燃煤电厂SCR脱硝过程中SO3的生成、检测及控制基础研究
文献类型:学位论文
作者 | 熊劲 |
答辩日期 | 2021-06-01 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 朱廷钰 |
关键词 | So3检测,So2氧化,V2o5/tio2,So3脱除,碱性吸收剂 |
英文摘要 | 随着燃煤电力行业超低排放改造的实施,截至2019年底,燃煤机组的SCR脱硝装置安装率接近100%。SCR脱硝装置的大量加装,导致燃煤烟气中SO3浓度显著增加,引起有色烟羽,产生不良环境问题,腐蚀设备、堵塞空气预热器,对设备的运行产生不利影响,因此控制烟气中SO3排放具有非常重要的意义。准确检测SO3是控制SO3的前提,然而SO3性质活泼,比SO2浓度低约两个数量级,导致准确测量很困难,因此亟需探索SO3检测的影响因素,探寻降低测试误差的方法。目前,SO3的生成机制尚不明确,需要深入探索以期为源头削减SO3提供理论依据。另外,在SO3脱除工艺中碱性吸收剂的利用率较低,亟待探究工艺过程影响因素。论文主要研究内容和结论如下。(1)探究了异丙醇吸收法在线监测SO3的影响因素,发现SO3的测量误差主要来源于两方面。一方面来自仪器,包括蠕动泵管变形、气泡和氯冉酸钡泄露,这些误差可以通过调整优化仪器来消除;另一方面来自组分性质,包括采样气体流量的测量误差、IPA溶液的挥发损失、SO3的副反应和SO2氧化应,针对这四个误差来源分别提出了修正系数,建立了修正公式,用于修正SO3浓度。另外NH3对SO3检测的干扰很大,尽量选择在不含NH3的位点进行测试。测试仪器优化结合修正公式显著降低了SO3测量误差,在考查的10 ~ 40 ppm范围内将测量误差从25 ~ 54%减小到小于25%以内,在20 ppm以上时,误差降低到了5%以内。(2)探究了SO3在V2O5/TiO2催化剂表面生成的影响因素。获得了SO3生成的动力学参数,O2、SO2和SO3的表观反应级数分别为0、0.77和-0.19,表观活化能为74.3 kJ/mol。通过测试不同温度下的SO2转化量,SO3生成量和沉积硫酸盐量,阐明了不同温度下SO2氧化产物的赋存状态。270 oC以上氧化产物以气态SO3为主,270 oC以下氧化产物以沉积的NH4HSO4为主。随着温度升高,气态SO3和NH4HSO4的总平均反应速率先下降然后上升,最低点出现在250 ~ 270 °C附近。(3)揭示了V2O5/TiO2催化剂表面SO2氧化生成SO3的机理。气态SO2先通过载体表面的羟基化学吸附在载体表面,同时释放H2O,化学吸附态的SO2被V5+氧化三齿硫酸盐,同时V5+被还原成V3+,三齿硫酸盐分解脱附生成气态SO3,V3+在O2作用下转化为V5+。三齿硫酸盐是关键中间产物,在150 oC以上开始生成,在270 oC以上开始分解脱附生成气态SO3。探明了烟气复杂气氛对SO3生成的影响,NOx有明显的促进作用,源于NO2将V3+氧化为V5+;H2O有轻微抑制作用,NH3有强烈的抑制作用,源于它们与三齿硫酸盐结合生成了更稳定的二齿硫酸盐和硫铵盐。明确了低温下硫酸氢铵的形成有两条路径,先氧化后铵化和先铵化后氧化。(4)探索了Ca(OH)2、MgO和NaHCO3三种碱性吸收剂吸收SO3的影响因素。提出了不同吸收剂的使用温度窗口,Ca(OH)2在500 oC及以上的高温区使用,MgO在320 oC及以下的低温区使用,NaHCO3应避免在180 ~ 260 oC范围内使用。NaHCO3吸收SO3的过程符合缩核模型,而Ca(OH)2和MgO吸收SO3的过程符合颗粒模型。发现了Ca(OH)2和MgO的利用率较低的原因是致密的产物层阻碍了SO3向未反应核心的扩散。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60824] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 熊劲. 燃煤电厂SCR脱硝过程中SO3的生成、检测及控制基础研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2021. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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