脱硝装置对袋式除尘器运行的影响及其防治措施

第26卷第5期2013年10月

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污染防治技术POLLUTIONCONTＲOLTECHNOLOGYVol．26，No．5Oct．，2013

脱硝装置对袋式除尘器运行的影响及其防治措施

11，213

轶，蒋洁，文杰，李昌浩

(1．中国国电集团南京龙源环保有限公司，江苏南京210012;2．东南大学能源与环境学院，江苏南京210096;

3．南京市建邺区环境保护局，江苏南京210019)

刘

摘要：文中简要介绍了脱硝工艺，阐述了脱硝反应的产物、氨逃逸对主机及辅机设备的影响，分析了脱硝装置对配套

袋式除尘器运行的影响及应当采取的措施，通过不同材料的袋式除尘器的比较，如机械强度、运行时间等，发现PTFE作基布、无纺层PPS超细纤维+PTFE混纺滤料配合SCＲ使用较为合理，最后在文中还介绍了脱硝系统使用时应注意的事项。

关键词：脱硝；袋式除尘器；影响中图分类号：X703

文献标识码：A

InfluenceofDenitrationDevicestotheOperationofBagFilterandItsMeasures

13

LiuYi1，JiangJie1，2，WenJie，LiChanghao

（1．NanjingLongyuanEnvironmentalProtectionCo．，Ltd．，ChinaGuodianGroup，Nanjing210012，China；

2．SchoolofEnergyandEnvironment，SouthEastUniversity，Nanjing210096China；3．EnvironmentalProtectionBureauofJianyeDistrict，Nanjing210019China）

Abstract：Thedenitrificationprocesswasintroducedanditsinfluenceonthedownstreamdevicesinpowerplantweremainlyfo-cusedinthisarticle．Explanationsonthedamagetothedevicesbydenitrationproductsandammoniaescapewerepresented．Influ-encesofdenitrationunitsonthebaghouseswereanalyzedandthepropermeasurestreatmentsweretakenintoconsideration．Diffi-dentkindsofbaghousewereundercomparison，likePPS，PTFEsubstrate，non－wovenlayerPPSultrafinefibre+PTFEblendingfilter．Itwasfoundoutthatthenon－wovenlayerPPSultrafinefibre+PTFEblendingfilterwassuitablefordenitrationunits．

Keywords：Denitration；bagfilter；influence

中国是以燃煤为主的发展中国家，其能源构成

以煤炭为主，消耗量占一次能源消费量的76%左［1］

右。随着经济的快速发展，煤耗的增加，燃煤造成的大气污染日趋严重，特别是燃煤烟气中的氮氧化物（NOx），是大气污染的主要污染物之一。面对严峻的氮氧化物排放形势，国家环保部制定了相关规定，出台了NOx的排放标准，为此，必须采取相

一是控制燃烧过程中NOx应的氮氧化物控制技术，

的生产，即低氮燃烧技术；二是对产生的NOx进行处理，即烟气脱硝技术。目前两种控制方式都得到

［2］

了广泛研究和大量应用。但针对脱硝装置及脱硝反应产物对下游装置的影响，目前还需要作进一步研究。1

脱硝过程及脱硝产物

1．1SCＲ法脱硝的反应机理

SCＲ的化学反应机理比较复杂，主要是NH3

在一定的温度和催化剂的作用下，有选择地把烟气

中的NOx还原为N2，同时生成水，催化剂的作用是降低分解反应的活化能，使其反应温度降低至150

［3］

～450℃之间，反应历程见反应式：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO+2NO2+4NH3→4N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O

NH3的分解和NH3氧化为NO的反应都在350℃以上才能进行，450℃以上才能剧烈反应。在一般的选择性催化还原工艺中，反应温度常常控制在300℃以下，这时仅有NH3氧化为N2的副反应发生。

4NH3+O2→2N2+6H2O

收稿日期：2013－07－16；修订日期：2013－08－22作者简介：刘

轶（1982—），女，江苏南京人，工程师，长期从

袋式除尘器研究与工程实践。事电力环保工作、

［4］

2013年10月刘轶等.脱硝装置对袋式除尘器运行的影响及其防治措施·53·

SCＲ系统中还会发生如但是在某些条件下，

［5］

下不利反应：

2SO2+O2→2SO3

NH2+SO3+H2O→NH4HSO42NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4SO3+H2O→H2SO4

反应中形成的NH4HSO4和（NH4）2SO4很容易对空气预热器造成堵塞或腐蚀。1．2

SNCＲ法脱硝的反应机理

选择性非催化还原（SNCＲ）脱硝工艺是将含有NHx基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为900～1100℃的区域，还原剂通过安该还原剂迅速热装在屏式过热器区域的喷枪喷入，

随后NH3与烟气中的分解成NH3和其它副产物，

NOx进行SNCＲ反应而生成N2和H2O。SNCＲ是当前NOx治理中广泛采用的炉内脱硝技术

（1）NH3作为还原剂

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O2NO+4NH3+2O2=3N2+6H2O8NH3+2NO2=7N2+12H2O

表1

主要工艺特性

SCＲ法

脱硝效率%

70～90

［6］

（2）尿素作为还原剂

CO（NH2）2+2NO=2N2+CO2+2H2O

CO（NH2）2+H2O=2NH3+CO24NO+4NH3+O2=4N2+6H2O2NO+4NH3+2O2=3N2+6H2O6NO2+8NH3=7N2+12H2O

1．3

SNCＲ－SCＲ烟气脱硝技术

SNCＲ－SCＲ混合脱硝工艺发挥了SNCＲ工艺与SCＲ工艺的互补作用，利用逃逸氨进行催化反

［7］应，进一步脱除NOx。混合脱硝工艺以尿素作为吸收剂，是炉内一种特殊的SNCＲ工艺与一种简

洁的后端SCＲ脱硝反应器有效结合。

CO（NH2）2+2NO=2N2+CO2+2H2O

CO（NH2）2+H2O=2NH3+CO2NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O1．4

三种方法的比较

SNCＲ法以及SNCＲ－SCＲ法脱针对SCＲ法、

如表1所示。硝的主要工艺特性进行了比较，

工艺方法SNCＲ法大型机组25～40，

小型机组配合LNB、OFA技术可达80

850～1250

无NH3或尿素造成堵塞或腐蚀的机会为三者最低

无5～10无

SNCＲ+SCＲ法

40～90前850～1250后320～400后段加催化剂NH3或尿素造成堵塞或腐蚀的机会较SCＲ低

较SCＲ低3～5

高灰分会磨耗催化剂，碱金属氧化物会使

催化剂钝化

。

SCＲ、SNCＲ以及SNCＲ－SCＲ脱硝工艺特性比较

反应温度℃催化剂还原剂对空预器影响SO2、SO3转化率NH3逃逸μL/L燃料的影响

320～400TiO2、V2O5－WO3NH3或尿素NH3与SO3易形成NH4HSO4，造成

堵塞或腐蚀

较高3～5

高灰分会磨耗催化剂，碱金属氧化物会使

催化剂钝化

2

对袋式除尘器的影响

2．1SCＲ对袋式除尘器的影响

由于SCＲ脱硝系统内采用催化剂，烟气中的SO2

在催化剂的作用下转换为SO3，反应器下游的SO3会有所增加，特别是在高含尘烟气段布置系统中，除了

在露点温度下FGD再热系统可生成硫酸氢氨以外，

中会凝结过量的硫酸，从而对受热面造成腐蚀。

SO3与烟气中的NH3（由尿素在高温下分解而成）反应形成硫酸氢铵，由于硫酸氢铵会与烟气中的飞灰粒子相结合，常附着于150～190℃的金属

表面，甚至进入袋式除尘器，也会造成滤袋板结，滤

滤袋寿命下降，阻力上升，最终影响整个系孔堵塞，

统的正常运行。

2．2SNCＲ对袋式除尘器的影响

SNCＲ脱硝系统内没有催化剂反应器，造成堵塞的几率在三种脱硝方法中最低，但飞灰含量最高，这将降低滤袋寿命，使袋式除尘器的阻力上升，同时飞灰品质受到脱硝还原剂的影响可侵蚀滤袋。2．3SNCＲ+SCＲ对袋式除尘器的影响

SNCＲ+SCＲ方法是结合了SNCＲ和SCＲ方

·54·刘轶等.脱硝装置对袋式除尘器运行的影响及其防治措施第26卷第5期

法，其对袋式除尘器的影响也是这两种脱硝方法的叠加，一方面烟气中的SO2在催化剂的作用下转换为SO3，在结合NH3后形成硫酸氢铵，对滤袋造成堵塞和腐蚀；另一方面，烟气中的飞灰含量较高，恶化滤袋的运行工况，降低滤袋的使用寿命。3

袋式除尘器滤料的选择

况条件下，该材料的使用寿命将比其它材质提高1

～3倍以上；缺点是耐磨、耐拉、耐折性能一般、纤维较粗、过滤性能（过滤精度）一般。

PPS滤料是燃煤电厂袋式除尘器普遍使用的主要滤材，但在多年的运用中发现，它容易受烟气

引起少量的中化学成分的影响而缩短使用寿命，

NH3逃逸，并与烟气中的SOX发生氧化反应形成PPS滤料并不适铵盐，导致烟灰性质的改变，因此，合与脱硝装置配套使用。

因此选用PTFE作基布、无纺层PPS超细纤维+PTFE混纺滤料。PTFE合成纤维滤料在240℃或瞬间260℃的温度条件下，能耐酸碱侵蚀，以PT-FE作基布可以很好的维持滤料三维结构和强力。PPS超细纤维可以过滤超细粉尘颗粒，在120～180℃温度区间内PPS有良好的耐温和耐腐蚀性能，并能降低氧化作用。因此该混纺滤料具有很好的耐酸、耐碱性能，除尘器正常的运行温度下控制

可以有效避免酸腐在酸露点及水露点以上20℃，

蚀及结露问题，因此采用该组合滤料的袋式除尘器

适合于脱硝后除尘。该滤料性能指标见表2。

单位g/m2mm

径向纬向径向纬向

N/5×20cmN/5×20cmN/5×20cmN/5×20cm

标准值650±5%1．8±0．2≥750≥1000≤35≤50

实测值6481．9821．31076．57．943．9

为消除脱硝装置对袋式除尘器的影响，选择合适袋式除尘器滤料显得十分重要。目前实际应用P84、PTFE等。的过滤材料包括PPS、

PPS即聚苯硫醚，具有优异的耐热性、阻燃性、耐化学药品性、尺寸稳定性，具备高性能纤维的各

能连续经受住190℃的温度，过滤性能（过种特点，

不能在含氧量滤精度）高；缺点是抗氧化能力差，

过高的情况下使用。

P84即聚酰亚胺，优点是能连续暴露在240℃的温度下，过滤性能（过滤精度）高；缺点是不耐水遇碱溶解。解，

PTFE即聚四氟乙烯，目前为止它是耐化学药

可在250℃下连续工作。同等工品性最好的纤维，

表2滤料性能指标

序号12

特性克重厚度

检测项目克重厚度

断裂强力

3

强度

断裂伸长率

另外，配置预涂灰保护系统可以增强除尘效果。

在机组启动和低负荷运行需要燃油时，为了避免油烟对滤袋造成损坏，在袋式除尘器投用前，应保持一定对新滤袋进行预涂灰（对老滤袋不清灰，的灰尘）。燃油期间，袋式除尘器不清灰或尽可能少清灰。机组长期停用后再启动，对滤袋均需进行预涂灰处理。

此项保护措施在锅炉投油点火对滤袋有可能产生恶劣影响的情况下，能保护滤袋；机组运行需要投油稳燃时对袋式除尘器及滤袋也不会产生负面影响，少量的硫酸氢铵只会吸附在粉尘表面，不会直接附着在滤袋表面，对滤袋的影响则少之又少。4结论

文中在介绍脱硝工艺的基础上，分析脱硝工艺产物对袋式除尘器的影响，发现烟气经过脱硝后，烟气中会产生氨、铵盐或硫酸等情况，导致缩短

PPS滤料的寿命，因此在脱硝装置后采用PTFE作

基布、无纺层PPS超细纤维+PTFE混纺滤料，同时配以预涂灰处理可确保袋式除尘器正常运行，增强除尘效果。

［参考文献］

［1］

路春美，王永征．煤燃烧理论与基础［M］．地震出版2001．社，

［2］刘［3］李

孜，易

斌．我国火电行业氮氧化物排放现状及减排建

J］．环境保护．2008（402）：7－10．议［

峰．以纳米TiO2为载体的燃煤烟气脱硝SCＲ催化剂研

宁，刘

亭．烟气脱硝选择性催化还原反应模

D］．东南大学．2006．究［

［4］沈伯雄，赵［5］李［6］

J］．中国电机工程学报，31（8）：31－37．拟研究［

攀．V2O5/AC催化脱硝过程中若干重要问题的研究［M］．北京工业大学，2012．

卢志民．SNCＲ反应机理及混合特性研究［M］．浙江大2006．学，

［7］蔡小峰，李晓芸．SNCＲ－SCＲ烟气脱硝技术及其应用［J］．

24（3）：26－29．电力环境保护，