一种燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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N0X的排放 量控制在100mg/m^SCR和SNCR脱硝技术是以NH3或尿素为还原剂对N0X进行选择性还原，是 燃煤电厂减少N0X排放的有效技术。
[0003] SCR和SNCR烟气脱硝过程中，在一定条件下，S03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)2S〇4，简称AS)，二者的 产生量取决于NH3和S03的比例。理论上讲，当NH3/S03摩尔比大于2时，倾向于生成AS;当NH3/ S03摩尔比小于1时，倾向于生成ABS。
[0004] 其可能存在的反应如下：
硫酸氢铵的沸点为350°C，熔点为140°C，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。
[0005] 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S03的生 成、控制氨逃逸、空预器改造和温度调控。
[0006] 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。
[0007] 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°C_207°C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°C以上，在490°C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。
[0008] 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】
[0009] 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。
[0010] 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，v表示硫酸氢铵样品的挥发速率；△t表示相邻两次称量硫酸氢铵样品质量的时 间间隔；Am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。
[0011] 上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，构成中还包括冷凝系统和抽气系 统，所述冷凝系统包括蛇形冷凝管、恒温水浴系统以及设置于恒温水浴系统中的循环水栗 和孟氏洗瓶，所述蛇形冷凝管的一端接恒温炉的出气管，另一端经孟氏洗瓶与抽气系统连 接;所述循环水栗的进水口和出水口分别接蛇形冷凝管外部套管的两端，蛇形冷凝管内的 冷凝产物的组成及含量采用离子色谱法进行测定。
[0012] 上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，所述供氮系统包括氮气气源、流 量计和电加热装置，所述氮气气源的排气口通过流量计与恒温炉的进气管连接，所述电加 热装置安装在恒温炉的进气管上。
[0013] 上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，所述氮气气源为氮气钢瓶或制氮 机。
[0014]上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，所述玻璃罩的顶部或侧部设有罩 门。
[0015] 上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，所述称量系统采用电子天平。
[0016] 上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，所述抽气系统采用真空栗。
[0017] 上述燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置，所述恒温炉在不同设定温度下对 硫酸氢铵样品进行恒温加热，相邻两次称量硫酸氢铵样品质量的时间间隔At。
[0018] 本发明通过监测硫酸氢铵样品随温度和挥发时间的变化情况得到样品的挥发特 性，其测试结果可为燃煤锅炉硫酸氢铵的温度调控提供可靠的理论依据和数据支持，有利 于解决硫酸氢铵引起的空预器堵塞和后续设备的腐蚀问题。
【附图说明】
[0019] 图1为本燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置的结构示意图。
[0020] 图中各标号表不为：1-氮气气源；2-流量计;3-电加热装置;4-恒温炉；5-玻璃罩； 6_坩埚;7-电子天平;8-蛇形冷凝管;9-循环水栗；10-孟氏洗瓶；11-真空栗；12-恒温水浴系 统。
【具体实施方式】
[0021] 参看图1，本装置包括供氮系统、挥发系统、冷凝系统、抽气系统和称量系统。各系 统的功能和结构如下： 供氮系统：用于为测试过程提供氮气气氛和一定的气体流速，包括氮气气源1(氮气钢 瓶或制氮机）、流量计2和电加热装置3; 挥发系统:用于硫酸氢铵的加热挥发，包括恒温炉4、玻璃罩5和坩埚6。其中，恒温炉4内 部温度可加热至200°C~500°C(包括其他温度范围），该恒温炉在前侧开门，并在两侧设进 气和出气管路。玻璃罩5设侧开门，坩埚6耐500°C高温(包括更高温度）； 冷凝系统: