[发明专利]一种燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试火电厂燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的装置，属于燃烧技术领域。

背景技术

为了控制NOx的排放，《火电厂大气污染物排放标准》规定，燃煤电厂中NO_x的排放量控制在100mg/m³。SCR和SNCR脱硝技术是以NH₃或尿素为还原剂对NO_x进行选择性还原，是燃煤电厂减少NO_x排放的有效技术。

SCR和SNCR烟气脱硝过程中，在一定条件下，SO₃与出口烟气中未反应的逃逸氨(NH₃)及水蒸气可生成硫酸氢铵(NH₄HSO₄，简称ABS)和硫酸铵（（NH₄)₂SO₄,简称AS），二者的产生量取决于NH₃和SO₃的比例。理论上讲，当NH₃/SO₃摩尔比大于2时，倾向于生成AS；当NH₃/SO₃摩尔比小于1时，倾向于生成ABS。

其可能存在的反应如下：

硫酸氢铵的沸点为350℃，熔点为140℃，具有吸湿性、粘性、腐蚀性，在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。气态或颗粒状的硫酸氢铵会随烟气流动，而液态的硫酸氢铵粘性极强，能够吸附烟气中的大量飞灰，最终沉积于金属壁面或卡在层间，导致空预器堵塞，进而造成空预器运行阻力增加，且硫酸氢铵具有较强的腐蚀性，会带来后续设备的腐蚀问题。

为防止硫酸氢铵的形成对空预器造成堵塞，目前有如下研究方向：控制SO₃的生成、控制氨逃逸、空预器改造和温度调控。

温度调控是指通过对相应锅炉设备的运行温度进行控制或者实施设备改造，使硫酸氢铵能够顺利挥发，从而消除其不良影响。因此需对硫酸氢铵的挥发特性进行测试，以便确定硫酸氢铵的温度调控方法和进行温度的选择。

对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高的情况下，硫酸氢铵在146℃-207℃为液态，在较高温度下为气态，更高温度时会分解生成氨、三氧化硫和水。有学者对硫酸氢铵的分解特性进行了研究，发现硫酸氢铵的分解是一维相边界反应，其反应机理为

该学者发现纯净的硫酸氢铵的分解温度在345℃以上，在490℃分解速率达到最大值，但对不同硫酸氢铵样品的挥发特性并无研究。

专利号为CN104374667A的中国专利公开了一种超高真空热环境下材料挥发特性的测试装置，包括测试容器、真空抽气系统、加热控温测试平台、水冷控温收集平台和测控系统。该装置能够确定材料在超真空热环境下的挥发温度和挥发产物，但不能测试硫酸氢铵的挥发速率，因此无法为燃煤锅炉硫酸氢铵的温度调控提供理论依据和数据支持。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，为硫酸氢铵的温度调控提供可靠的理论依据和数据支持。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，构成中包括供氮系统、挥发系统和称量系统，所述挥发系统包括恒温炉、玻璃罩和坩埚，所述恒温炉的一侧通过进气管与供氮系统连接，另一侧设有出气管；所述玻璃罩置于恒温炉内；所述坩埚放置在玻璃罩内，其内部盛放被测试的硫酸氢铵样品；所述称量系统为电子天平，称量坩埚中硫酸氢铵样品的质量，所述测试装置的测试步骤如下：

a.将硫酸氢铵样品放入坩埚内，利用供氮系统向恒温炉内输入氮气，使玻璃罩、坩埚及硫酸氢铵样品均处于氮气氛围中；

b.用恒温炉对玻璃罩内部的坩埚中所盛放的硫酸氢铵样品进行恒温加热；

c.定时用电子天平称量坩埚质量并记录数据，利用下式计算设定温度下硫酸氢铵样品的挥发速率：

ν=Δm/Δt

其中，ν表示硫酸氢铵样品的挥发速率；Δt表示相邻两次称量硫酸氢铵样品质量的时间间隔；Δm表示时间间隔Δt内硫酸氢铵样品的质量变化量；

d.以设定的步长改变恒温炉的设定温度，重复步骤a～步骤c，得到多个温度下的硫酸氢铵样品挥发速率数据；

e.根据记录的数据绘制硫酸氢铵样品的不同温度下挥发速率-时间曲线。