發(fā)布時間：2020-11-04 05:30

　　 SCR脫硝系統(tǒng)是一種高效的脫硝技術,雖然有效緩解了環(huán)保壓力,但也為燃煤電廠的安全經(jīng)濟運行帶來了諸多問題。在脫硝過程中,催化劑使得煙氣中的SO2氧化為S03的機率增高,SO3與逃逸NH3反應生成硫酸氫銨(ABS),其粘附在換熱設備表面,使得積灰層增厚。硫酸氫銨造成的空預器堵塞問題一直是學者們研究的重點,黏性強的液態(tài)硫酸氫銨粘附在壁面上吸附大量的飛灰,減少了空預器煙氣側壁面間的流通截面積,形成堵塞,導致機組的運行阻力增加。因此,探究硫酸氫銨與飛灰顆粒在空預器壁面的粘附作用機制,對有效預防和減輕燃煤鍋爐空預器堵塞具有重要意義。本文研究了燃煤鍋爐脫硝伴生硫酸氫銨與飛灰顆粒在空預器壁面的粘附作用機制,設計了金屬壁面飛灰粘附性能試驗臺,實驗研究了不同溫度、不同粒徑范圍和不同硫酸氫銨-灰質量比(R)下硫酸氫銨與飛灰顆粒在金屬壁面的粘附規(guī)律。由于煙溫與壁溫之間存在溫差,造成了不同區(qū)域硫酸氫銨凝結方式的不同,因此本文從硫酸氫銨直接冷凝在壁面吸附飛灰顆粒(記為未混樣品)和硫酸氫銨冷凝在飛灰顆粒表面兩者混合物粘附在壁面(記為預混樣品)兩方面研究了壁面飛灰粘附率規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)預混樣品和未混樣品的粘附率都是先隨著溫度的升高而增加,當?shù)竭_某一溫度后,溫度繼續(xù)升高粘附率會下降,兩種樣品的飛灰粘附率最大的溫度點不同(預混220℃,未混180℃),預混樣品的粘附率始終高于未混樣品,但粘附強度前者小于后者。研究表明,液態(tài)硫酸氫銨的生成是造成空預器嚴重堵塞的根本原因,空預器某一段區(qū)域處純硫酸氫銨凝結后吸附飛灰(未混樣品)繼而形成的積灰層粘結力相對較大,造成積灰層的不斷增厚;而經(jīng)過這一區(qū)域后飛灰顆粒與硫酸氫銨混合物(預混樣品)在壁面的粘附率較高,積灰層厚度短時間內增加明顯,該結論為空預器不同區(qū)域處吹灰方式的選擇提供指導。為了分析不同溫度下硫酸氫銨與飛灰顆粒耦合作用機制,將吹掃過后粘附在壁面的灰樣進行取樣,分別采用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)以及X射線衍射(XRD)對不同溫度(160、200、220、280℃)的樣品進行形貌、元素分布以及成分晶體分析。研究發(fā)現(xiàn),硫酸氫銨與飛灰顆粒在一定溫度下發(fā)生化學反應,溫度的升高促進了化學反應的進行。并且硫酸氫銨的存在改變了飛灰顆粒原始形貌,不同溫度下其顆粒團聚形態(tài)不同,其中預混樣品220℃下顆粒團聚最為劇烈,形成了黏結形態(tài)很強的絮狀物。飛灰成分主要有C、O、Al、Si、Fe、Ca等元素,大多以氧化物的形式存在,與硫酸氫銨之間會存在化學反應。同時,粘附積灰層整體以及飛灰顆粒自身都含有孔隙結構,存在物理吸附作用。因此,為探究粘附積灰層中飛灰顆粒與硫酸氫銨在不同溫度下發(fā)生的物理吸附和化學反應程度以及不同氧化物對飛灰顆粒粘附的影響規(guī)律,設計了不同成分積灰與硫酸氫銨相互作用的實驗。采用標準粒徑的純氧化物CaO、A1203、Si02代表飛灰中的堿金屬氧化物和普通氧化物,模擬與硫酸氫銨的耦合作用實驗,并選取電廠飛灰作為對比實驗。分別對不同溫度下CaO、A1203、Si02和飛灰顆粒與硫酸氫銨的作用產(chǎn)物,進行pH、電導率和XRD測試。實驗發(fā)現(xiàn),各成分顆粒物與硫酸氫銨混合物的pH隨著溫度的增加而增大,但CaO和飛灰顆粒的pH隨溫度的變化相對較小,Si02的變化趨勢次之,A1203的pH趨勢隨溫度的變化最為顯著。其中,CaO與硫酸氫銨發(fā)生了強烈的化學中和反應,消耗了硫酸氫銨,反應產(chǎn)物呈堿性,粘結作用不明顯。而A1203與硫酸氫銨發(fā)生少許反應,200℃后反應加劇。Si02與硫酸氫銨無化學反應發(fā)生,只存在物理吸附。并且Si02,A1203和飛灰顆粒與硫酸氫銨混合物呈酸性,顆粒間粘附明顯。結果表明:飛灰顆粒與硫酸氫銨在不同溫度下存在不同程度的物理吸附和化學反應,使得積灰粘附物在不同溫度下呈現(xiàn)不同的粘性。為進一步探究硫酸氫銨與飛灰顆粒發(fā)生的物理吸附作用,對原灰樣和200℃實驗灰樣進行了 BET測試,測試表明,實驗前后飛灰顆�？讖椒植及l(fā)生了較大的改變(平均孔徑由9.4561nm變?yōu)榱?29.8231nm),顆粒孔隙的總孔容積減少,比表面積從1.3050m2/g減少到了 0.3127m2/g,證實了飛灰顆�？紫秾σ簯B(tài)硫酸氫銨的物理吸附能力。最后,在理論和試驗研究的結果基礎上,結合電廠運行數(shù)據(jù),主要從粘附作用機制和硫酸氫銨生成源頭兩個方面探尋減輕液態(tài)硫酸氫銨造成空預器堵塞的方法。其中,縮短硫酸氫銨液化區(qū)間、空預器處進行連續(xù)吹灰、在鍋爐中合理添加堿性物質和改變飛灰顆�？紫抖鹊确绞蕉寄苡行�減少液態(tài)硫酸氫銨的量,從而減輕空預器的堵塞現(xiàn)象。本研究為工程上治理硫酸氫銨堵塞奠定了理論基礎。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：X773
【部分圖文】：

????ｌ緒論??ｉ．ｉ課題研究背景及意義??我國的電力供給主要由火電、風電、水電、核電以及太陽能發(fā)電等組成，火??力發(fā)電又分為燃煤發(fā)電和燃氣發(fā)電等方式，其中燃煤發(fā)電為主要的組成部分。據(jù)??全國電力統(tǒng)計快報ｍ，２０１８年我國發(fā)電裝機容量為１８９９６７萬千瓦，總發(fā)電量達??６９９４０億千瓦時，相較于２０１７年增長了?８．４％。雖然核電（１８．６％）、風電（２０．２％）??和太陽能發(fā)電（５０．８％）的增長率明顯高于火電的增長率（７．３％），但如圖１－１所??示，火力發(fā)電仍是我國發(fā)電主力，在發(fā)電總量中占比約７０％。??＼?Ｉ太陽能及其他［ＺＩ１風電ＣＺＤ核電ＨＺ］水電［ｕ火電??１１??＇?＇?１??ｒ?Ｉ?－ｙ????，?｜?￣???８０－??、?、???＾?６０?－??匡??Ｉｊ??蕓４〇－??２０－??２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８??年度（年）??圖１－丨２０１４－２０丨８年年度能源發(fā)電量比例圖??伴隨著化石能源的大量消耗，污染物排放不斷增加，對環(huán)境造成惡劣的影響｜２］。??霧霾、酸雨、臭氧層空洞以及全球變暖等一系列問題嚴重影響人類的生產(chǎn)活動。??煤炭燃燒產(chǎn)生的Ｓ０２、ＮＯｘ以及粉塵顆粒對環(huán)境產(chǎn)生不同程度的破壞。其中，??ＮＯｘ是嚴重影響環(huán)境質量的大氣污染物，ＮＯｘ排放會引發(fā)酸雨、霧霾、溫室效??應和破壞臭氧層等環(huán)境問題。??１??

山東大學碩士學位論文??２４００?－?＊、、?一＊一氮氧化物??＊?？二氧化硫??．?????２３００－?＼??？?２２００－?參??＇＊－＊＊＂＂?＊?、、、?Ｎ＞＇＇＼??＾?２１００－?？＇、?＼??鏈??ｆｔ?．?？?＇?＼??２０００?－?＼??、？、?＼??１９００－??．?１??１８００－Ｊ?，???ｊ???１???１???１???２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５??年份??圖１－２歷年二氧化硫和氮氧化物排放量??二氧化硫排放源??５３．５４％?龍綱非涵??３４．６１?％?３７?６９％??ｎ＿火電ｍｂ誶它工、ｉｉ’．ｂｉｉ城鎮(zhèn)生活?＿火電＿其它工彳丨＇■■機動午．ｒｎ城鎮(zhèn)生活??圖１－３二氧化硫和氮氧化物的排放源組成??據(jù)《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒－２０１８》數(shù)據(jù)顯示，我國Ｓ０２和ＮＯｘ的排放總量如圖??１－２所示。ＳＯ２和Ｎ０ｘ的排放總量在２０１】年后呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，其中從圖??１－３?２０１４年我國Ｓ０２和ＮＯｘ的排放源組成可以看出，火電行業(yè)的ＳＣｈ排放總量??占總量的三分之一左右，其他工業(yè)占比最大為５３．５４％。而對于ＮＯｘ的排放來說，??火電行業(yè)占比最大達到３７．６９％，其他工業(yè)和機動車的氮氧化物排放量在３０％。??由上述數(shù)據(jù)和分析可知，火電行業(yè)仍然是我國氮氧化物和二氧化硫等污染物排放??的主要來源。??從圖１－２中看到氮氧化物及二氧化硫的排放量自２０１１年逐年降低，這是因為??在２０１１年，我國頒布了新的火電廠大氣污染物排放標準，實行分階段和區(qū)域調??２??

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本文編號：2869687