選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是國(guó)內(nèi)外煙氣脫硝領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。SCR脫硝裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、脫硝效率高、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但是，在煙氣脫硝的同時(shí)，催化劑還可以使部分煙氣中SO2氧化生成SO3，SO3與SCR脫硝過(guò)程中未反應(yīng)的氨（逃逸的氨）反應(yīng)生成硫酸氫銨。硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，會(huì)對(duì)催化劑床層和換熱器造成極大危害，進(jìn)而嚴(yán)重影響其使用壽命、增加運(yùn)行成本。因此，研究硫酸氫銨的形成機(jī)理以及控制方法對(duì)消除或減輕SCR脫硝過(guò)程硫酸氫銨的不良影響具有重要意義。
1.SCR反應(yīng)機(jī)理
SCR法是指在催化劑的作用下，還原劑（NH3或尿素等）有選擇性地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成環(huán)境友好的N2和H2O。在以氨為還原劑的典型SCR反應(yīng)條件下，其主要反應(yīng)為：
2.硫酸氫氨生成機(jī)理
由于脫硝反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的氨逃逸，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，脫硝煙氣中部分SO2在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為SO3，SO3和氨發(fā)生反應(yīng)生成(NH4)2SO4和NH4HSO4。NH4HSO4是一種易冷凝沉積在空器換熱元件表面的高粘性液態(tài)物質(zhì)，極易粘附煙氣中的飛灰顆粒，堵塞換熱元件通道，增加空預(yù)器阻力并影響換熱效果。
反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
當(dāng)煙氣中的SO3濃度高于氨逃逸濃度（通常要求SCR出口不大于3ppm）時(shí)，主要生成硫酸氫氨(ABS)。
3.硫酸銨鹽特性
硫酸銨為無(wú)色透明斜方晶系結(jié)晶固體，熔點(diǎn)為230-280℃，加熱到513℃以上完全分解成氨氣、氮?dú)?、二氧化硫及水。因而，在低溫催化劑和GGH換熱器工作溫度區(qū)間內(nèi)硫酸銨主要為固體，硫酸銨對(duì)脫硝過(guò)程危害不大。
硫酸氫氨則是一種粘度極高的物質(zhì)，熔點(diǎn)為147℃，沸點(diǎn)為350℃，在此溫度區(qū)間內(nèi)，為硫酸氫氨的熔融狀態(tài)，處于液態(tài)的硫酸氫氨具有極強(qiáng)的粘性，當(dāng)溫度降至185℃以下時(shí)，煙氣中已生成的氣態(tài)硫酸氫銨會(huì)在空預(yù)器冷段的傳熱元件上凝固下來(lái)，造成空預(yù)器冷段積鹽與結(jié)垢，進(jìn)而影響空預(yù)器的正常運(yùn)行。
4.硫酸氫氨的危害
催化劑及空預(yù)器堵塞物中主要是NH4HSO4為主的混合物，在空預(yù)器冷端結(jié)露生產(chǎn)具腐蝕性、粘粘性的液體，這種狀態(tài)下煙氣中的飛灰極易被NH4HSO4捕捉，積累在空預(yù)器蓄熱片上，煙氣中飛灰會(huì)進(jìn)一步被吸附流通，形成惡性循環(huán)，經(jīng)分析火電廠脫硝系統(tǒng)的投運(yùn)是產(chǎn)生NH4HSO4的主要來(lái)源。
此外，除了空預(yù)器流通阻力大幅增加外,積灰中NH4HSO4具有很強(qiáng)的吸潮性,在空預(yù)器低溫段會(huì)吸附大量的水蒸汽和硫酸,在蓄熱元件的表面形成酸洗環(huán)境,對(duì)空預(yù)器造成嚴(yán)重的腐蝕,從而形成惡性循環(huán),加劇空預(yù)器的堵塞情況。空預(yù)器是煙氣與一、二次風(fēng)的換熱元件,即煙、風(fēng)的共同通道,一旦空預(yù)器蓄熱元件發(fā)生堵塞,輕則加大空預(yù)器的漏風(fēng)率,增加引、送、一次風(fēng)機(jī)的電耗;重則堵塞風(fēng)道,擾動(dòng)爐膛負(fù)壓及燃燒工況,威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
空預(yù)器堵塞情況
SCR催化劑堵塞情況
5.預(yù)防處理措施
(1)控制NH4HSO4的生成，造成NH4HSO4生成的主要原因是脫硝系統(tǒng)的氨逃逸，因此為了防止空預(yù)器堵塞，必須控制脫硝反應(yīng)的氨逃逸，控制噴氨量，優(yōu)化脫硝反應(yīng)器流場(chǎng)分布，使反應(yīng)器內(nèi)的氮氧化物分布均衡，各區(qū)域噴氨分布相對(duì)固定，保持NOX分布均衡，才能避免局部過(guò)噴氨。同時(shí)，只有避免脫硝系統(tǒng)出口的NOX濃度過(guò)低，才能避免整體過(guò)噴氨。
(2)對(duì)空預(yù)器換熱元件進(jìn)行高壓水沖洗，解決NH4HSO4粘灰堵塞空預(yù)器的問(wèn)題，沖洗過(guò)程中保證沖洗質(zhì)量，確保高壓沖洗水穿透3層蓄熱元件由熱端射出，沖洗完成后進(jìn)行透光率驗(yàn)收，空預(yù)器蓄熱元件表面清洗干凈并見(jiàn)金屬光澤，無(wú)損壞腐蝕現(xiàn)象；所有元件通透、透光；透光率達(dá)95%以上為合格。
對(duì)空預(yù)器換熱元件進(jìn)行改造，一般空預(yù)器元件由高、中、低溫?fù)Q熱元件構(gòu)成，硫酸氫氨沉積溫度正好處于空預(yù)器內(nèi)部溫度區(qū)間，在中、低溫段換熱元件接縫處的硫酸氫氨，吸附飛灰后加劇空預(yù)器換熱元件的堵塞和腐蝕，考慮將高、中、低溫段合并改為高、低溫段。同時(shí)，考慮換熱效率和防堵塞性能，換熱元件易采用大波紋形，更便于吹灰疏通，在低溫段采用鍍搪瓷換熱元件，使換熱元件表面光潔度和防腐蝕性能得以提高。
(3)對(duì)SCR脫硝反應(yīng)器的煙氣流場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化，保證SCR脫硝反應(yīng)器內(nèi)部流場(chǎng)的分布均勻性，通常在脫硝反應(yīng)器中設(shè)置導(dǎo)流板，使反應(yīng)器內(nèi)部煙氣流速均勻，保證SCR系統(tǒng)的脫硝效率、氨逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率及系統(tǒng)阻力降的性能。
(4)加強(qiáng)空預(yù)器吹灰管理，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中保證吹灰質(zhì)量，根據(jù)空預(yù)器實(shí)際差壓變化的情況，合理調(diào)整吹灰頻次及強(qiáng)度。
(5)嚴(yán)格入爐煤的管理，使入爐煤灰分、硫分控制在規(guī)定范圍內(nèi)，防止高灰分、高硫分煤大量入爐，加劇空預(yù)器堵灰；當(dāng)實(shí)際燃煤煤質(zhì)硫分及灰分較高時(shí)，及時(shí)對(duì)空預(yù)器進(jìn)行沖洗。
(6)確保脫硝測(cè)量表計(jì)的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)表計(jì)維護(hù)，對(duì)控制系統(tǒng)邏輯進(jìn)行修改，增加脫硝運(yùn)行對(duì)機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)調(diào)節(jié)的靈敏性，減少滯后調(diào)節(jié)，低負(fù)荷狀態(tài)下可適時(shí)退出脫硝系統(tǒng)運(yùn)行。
