摘要：簡(jiǎn)述燃煤鍋爐煙氣在scr脫硝過(guò)程中氨逃逸后硫酸氫銨的生成機(jī)理。指出脫硝裝置氨逃逸產(chǎn)生的硫酸氫氨對(duì)電袋復(fù)合除塵性能有積極影響的一面，同時(shí)詳細(xì)分析了煙氣中過(guò)量的硫酸氫銨對(duì)電袋復(fù)合除塵器電區(qū)除塵和布袋除塵的不利影響。引起業(yè)內(nèi)對(duì)脫硝副產(chǎn)物硫酸氫銨影響電袋復(fù)合除塵器性能的重視，在運(yùn)行管理中，采取有針對(duì)性的措施，減少、避免這種危害，使電袋復(fù)合除塵器性能獲得最佳。

電袋復(fù)合除塵器是我國(guó)近年自主研發(fā)的高效煙氣除塵設(shè)備，它有機(jī)結(jié)合了靜電除塵和布袋除塵的特點(diǎn)，通過(guò)前級(jí)電場(chǎng)高效預(yù)收塵、荷電作用和后級(jí)濾袋區(qū)精細(xì)過(guò)濾除塵，充分發(fā)揮電除塵和布袋除塵各自的除塵優(yōu)點(diǎn)，以及兩者相結(jié)合產(chǎn)生新的性能優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了靜電除塵和布袋除塵器的除塵缺點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)從50mw-1000mw燃煤發(fā)電機(jī).html'>電機(jī)組中得到普遍使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2019年底，僅福建某知名環(huán)保上市公司設(shè)計(jì)制造的電袋復(fù)合除塵器就已有500余臺(tái)套投入使用。與此同時(shí)，在眾多的脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（scr）由于脫硝效率高，在我國(guó)多個(gè)大型火力發(fā)電廠中得到成功應(yīng)用，其nox的脫除率可達(dá)80%-90%,scr脫硝已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠脫除氮氧化物的主流技術(shù)。目前，燃煤電廠形成了以scr脫硝裝置+電袋復(fù)合除塵器+濕法脫硫裝置來(lái)保證煙氣中總污染物同步達(dá)標(biāo)的主流凈化煙氣工藝路線。

盡管scr脫硝裝置在我國(guó)多個(gè)燃煤發(fā)電機(jī)組成功應(yīng)用，仍存在個(gè)別電廠相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，脫硝裝置配套的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備配套不齊全等問(wèn)題，從而導(dǎo)致在脫硝過(guò)程造成大量的氨逃逸（未反應(yīng)的氨），逃逸的氨與煙氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有粘性的硫酸氫銨（化學(xué)式：nh4hso4），并與煙氣中顆粒物形成粘性灰，吸附在電袋復(fù)合除塵器陰極針刺線上造成針尖肥大，嚴(yán)重影響電除塵除塵效率。此外，形成的粘性粉塵吸附在濾袋表面，造成濾袋孔隙堵塞，影響袋區(qū)除塵效率。本文主要對(duì)脫硝過(guò)程中硫酸氫銨生成機(jī)理分析，并結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)組現(xiàn)狀實(shí)例對(duì)硫酸氫銨對(duì)電袋除塵器的影響進(jìn)行分析，引起業(yè)內(nèi)對(duì)煙氣中過(guò)量硫酸氫銨對(duì)電袋除塵器負(fù)面影響的重視，并通過(guò)相關(guān)有效地監(jiān)控管理措施來(lái)積極減少這種負(fù)面影響。

1 scr脫硝裝置中硫酸氫銨生成機(jī)理分析

1.1 scr脫硝機(jī)理

選擇性催化還原法（selective catalytic reduction,scr）是指在催化劑的作用下，利用還原劑（nh3或尿素等）“有選擇性”地與煙氣中nox反應(yīng)并生成無(wú)毒性無(wú)污染的氮?dú)夂退?。在以氨為還原劑的典型scr反應(yīng)條件下，其主要反應(yīng)為：

scr脫硝系統(tǒng)主要由scr催化反應(yīng)器模塊、噴氨裝置、氨的儲(chǔ)存和制備系統(tǒng)等組成。scr催化反應(yīng)模塊一般布置在空預(yù)器和除塵器之間的高溫?zé)煹纼?nèi)，在該位置，煙氣溫度能夠達(dá)到反應(yīng)的最佳溫度。scr工藝的反應(yīng)原理如圖1所示。

1.2 硫酸氫銨生成機(jī)理分析

由于在鍋爐煙氣中還存在so2和so3等氣體，催化劑中的活性組分v2o5在催化降解nox的過(guò)程中，也會(huì)對(duì)so2的氧化起到一定的催化作用，生成so3。在脫硝過(guò)程中由于氨的不完全反應(yīng)，另scr煙氣脫硝過(guò)程少量的氨逃逸是難免的，氨逃逸率主要取決于以下因素：（1）注入煙道內(nèi)的氨分布不均。（2）設(shè)定的nh3/nox摩爾比不合理造成還原化學(xué)反應(yīng)不充分。（3）發(fā)生還原反應(yīng)的溫度。（4）催化劑堵塞，造成催化劑活性成分與煙氣無(wú)法充分接觸、發(fā)生反應(yīng)。（5）催化劑老化，活性成分失效。反應(yīng)生成的so3進(jìn)一步同煙氣中逃逸的氨反應(yīng)，生成硫酸氫銨和硫酸銨，其反應(yīng)如下：

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和熱力學(xué)分析都表明，硫酸氫銨的形成取決于反應(yīng)物的濃度和它們的比例。硫酸氫銨的形成量隨nh3濃度的增加而增加。

2 鍋爐煙氣脫硝后煙氣中硫酸氫銨對(duì)電袋復(fù)合除塵器的性能影響

2.1 煙氣脫硝后大幅度降低煙氣中nox濃度，利于延長(zhǎng)pps濾袋的使用壽命

pps（學(xué)名：聚苯硫醚）是目前燃煤電廠布袋除塵器普遍使用的主要濾材，其缺點(diǎn)抗氧化性能差，容易發(fā)生氧化腐蝕，在多年的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，它容易受煙氣中的化學(xué)成分影響纖維的物理強(qiáng)度，進(jìn)而縮短使用壽命，其中nox是有害化學(xué)成分主要之一，其濃度越高對(duì)pps纖維的危害性越大。脫硝后減少了煙氣nox濃度，減少煙氣中對(duì)濾袋纖維影響的有害成分，有利于提高電袋復(fù)合除塵器pps濾袋使用壽命。

2.2 脫硝后少量氨逃逸形成少量的氨鹽對(duì)電袋復(fù)合除塵器的積極作用

硫酸氫銨（nh3hso4）是一種具有很強(qiáng)粘性的銨鹽。銨鹽容易與煙氣中粉塵粘合，使小顆粒凝并成大顆粒從而提高煙氣中粉塵的凝并能力，降低煙塵表面的比電阻值，從而提高電除塵的除塵效率。銨鹽的粘合與電解作用已形成了國(guó)際上普遍應(yīng)用的氨調(diào)質(zhì)煙氣處理技術(shù)。當(dāng)scr脫硝裝置中發(fā)生nh3逃逸，形成少量的銨鹽經(jīng)過(guò)電袋復(fù)合除塵器前級(jí)電場(chǎng)時(shí)，與煙氣中高濃度的粉塵凝并后絕大部分被電場(chǎng)捕集，且形成的銨鹽與粉塵混合的顆粒物中銨鹽的含量較低，粘性小，容易在電場(chǎng)捕集后在機(jī)械振打清灰作用下落至灰斗內(nèi)。所以，脫硝裝置中少量氨逃逸對(duì)除塵而言是積極的因素，它提高電袋復(fù)合除塵器電區(qū)除塵效率，降低進(jìn)入袋區(qū)的煙塵濃度，降低除塵器前后壓差和煙氣阻力。

2.3 脫硝后過(guò)量氨逃逸形成大量氨鹽對(duì)電袋復(fù)合除塵器的負(fù)面影響

當(dāng)脫硝裝置由于噴氨裝置故障導(dǎo)致注入煙道的氨流量分布不均，或由于催化劑老化、堵塞等因素而導(dǎo)致氨逃逸過(guò)量時(shí)（通常要求氨逃逸不能大于3ppm），逃逸的nh3與so3反應(yīng)產(chǎn)生大量的粘性nh3hso4，與煙氣中的粉塵結(jié)合后形成大量的強(qiáng)粘性灰。超過(guò)了原有電除塵及袋除塵除灰的能力，打破了這種平衡。粘性飛灰吸附在電除塵陰極針刺線上，造成陰極針刺線針尖肥大，電場(chǎng)二次電流過(guò)小，無(wú)法建立正常電暈功率的電場(chǎng)，導(dǎo)致除塵效率下降。電除塵除塵效率的下降又導(dǎo)致更多的粘性灰無(wú)法得到有效清除，陰極針刺線針尖被粘性灰包裹的越來(lái)越大，這樣就形成了一種惡性循環(huán)，最終結(jié)果甚至導(dǎo)致電除塵徹底喪失除塵的功能。另一方面，粘性飛灰吸附在陽(yáng)極板上無(wú)法通過(guò)陽(yáng)極振打裝置有效清灰，從而造成陰陽(yáng)極異極距減小，二次電壓過(guò)小，同樣無(wú)法獲得正常的電暈功率，降低電除塵效率。

過(guò)量氨逃逸對(duì)電袋復(fù)合除塵器布袋除塵的不利影響。布袋除塵基本原理是通過(guò)濾袋纖維及濾袋表面形成的粉塵層對(duì)粉塵粒子的捕獲來(lái)達(dá)到煙氣凈化目的，粉塵粒子主要是通過(guò)慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散、篩分作用吸附在濾袋表面，當(dāng)吸附在濾袋表面的粉塵層達(dá)到一定厚度時(shí)，通過(guò)脈沖噴吹裝置向?yàn)V袋內(nèi)部噴吹壓縮空氣氣流，使濾袋鼓脹變形產(chǎn)生對(duì)粉塵的作用力以及噴射氣流誘發(fā)的清灰作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)濾袋表面清灰功能。布袋透氣性好壞決定布袋除塵性能和布袋除塵器壓差降的大小。過(guò)量氨逃逸導(dǎo)致的粘性飛灰大量吸附在濾袋外表面無(wú)法通過(guò)有效地清灰裝置清除，吸附在濾袋表面的大量粘性灰造成濾袋纖維孔隙堵塞，在濾袋表面形成板結(jié)的塊狀物，造成濾袋透氣性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)袋除塵功能，同時(shí)造成布袋除塵器前后壓差過(guò)大，影響風(fēng)機(jī).html'>風(fēng)機(jī)出力，甚至影響鍋爐負(fù)荷。

3 脫硝后煙氣成分改變對(duì)電袋復(fù)合除塵器影響相關(guān)應(yīng)用實(shí)例及措施建議

3.1 北京京能石景山熱電廠脫硝后煙氣對(duì)電袋復(fù)合除塵器的積極影響

電袋復(fù)合除塵器項(xiàng)目中，其中北京京能石景山熱電廠1號(hào)、3號(hào)爐電袋復(fù)合除塵器分別于2008年3月、5月改造完工并正式投入運(yùn)行，兩臺(tái)爐脫硝裝置于2008年6月正式投入運(yùn)行。該項(xiàng)目為奧運(yùn)工程，對(duì)環(huán)保要求極高，氮氧化物和粉塵的排放要求非常嚴(yán)。脫硝裝置和除塵器都選用國(guó)內(nèi)行業(yè)內(nèi)技術(shù)成熟、領(lǐng)先的知名廠家設(shè)備，且該電廠運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)成熟、規(guī)范。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行表明，兩爐電袋復(fù)合除塵器的出口排放濃度都穩(wěn)定≤20mg/nm3，阻力小于800pa，清灰周期10小時(shí)以上，濾袋零破損。在多次停爐檢修時(shí)，殼體墻板、陰極裝置、陽(yáng)極板、濾袋表面等處均未發(fā)現(xiàn)有異常粘性粉塵層。因此，從北京京能石景山熱電廠實(shí)踐中證明了脫硝后少量氨逃逸現(xiàn)象是不影響電袋復(fù)合除塵器的正常使用的。

3.2 華東某電廠600mw機(jī)組脫硝后煙氣對(duì)電袋復(fù)合除塵器的負(fù)面影響

位于華東地區(qū)某大型火力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組與北京京能石景山熱電廠脫硝后煙氣對(duì)電袋復(fù)合除塵器的積極影響是相反的情況。該機(jī)組為600mw超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐采用超臨界直流鍋爐，空氣預(yù)熱器采用三分容克式回轉(zhuǎn)空預(yù)器，設(shè)scr脫硝和濕法脫硝裝置。

電袋復(fù)合除塵器設(shè)計(jì)按常規(guī)的“2電+2袋”設(shè)計(jì)方案，該項(xiàng)目于2011年7月份正式并網(wǎng)投運(yùn)，在機(jī)組168h滿負(fù)荷試運(yùn)行時(shí)電袋復(fù)合除塵器進(jìn)出口差壓穩(wěn)定在600pa-800pa范圍內(nèi)，投運(yùn)初期3個(gè)月內(nèi)進(jìn)出口長(zhǎng)期差壓穩(wěn)定在800pa-1000pa范圍內(nèi)。2011年10月底電廠委托該省電科院測(cè)試除塵器性能，脫硝系統(tǒng)未投入運(yùn)行，除塵器阻力僅為619pa；除塵器制造廠家質(zhì)量部門于2012年9月份對(duì)機(jī)組進(jìn)行性能測(cè)試，脫硝系統(tǒng)已經(jīng)投運(yùn)8個(gè)月（脫硝系統(tǒng)正式于1月份開(kāi)始投運(yùn)），阻力升至1690pa。兩次性能測(cè)試具體數(shù)據(jù)對(duì)比如表1。

從表1中可以得知2012年9月份，脫硝裝置投運(yùn)8個(gè)月后，除塵器阻力上升明顯。

該機(jī)組自投入運(yùn)行以來(lái)，電袋除塵器經(jīng)歷了2次停爐檢修，對(duì)比照片如圖2、圖3。

圖2、圖3為兩次停爐檢修時(shí)現(xiàn)場(chǎng)拍取的陰極針刺線照片，可以明顯看出圖3針刺線已經(jīng)被飛灰包裹肥大，且粘性飛灰經(jīng)過(guò)針刺線尖端放電灼燒后形成硬質(zhì)結(jié)晶體，很難剝離。

圖4、圖5為兩次停爐檢修時(shí)的濾袋照片，可以看出，第二次檢修時(shí)濾袋表面有積灰板結(jié)現(xiàn)象。經(jīng)專業(yè)儀器檢測(cè)，濾袋透氣性僅為7.7-20.2l/dm2·min。

出現(xiàn)針刺線肥大及濾袋表面積灰板結(jié)原因與脫硝系統(tǒng)氨逃逸有關(guān)，據(jù)業(yè)主反饋，該機(jī)組脫硝系統(tǒng)一直帶故障運(yùn)行，氨無(wú)法自動(dòng)均勻投入，氨逃逸監(jiān)視儀故障，因此無(wú)法準(zhǔn)確控制氨的投入量。在第二次檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)噴氨裝置6個(gè)噴嘴脫落，大量氨泄漏。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)說(shuō)明，當(dāng)氨逃逸量超過(guò)3ppm時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量硫酸氫銨。

針對(duì)脫硝系統(tǒng)氨逃逸造成電袋復(fù)合除塵器除塵效率降低，進(jìn)出口差壓過(guò)大將影響整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的情況，該電廠后來(lái)檢修時(shí)用鋼刷清除掉包裹在陰極針刺線上的硬質(zhì)顆粒物，使電區(qū)恢復(fù)正常運(yùn)行。另袋區(qū)采取移動(dòng)強(qiáng)力清灰裝置清除布袋表面塊狀物。同時(shí)，在對(duì)脫硝系統(tǒng)噴氨裝置修復(fù)后嚴(yán)格限制噴氨量，運(yùn)行3個(gè)月以來(lái)，除塵器進(jìn)出口壓差一直穩(wěn)定維持在800pa-1200pa。

4 結(jié)束語(yǔ)

scr脫硝后煙氣成分的改變對(duì)電袋復(fù)合除塵器性能有積極的一面，但過(guò)量的氨逃逸則對(duì)電袋復(fù)合除塵器的影響是非常不利的，電廠運(yùn)行管理人員應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到脫硝副產(chǎn)物硫酸氫銨對(duì)電袋復(fù)合除塵器負(fù)面影響，在日常運(yùn)行中，嚴(yán)格監(jiān)視脫硝裝置氨逃逸，控制氨逃逸在一定的范圍之內(nèi)。同時(shí)，在電袋復(fù)合除塵器檢修時(shí)重點(diǎn)對(duì)陰極針刺線針尖積灰情況以及抽取濾袋檢查表面積灰是否板結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取補(bǔ)救措施，使電袋復(fù)合除塵器性能獲得最佳狀態(tài)，兼顧脫硝裝置脫除氮氧化物和除塵器除塵同步達(dá)標(biāo)。