[發明專利]一種燃煤煙氣中硫酸氫銨揮發特性的測試裝置

在審

• 申請號: 201510860908.4
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105424540A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 吳文龍;馬雙忱;張小霓;張立男;郭陽;鄧悅
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發明涉及一種用于測試火電廠燃煤煙氣中硫酸氫銨揮發特性的裝置，屬于燃燒技術領域。

背景技術

為了控制NOx的排放，《火電廠大氣污染物排放標準》規定，燃煤電廠中NO_x的排放量控制在100mg/m³。SCR和SNCR脫硝技術是以NH₃或尿素為還原劑對NO_x進行選擇性還原，是燃煤電廠減少NO_x排放的有效技術。

SCR和SNCR煙氣脫硝過程中，在一定條件下，SO₃與出口煙氣中未反應的逃逸氨(NH₃)及水蒸氣可生成硫酸氫銨(NH₄HSO₄，簡稱ABS)和硫酸銨（（NH₄)₂SO₄,簡稱AS），二者的產生量取決于NH₃和SO₃的比例。理論上講，當NH₃/SO₃摩爾比大于2時，傾向于生成AS；當NH₃/SO₃摩爾比小于1時，傾向于生成ABS。

其可能存在的反應如下：

硫酸氫銨的沸點為350℃，熔點為140℃，具有吸濕性、粘性、腐蝕性，在不同的溫度下分別呈現氣態、液態、顆粒狀。氣態或顆粒狀的硫酸氫銨會隨煙氣流動，而液態的硫酸氫銨粘性極強，能夠吸附煙氣中的大量飛灰，最終沉積于金屬壁面或卡在層間，導致空預器堵塞，進而造成空預器運行阻力增加，且硫酸氫銨具有較強的腐蝕性，會帶來后續設備的腐蝕問題。

為防止硫酸氫銨的形成對空預器造成堵塞，目前有如下研究方向：控制SO₃的生成、控制氨逃逸、空預器改造和溫度調控。

溫度調控是指通過對相應鍋爐設備的運行溫度進行控制或者實施設備改造，使硫酸氫銨能夠順利揮發，從而消除其不良影響。因此需對硫酸氫銨的揮發特性進行測試，以便確定硫酸氫銨的溫度調控方法和進行溫度的選擇。

對于燃煤機組，煙氣中飛灰含量較高的情況下，硫酸氫銨在146℃-207℃為液態，在較高溫度下為氣態，更高溫度時會分解生成氨、三氧化硫和水。有學者對硫酸氫銨的分解特性進行了研究，發現硫酸氫銨的分解是一維相邊界反應，其反應機理為

該學者發現純凈的硫酸氫銨的分解溫度在345℃以上，在490℃分解速率達到最大值，但對不同硫酸氫銨樣品的揮發特性并無研究。

專利號為CN104374667A的中國專利公開了一種超高真空熱環境下材料揮發特性的測試裝置，包括測試容器、真空抽氣系統、加熱控溫測試平臺、水冷控溫收集平臺和測控系統。該裝置能夠確定材料在超真空熱環境下的揮發溫度和揮發產物，但不能測試硫酸氫銨的揮發速率，因此無法為燃煤鍋爐硫酸氫銨的溫度調控提供理論依據和數據支持。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種燃煤煙氣中硫酸氫銨揮發特性的測試裝置，為硫酸氫銨的溫度調控提供可靠的理論依據和數據支持。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種燃煤煙氣中硫酸氫銨揮發特性的測試裝置，構成中包括供氮系統、揮發系統和稱量系統，所述揮發系統包括恒溫爐、玻璃罩和坩堝，所述恒溫爐的一側通過進氣管與供氮系統連接，另一側設有出氣管；所述玻璃罩置于恒溫爐內；所述坩堝放置在玻璃罩內，其內部盛放被測試的硫酸氫銨樣品；所述稱量系統為電子天平，稱量坩堝中硫酸氫銨樣品的質量，所述測試裝置的測試步驟如下：

a.將硫酸氫銨樣品放入坩堝內，利用供氮系統向恒溫爐內輸入氮氣，使玻璃罩、坩堝及硫酸氫銨樣品均處于氮氣氛圍中；

b.用恒溫爐對玻璃罩內部的坩堝中所盛放的硫酸氫銨樣品進行恒溫加熱；

c.定時用電子天平稱量坩堝質量并記錄數據，利用下式計算設定溫度下硫酸氫銨樣品的揮發速率：

ν=Δm/Δt

其中，ν表示硫酸氫銨樣品的揮發速率；Δt表示相鄰兩次稱量硫酸氫銨樣品質量的時間間隔；Δm表示時間間隔Δt內硫酸氫銨樣品的質量變化量；

d.以設定的步長改變恒溫爐的設定溫度，重復步驟a～步驟c，得到多個溫度下的硫酸氫銨樣品揮發速率數據；

e.根據記錄的數據繪制硫酸氫銨樣品的不同溫度下揮發速率-時間曲線。