陳信良

摘要：分析了燃煤電廠氨逃逸的原因以及氨逃逸的生成物硫酸氫銨對電袋復(fù)合除塵器電收塵區(qū)和袋收塵區(qū)運(yùn)行的影響。從日常運(yùn)行維護(hù)的角度出發(fā)，提出了減少氨逃逸的措施，對燃煤電廠處理同類型問題有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：氨逃逸;電袋除塵器;硫酸氫銨;積灰

0 引言

近年來，盡管我國大力開展新能源建設(shè)，但在目前以及未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，火力發(fā)電裝機(jī)容量將依然占據(jù)我國電力供應(yīng)的主導(dǎo)地位。燃煤電廠產(chǎn)生了大量的粉塵、SO2、NOx、汞及化合物等污染，為控制煙氣排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，煙氣治理中采用了一系列的收塵措施。以氮氧化合物（NOx）為例，根據(jù)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（環(huán)發(fā)〔2015〕164號）文件要求，燃煤電廠煙氣污染物中NOx≤50 mg/m3（標(biāo)干態(tài)，6% O2）[1]，脫硝效率需要調(diào)高至90%以上，目前采用的選擇性催化還原法，簡稱SCR，是我國燃煤電廠應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。綜合經(jīng)濟(jì)效益的考量，SCR反應(yīng)器通常采用高灰型布置方式（流程如圖1所示），NH3是SCR脫硝技術(shù)的還原劑，通常由液氨或者尿素?zé)峤馓峁?。在催化劑的作用下，將燃煤煙氣中的NOx還原成N2和H2O;另外，煙氣中的部分SO2也會被氧化成SO3。

燃煤電廠通常采用增加催化劑層數(shù)以及加大噴氨量的方式來提高脫硝效率，因此隨著脫硝效率的提高，氨逃逸也會相應(yīng)增加，氨逃逸的副產(chǎn)品硫酸氫銨（ABS）對后續(xù)除塵設(shè)備的運(yùn)行效能會產(chǎn)生許多負(fù)面的影響。

1 硫酸氫銨的生成機(jī)理

有研究表明，硫酸氫銨的生成溫度為190～240 ℃[2]，根據(jù)硫酸氫銨的物理特性（表1），硫酸氫銨的沸點(diǎn)為350 ℃，而SCR催化劑最佳的反應(yīng)溫度在340～380 ℃，可見在副反應(yīng)發(fā)生時，生成的硫酸氫銨主要為氣相，其在溫度降低時凝結(jié)[3]。在具體的工程應(yīng)用中，若發(fā)現(xiàn)催化劑失活，短時間內(nèi)可以通過增加鍋爐負(fù)荷，提高煙溫使硫酸氫銨氣化，從而讓催化劑恢復(fù)活性。

2 氨逃逸對電袋復(fù)合除塵器的影響

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，由于脫硝無法完全反應(yīng)，氨逃逸是無法避免的，有研究表明，氨逃逸率不大于2.28 mg/m3（3 ppm）時，對脫硝后煙道設(shè)備影響較小[4]。而且由于硫酸氫銨具有強(qiáng)黏性（表1），煙氣中有少量硫酸氫銨附著在粉塵上可以降低粉塵的比電阻，使粉塵在除塵器電區(qū)中更易被荷電收集，同時硫酸氫銨還可以粘聚粉塵，改變粉塵粒徑，在布袋區(qū)使粉塵更容易被攔截過濾。

但是，過量的氨逃逸將導(dǎo)致大量的硫酸氫銨生成，煙氣流經(jīng)空預(yù)器、低溫省煤器到達(dá)除塵器后溫度降至100 ℃左右，此時硫酸氫氨已經(jīng)從氣態(tài)充分凝結(jié)，大量硫酸氫銨對電袋復(fù)合除塵器的除塵效率有較大的不利影響。

下面以包頭某煤化工熱電站鍋爐配套電袋復(fù)合除塵器實(shí)際運(yùn)行故障為例進(jìn)行說明。據(jù)反饋，該機(jī)組投運(yùn)后其電袋復(fù)合除塵器在運(yùn)行一段時間后阻力居高不下，設(shè)計(jì)運(yùn)行阻力為不大于1 200 Pa，實(shí)際運(yùn)行阻力為1 600 Pa左右，后期逐漸上升，最高達(dá)到了4 300 Pa。運(yùn)營方利用機(jī)組檢修的機(jī)會，對除塵器內(nèi)部進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部大量積灰，且不易清理。在電場區(qū)可以看到陰極線被積灰包裹，針刺肥大（圖2）;布袋區(qū)濾袋積灰嚴(yán)重，且呈球狀（圖3）。

結(jié)合該機(jī)組運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)脫硝噴氨裝置多個噴嘴脫落，氨逃逸檢測裝置故障，判斷可能是氨逃逸過量導(dǎo)致的積灰。運(yùn)營方對積灰NH4 +、SO4 2-含量進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氨含量超過1 mg/g時即除塵器已發(fā)生較嚴(yán)重堵塞，無法有效清灰，由此可見，該機(jī)組氨逃逸現(xiàn)象特別嚴(yán)重。

硫酸氫銨呈酸性，將積灰少量置于玻璃皿中，用水完全潤濕，用pH計(jì)檢測酸堿度，取樣的粉塵呈酸性，pH值為5.43。由以上信息可以進(jìn)一步證實(shí)積灰是由硫酸氫銨含量過高造成的。

電袋復(fù)合除塵器電區(qū)除塵是利用陰極針刺線尖端放電的原理對粉塵荷電，使荷電粉塵在電場區(qū)中被陽極板收集，針刺線肥大會造成導(dǎo)電體的曲率半徑增大，電荷密度下降[5]，表現(xiàn)為二次電流降低，若陰陽極積灰過多，甚至?xí)霈F(xiàn)反電暈現(xiàn)象，使電區(qū)除塵效率大幅降低。同時，因?yàn)榱蛩釟滗@呈酸性，對針刺線有腐蝕作用，過量硫酸氫銨粉塵長期包裹針刺線，會使針尖鈍化，對陰極放電產(chǎn)生不可逆的負(fù)面影響。

電區(qū)除塵效率降低，必將造成布袋區(qū)除塵負(fù)荷的增加，具有強(qiáng)黏性的粉塵大量附著在濾袋上，造成清灰困難，這是運(yùn)行阻力大幅上升的直接原因。長期清灰困難將使黏性粉塵滲入濾袋內(nèi)部，造成濾袋不可逆堵塞。濾袋堵塞，引起過濾風(fēng)速增大，超出設(shè)計(jì)允許值，可能造成破袋，使濾袋失效，排放超標(biāo)。圖4所示為對該電袋復(fù)合除塵器濾袋的電鏡分析，可見其纖維層中存在大量板結(jié)粉塵。

進(jìn)一步對濾袋進(jìn)行透氣性分析（表3），由結(jié)果可見，積灰是濾袋過濾效率下降，設(shè)備阻力上升的主要原因。

氨逃逸產(chǎn)生的過量硫酸氫銨不但對電袋復(fù)合除塵器的電區(qū)、袋區(qū)的運(yùn)行有負(fù)面影響，對排灰也會造成阻礙。粉塵中含硫酸氫銨將造成收集的粉塵流動性變差甚至板結(jié)，導(dǎo)致輸灰不暢甚至堵塞，若達(dá)到儲灰安全極限，對除塵器形成結(jié)構(gòu)性安全威脅，將迫使機(jī)組停運(yùn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這在機(jī)組運(yùn)行中屬于重大的安全隱患。因此，重視脫硝氨逃逸監(jiān)測，對保障整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

電袋復(fù)合除塵器相比電除塵器，在除塵效率以及適用范圍等方面有顯著的優(yōu)勢，但在防范氨逃逸引起的設(shè)備異常方面，電袋復(fù)合除塵器應(yīng)用機(jī)組應(yīng)當(dāng)更加重視。硫酸氫銨積灰的一大特點(diǎn)是附著穩(wěn)固，清理困難，但利用硫酸氫銨溶于水的特性，可以采用水洗方法在停爐檢修時清理電除塵器。顯然，這一方法不適用于電袋復(fù)合除塵器，若出現(xiàn)嚴(yán)重的糊袋異常，目前只能采用更新濾袋的方式恢復(fù)設(shè)備性能，因此重視氨逃逸監(jiān)測，避免氨逃逸超標(biāo)，可以減少電袋復(fù)合除塵器運(yùn)維的成本。

3 故障預(yù)防措施

根據(jù)故障產(chǎn)生的原因，可以從運(yùn)行、檢修、技術(shù)改造以及運(yùn)行參數(shù)調(diào)整的角度預(yù)防氨逃逸對電袋復(fù)合除塵器的影響。