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 氨逃逸對(duì)燃煤細(xì)顆粒物排放的影響

       現(xiàn)階段，煙氣脫硝的主流技術(shù)是選擇性催化還原法(SCR)，在商用V2O5-WO3/TiO2類催化劑的作用下，加入NH3還原劑將NOx還原成N2，實(shí)現(xiàn)NOx的無害化處理。受催化劑老化、中毒、負(fù)荷波動(dòng)等因素影響，噴入的NH3很難*反應(yīng)，致使部分NH3在SCR脫硝過程中未被消耗，引發(fā)氨逃逸現(xiàn)象。同時(shí)，催化劑中活性組分釩還能將部分SO2(0.75%～1.5%)氧化生成SO3，轉(zhuǎn)化率與煙氣溫度、V2O5負(fù)載量正相關(guān)。逃逸NH3和SO3可在一定條件下反應(yīng)生成硫酸銨鹽，可能增加燃煤一次PM2.5排放濃度，并影響PM2.5的物化特征。因此，有必要詳細(xì)論述燃煤機(jī)組細(xì)顆粒物排放特征在

氨逃逸作用下的變化規(guī)律，主要包括煙風(fēng)系統(tǒng)中硫酸銨鹽的形成/轉(zhuǎn)化和燃煤PM2.5的物性識(shí)別。

       1.1 硫酸銨鹽的形成和轉(zhuǎn)化

       1.1.1 硫酸銨鹽的形成機(jī)理

       大量研究發(fā)現(xiàn)，逃逸氨可與新生成的SO3、H2O(或H2SO4酸霧)在SCR脫硫系統(tǒng)、空預(yù)器(APH)和煙氣中發(fā)生反應(yīng)，利用形貌分析、元素分析和物相分析等表征手段，得知產(chǎn)物主要是氨逃逸衍生的NH4HSO4(ABS)和(NH4)2SO4(AS)細(xì)顆粒物，故推測(cè)反應(yīng)機(jī)理如公式(1)～(5)所示。結(jié)合化學(xué)熱力學(xué)分析，這些反應(yīng)的吉布斯自由能都小于零，因此從熱力學(xué)角度上看，形成硫酸銨鹽的正反應(yīng)比較容易進(jìn)行。

       NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 (1)

       NH4HSO4+NH3→(NH4)2SO4 (2)

       2NH3+SO3+H2O→ (NH4)2SO4 (3)

       SO3+H2O→H2SO4 (4)

       H2SO4+NH3→NH4HSO4 (5)

       已有研究報(bào)道NH4HSO4的生成路徑有2個(gè)，對(duì)應(yīng)著反應(yīng)(1)和(5)，通過化學(xué)反應(yīng)平衡計(jì)算得知H2SO4與SO3的體積比和煙氣溫度負(fù)相關(guān)，在空預(yù)器溫度窗口下反應(yīng)(5)可能占主導(dǎo)。進(jìn)一步探索形成硫酸(氫)銨的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)NH4HSO4生成速率高于(NH4)2SO4，說明反應(yīng)(2)可能是硫酸銨生成的主要反應(yīng)通道。Radian公司通過動(dòng)力學(xué)模型(Radian=[SO3]×[NH3]×[TABS形成-T出口煙氣平均值])評(píng)估了NH4HSO4在空預(yù)器中的生成速率，發(fā)現(xiàn)NH4HSO4的形成與反應(yīng)物NH3、SO3濃度正相關(guān)，與煙氣溫度、APH運(yùn)行溫度也緊密相關(guān)，且Radian 數(shù)為5000～7000時(shí)APH中的沉積物不易引起堵塞。