SCR煙氣脫硝過(guò)程中硫酸（氫）銨細(xì)顆粒生成及分解特性研究.pdf

1、選擇性催化還原(SCR)法脫除煙氣中氮氧化物是當(dāng)前煙氣脫硝的主要工藝。煙氣脫硝本身會(huì)形成PM2.5，主要成分為硫酸氫銨(ABS)及少量硫酸銨，但已有研究?jī)H側(cè)重于硫酸銨鹽宏觀現(xiàn)象的考察，其形成與SCR脫硝的內(nèi)在關(guān)聯(lián)并未進(jìn)行深入探討。本文利用傅立葉原位紅外、TG、DTG、TG-FTIR聯(lián)用等測(cè)試手段研究了商用V2O5-WO3/TiO2催化劑表面SO2催化氧化、ABS生成及降解機(jī)理、硫酸銨鹽分解機(jī)制，為控制SCR脫硝過(guò)程中硫酸銨鹽生成及PM2

2、.5排放提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。主要試驗(yàn)結(jié)論如下:
　　SO2在催化劑表面氧化過(guò)程:吸附在催化劑表面的V2O5活性位上，占據(jù)O原子并以SO32-形式存在，與催化劑表面的V5+-OH發(fā)生反應(yīng)生成金屬硫酸鹽(VOSO4)中間產(chǎn)物;O2重新氧化SO2/SO3催化氧化過(guò)程中由于被SO2奪取O原子造成的V2O5物種上的氧缺位，促進(jìn)金屬硫酸鹽(VOSO4)向SO3及V2O5的轉(zhuǎn)化。SO2與NO、NH3存在的競(jìng)爭(zhēng)吸附阻礙SO2的吸附及氧化行為;O2的存在

3、促進(jìn)SO2的吸附行為。
　　SCR脫硝中V2O5-WO3/TiO2催化劑表面ABS生成的主要途徑:①由吸附活化態(tài)的NH3，主要為催化劑表面V=O基團(tuán)上Lewis酸吸附配位結(jié)合的NH3，在O2環(huán)境中與SO2反應(yīng)生成;②由SO2與催化劑表面V2O5反應(yīng)生成的吸附態(tài)金屬硫酸鹽VOSO4與氣態(tài)NH3反應(yīng)生成;且兩種ABS生成行為均伴隨SCR脫硝反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，其反應(yīng)行為與NH3/NO的大小緊密相關(guān)。在SCR脫硝中，ABS形成溫度在250℃左

4、右，生成的ABS在400℃左右發(fā)生分解，生成硫酸類物質(zhì)吸附在催化劑表面。NO通過(guò)與ABS中NH4+直接反應(yīng)降低ABS降解的溫度，促進(jìn)其在催化劑表面的分解，NO的脫除與ABS的生成是相互抑制關(guān)系;NH3與ABS在與NO的反應(yīng)方面存在競(jìng)爭(zhēng)性行為，兩種反應(yīng)行為共存，互相抑制，NH3與NO的脫硝反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)抑制ABS的有效降解;催化劑上的ABS在SCR反應(yīng)溫度窗口內(nèi)存在揮發(fā)現(xiàn)象，ABS的負(fù)載量影響其揮發(fā)及分解行為，ABS負(fù)載量越小，越難揮發(fā)，越難

5、分解，降解溫度窗口相應(yīng)升高。
　　純ABS通過(guò)一步分解反應(yīng)生成H2O，NH3和SO2;負(fù)載于催化劑上的ABS分為兩個(gè)分解階段:①ABS的脫氨過(guò)程;②脫氨生成的H2SO4在催化劑表面的SO2釋放行為;負(fù)載在催化劑上的ABS有明顯的分步分解現(xiàn)象:脫氨與SO2釋放在不同的溫度區(qū)間發(fā)生，催化劑促進(jìn)脫氨行為，但延緩SO2的釋放，推遲ABS完全分解的溫度窗口。純硫酸銨固體的熱分解分為三個(gè)階段，負(fù)載在催化劑上的硫酸銨分解分為四個(gè)階段，硫酸銨經(jīng)脫