCR脫硝裝置入口煙氣流量和流速分布進(jìn)行模擬,確定導(dǎo)流葉片的類型、數(shù)量和位置，使入口煙氣流速、溫度和濃度均勻;同時(shí)模擬氨氣的混合，定期調(diào)整噴氨格柵(AIG)各個(gè)噴口流量(一般一年一次)，使NH3 混合均勻，最終減少氨逃逸量。

四、結(jié)論

SCR脫硝系統(tǒng)為保持較高的脫硝效率通常加大催化劑體量，脫硝催化劑同時(shí)對(duì)SO2氧化成SO3起到催化作用。合理選擇催化劑用量是解決SO2/SO3轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵。

同時(shí)，脫硝系統(tǒng)的氨逃逸不可避免，通過CFD模擬設(shè)置合理的導(dǎo)流葉片，定期調(diào)整噴氨格柵(AIG)各個(gè)支管流量可使NH3混合得更加均勻，以降低氨逃逸。