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綜述了硫酸銨鹽在不同環(huán)境下的形成/轉(zhuǎn)化機(jī)理以及氨逃逸對(duì)燃煤PM2.5排放特征的影響，論述了氨逃逸、SCR運(yùn)行參數(shù)和煙氣組分等因素對(duì)硫酸銨鹽形成特征的影響，分析了氨逃逸對(duì)沿程設(shè)備安全運(yùn)行的影響。最后，對(duì)今后氨逃逸及其衍生細(xì)顆粒物深度減排的研究方向進(jìn)行了展望，指出探索硫酸銨鹽在煙風(fēng)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及實(shí)現(xiàn)氨逃逸主動(dòng)控制具有重要意義。

近年來，氨氣與PM2.5的聯(lián)系受到了科學(xué)家們的關(guān)注，大氣環(huán)境尺度的PM2.5源解析研究得知，NH3與酸性物質(zhì)在特定氣象條件下經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化形成的硫酸銨和硝酸銨在PM2.5中占比較高，為30%～60%，重度污染天氣具有更高比例。通過氨排放清單來看，我國(guó)氨排放主要來自畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)化肥施用以及工業(yè)、機(jī)動(dòng)車、廢物處理等行業(yè)，畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)超過80%。

在嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)約束下，煙氣脫硝裝置已推廣應(yīng)用至燃煤機(jī)組上。根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，截至2016年底，全國(guó)火電廠投運(yùn)脫硝裝置的機(jī)組容量占比達(dá)86.7%。因此，隨著農(nóng)牧業(yè)氨排放量趨于穩(wěn)定，工業(yè)排氨的貢獻(xiàn)可能會(huì)有所提升，這將成為氨氣污染減排的新重點(diǎn)。

目前，燃煤發(fā)電機(jī)組NOx的減排效果十分顯著，但過分追求脫硝效率容易引發(fā)氨逃逸問題，進(jìn)而增加燃煤機(jī)組的氨排放量。此外，NH3作為典型堿性氣體，可在煙風(fēng)系統(tǒng)中與酸性煙氣組分結(jié)合，從而影響燃煤PM2.5的物化特征。

因此，針對(duì)典型燃煤電站，亟需關(guān)注氨逃逸對(duì)煙風(fēng)系統(tǒng)乃至大氣環(huán)境帶來的負(fù)面影響?；谏鲜霰尘?，本文中重點(diǎn)綜述了氨逃逸對(duì)燃煤PM2.5排放特性及硫酸銨鹽細(xì)顆粒物形成特征的影響規(guī)律，并探討了氨逃逸對(duì)污染物控制設(shè)備的影響。

1氨逃逸對(duì)燃煤細(xì)顆粒物排放的影響

現(xiàn)階段，煙氣脫硝的主流技術(shù)是選擇性催化還原法(SCR)，在商用V2O5-WO3/TiO2類催化劑的作用下，加入NH3還原劑將NOx還原成N2，實(shí)現(xiàn)NOx的無害化處理。受催化劑老化、中毒、負(fù)荷波動(dòng)等因素影響，噴入的NH3很難完全反應(yīng)，致使部分NH3在SCR脫硝過程中未被消耗，引發(fā)氨逃逸現(xiàn)象。

同時(shí)，催化劑中活性組分釩還能將部分SO2(0.75%～1.5%)氧化生成SO3，轉(zhuǎn)化率與煙氣溫度、V2O5負(fù)載量正相關(guān)。逃逸NH3和SO3可在一定條件下反應(yīng)生成硫酸銨鹽，可能增加燃煤一次PM2.5排放濃度，并影響PM2.5的物化特征。因此，有必要詳細(xì)論述燃煤機(jī)組細(xì)顆粒物排放特征在

氨逃逸作用下的變化規(guī)律，主要包括煙風(fēng)系統(tǒng)中硫酸銨鹽的形成/轉(zhuǎn)化和燃煤PM2.5的物性識(shí)別。

1.1硫酸銨鹽的形成和轉(zhuǎn)化

1.1.1硫酸銨鹽的形成機(jī)理

大量研究發(fā)現(xiàn)，逃逸氨可與新生成的SO3、H2O(或H2SO4酸霧)在SCR脫硝系統(tǒng)、空預(yù)器(APH)和煙氣中發(fā)生反應(yīng)，利用形貌分析、元素分析和物相分析等表征手段，得知產(chǎn)物主要是氨逃逸衍生的NH4HSO4(ABS)和(NH4)2SO4(AS)細(xì)顆粒物，故推測(cè)反應(yīng)機(jī)理如公式(1)～(5)所示。結(jié)合化學(xué)熱力學(xué)分析，這些反應(yīng)的吉布斯自由能都小于零，因此從熱力學(xué)角度上看，形成硫酸銨鹽的正反應(yīng)比較容易進(jìn)行。

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4(1)

NH4HSO4+NH3→(NH4)2SO4(2)

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4(3)

SO3+H2O→H2SO4(4)

H2SO4+NH3→NH4HSO4(5)

已有研究報(bào)道NH4HSO4的生成路徑有2個(gè)，對(duì)應(yīng)著反應(yīng)(1)和(5)，通過化學(xué)反應(yīng)平衡計(jì)算得知H2SO4與SO3的體積比和煙氣溫度負(fù)相關(guān)，在空預(yù)器溫度窗口下反應(yīng)(5)可能占主導(dǎo)。進(jìn)一步探索形成硫酸(氫)銨的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)NH4HSO4生成速率高于(NH4)2SO4，說明反應(yīng)(2)可能是硫酸銨生成的主要反應(yīng)通道。

Radian公司通過動(dòng)力學(xué)模型(Radian=［SO3］×［NH3］×［TABS形成－T出口煙氣平均值］)評(píng)估了NH4HSO4在空預(yù)器中的生成速率，發(fā)現(xiàn)NH4HSO4的形成與反應(yīng)物NH3、SO3濃度正相關(guān)，與煙氣溫度、APH運(yùn)行溫度也緊密相關(guān)，且Radian數(shù)為5000～7000時(shí)APH中的沉積物不易引起堵塞。

1.1.2硫酸銨鹽的轉(zhuǎn)化規(guī)律

關(guān)于硫酸銨鹽在煙風(fēng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化過程，考慮到空預(yù)器冷端溫度窗口更有利于ABS的形成和凝結(jié)，當(dāng)前研究主要關(guān)注ABS在空預(yù)器中的物理化學(xué)變化。(NH4)2SO4和NH4HSO4的熔點(diǎn)分別為513、147℃，在典型SCR脫硝和APH運(yùn)行溫度窗口下，(NH4)2SO4是一種干燥粉末狀物質(zhì)，主要以固態(tài)細(xì)顆粒形式存在于煙氣中并排出；

APH通?？蓪煔鉁囟葟?50℃降至150℃以下，而氣相ABS的露點(diǎn)溫度為270～320℃，故部分ABS會(huì)發(fā)生凝結(jié)，液態(tài)ABS具有較強(qiáng)腐蝕性和吸濕性，容易黏附飛灰并沾污空預(yù)器冷端受熱面。近年來，在SCR脫硝裝置不斷加裝的背景下，國(guó)內(nèi)已有燃煤機(jī)組空預(yù)器因ABS的均相/非均相凝結(jié)成核而出現(xiàn)堵塞問題。