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鍋爐煙氣連續(xù)檢測(cè)儀器
關(guān)于硫酸銨鹽在煙風(fēng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化過(guò)程,考慮到空預(yù)器冷端溫度窗口更有利于ABS的形成和凝結(jié),當(dāng)前研究主要關(guān)注ABS 在空預(yù)器中的物理化學(xué)變化。(NH4)2SO4和NH4HSO4的熔點(diǎn)分別為513、147℃,在典型SCR脫硝和APH運(yùn)行溫度窗口下,(NH4)2SO4是一種干燥粉末狀物質(zhì),主要以固態(tài)細(xì)顆粒形式存在于煙氣中并排出;APH通??蓪煔鉁囟葟?50℃ 降至150℃以下,而氣相ABS的露點(diǎn)溫度為270~320℃,故部分ABS會(huì)發(fā)生凝結(jié),液態(tài)ABS具有較強(qiáng)腐蝕性和吸濕性,容易黏附飛灰并沾污空預(yù)器冷端受熱面。近年來(lái),在SCR脫硝裝置不斷加裝的背景下,國(guó)內(nèi)已有燃煤機(jī)組空預(yù)器因ABS的均相/非均相凝結(jié)成核而出現(xiàn)堵塞問(wèn)題。
根據(jù)硫酸銨鹽的物理特性,硫酸銨鹽在高溫條件下可能發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和相變,因而學(xué)者們還探究了ABS和AS在典型SCR脫硝系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化規(guī)律。張玉華研究發(fā)現(xiàn),即使氨逃逸量可以忽略,SCR脫硝系統(tǒng)出口仍能檢測(cè)到硫酸銨鹽細(xì)顆粒物,說(shuō)明形成ABS/AS并非全部發(fā)生在APH或低溫?zé)煔庵校€有部分源于SCR中發(fā)生的均相/非均相反應(yīng)。束航等研究了SCR中硫酸銨鹽的轉(zhuǎn)化過(guò)程,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化途徑有2種:一是在催化劑吸附活性位上通過(guò)表面化學(xué)反應(yīng)形成,凝結(jié)于孔隙中的細(xì)顆粒物可能發(fā)生揮發(fā)或在煙氣夾帶作用下進(jìn)入氣相主體;二是吸附態(tài)SO3從催化劑表面脫附,在催化劑空隙中與NH3、H2O反應(yīng)形成硫酸(氫)銨,該過(guò)程在低負(fù)荷工況下更容易進(jìn)行。
針對(duì)危害更大的NH4HSO4,束航等還采用原位漫反射紅外光譜儀對(duì)反應(yīng)前后的催化劑進(jìn)行表征分析,發(fā)現(xiàn)催化劑表面形成NH4HSO4的過(guò)程符合Eley-Rideal反應(yīng)機(jī)理,由2部分組成:一是催化劑V=O基團(tuán)的Lewis酸位上形成配位吸附態(tài)NH3,在O2氛圍中與氣態(tài)SO2反應(yīng);二是氣態(tài)SO2在催化劑表面形成的吸附態(tài)金屬硫酸鹽中間物(VOSO4),與氣態(tài)NH3直接發(fā)生反應(yīng)。
此外,還有一些學(xué)者對(duì)硫酸銨鹽的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,其在催化劑表面的分解、揮發(fā)行為與溫度、煙氣組分以及ABS /AS 和催化劑的結(jié)合程度相關(guān)。雖然AS的熔點(diǎn)高于SCR脫硝反應(yīng)溫度,但在280℃下即可發(fā)生分解,加熱至355℃以上可逐漸分解為ABS和NH3。ABS 的分解溫度高于390℃,且為分解與形成同時(shí)進(jìn)行的可逆過(guò)程;催化劑表面的ABS發(fā)生分解需要越過(guò)的反應(yīng)勢(shì)壘會(huì)有所提高;煙氣組分NO可以降低NH4HSO4的分解溫度,可能是由NO和吸附態(tài)NH4+離子直接反應(yīng)造成。
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