SO3煙氣調質技術在200MW機組上的應用

摘 要：以某電廠200MW機組靜電除塵器增設SO3煙氣調質系統提效改造為例，介紹了SO3煙氣調質系統的工作原理、工藝流程、改造實施過程及改造的效果，闡述了靜電除塵器煙氣調質改造的經濟性，對該技術的推廣應用具有借鑒意義。

關鍵詞：電除塵器；三氧化硫；煙氣調質；除塵效率

引言

近年我國社會經濟快速發展，人們健康意識迅速提高，大家越來越關注環境問題，近年我國霧霾天氣加劇，嚴重危害人體健康，作為主因之一的燃煤電廠煙氣粉塵排放問題日益受到重視，排放標準也日趨嚴格。根據最新的國家污染物排放標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB/T 13223-2011）規定2014年7月1日開始現有火力發電鍋爐及燃氣輪機組煙塵濃度排放限值提高至30mg/Nm3。國內燃煤電廠中，鍋爐配套的除塵設備以靜電除塵器為主，受到設計水平、設備老化、鍋爐運行狀況、燃煤煤種變更等因素的影響，很多靜電除塵設備已不能達到新的排放標準的要求。急需要進行增效改造，SO3煙氣調質技術，具有投資較少，占地較小，運行費用較低的優勢，在現役電廠的除塵器改造和新建電廠中得到了應用。

1 SO3煙氣調質原理

1.1 原理

影響電除塵器性能的因素中粉塵比電阻的影響最為突出，比電阻在l06～5×1010Ω·cm之間的飛灰，最適合電除塵器收集，若粉塵的比電阻超過臨界值5×1010Ω·cm，則電暈電流通過極板上的粉塵層時就會受到限制，影響粉塵粒子的荷電量、荷電率、電場強度。當粉塵比電阻達到1012Ω·cm時，會產生比較嚴重的反電暈，此時電流增大，電壓降低，收塵效率大幅下降。

SO3煙氣調質技術，其原理是將少量可控制的SO3噴射到煙氣當中，SO3酸霧吸附在粉塵上，在粉塵的表面形成一個吸附層，通過表面導電降低粉塵比電阻，使粉塵更易收集，從而提高除塵效率。

1.2 工藝流程

固態硫磺在蒸汽加熱下，在儲硫罐內加熱轉化為液態硫磺，液態硫磺溫度為125℃～145℃，此時液態硫磺的粘度最小，利于輸送，液態硫磺通過輸送泵的動力在帶蒸汽加熱夾套的輸送管道上輸送到燃硫爐完全燃燒，生成二氧化硫。燃燒所需的空氣由空氣過濾器、離心鼓風機、電加熱器對空氣進行過濾和預熱處理后輸送到燃硫爐。含二氧化硫的混合氣體進入到轉化塔中，在五氧化二釩的催化作用下進一步生成三氧化硫，二氧化硫轉化成三氧化硫的轉化率達95%以上。含三氧化硫的混合氣體通過不銹鋼管道輸送噴射注入到鍋爐尾氣的煙道中，對煙氣進行調質處理。

2 SO3煙氣調質技術在200MW機組除塵器的應用

2.1 改造方案的確定

某電廠1號爐為武漢鍋爐股份有限責任公司制造的WGZ670/13.7-19型燃煤鍋爐，除塵器為福建龍凈環保股份有限公司設計制造的2BEL202/2-4型靜電除塵器，除塵器主要參數見表1。靜電除塵設備于2006年開始運行，是按照100mg/Nm3排放標準設計的，現電除塵器出口排放濃度遠大于100mg/Nm3。根據《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）的要求，從2014年7月1日起煙塵的排放必須滿足新排放標準≤30mg/Nm3，因現有電除塵器運行時遠遠達不到國家新的排放標準，必須對除塵系統進行改造。

電廠現燃用煤質低硫、高灰分，飛灰屬于高比電阻飛灰，煤的飛灰比電阻處于1011數量級附近，處于電除塵器收集困難的范圍，表現為：

1）煤質含硫量低，為<0.5%，屬低硫煤；灰分大，為36.45%，電除塵器入口濃度較高，達40.15g/Nm3；煙氣中SO3濃度小，單位粉塵濃度所占的SO3濃度也很小，同時煙氣中水分5.8%，難以形成有效的表面導電，表面導電弱，電除塵器負荷大。

2）灰分中SiO2+Al2O3+Fe2O3含量為85.45%，含量大，SiO2粉塵較硬且不易荷電，Al2O3是很細的飄塵，難以捕集。

3）灰分中堿金屬氧化物（Na2O，K2O）含量低，粉塵離子活性弱，體積導電弱，難荷電。

上述因素導致電除塵效率低下，對于含硫量較低、Al2O3和SiO2的含量高達80～90%、堿金屬氧化物Na2O和K2O含量低的煤質，如不采取措施降低比電阻，盡管電除塵器放大尺寸，增加收塵面積，采取更好的供電方式，電除塵器的效率仍難以保證。

通過對電廠煤質和灰分進行計算機數值模擬和分析，認為其飛灰適合采用SO3煙氣調質來降低粉塵比電阻，提高電除塵效率。綜合考慮該技術投資低、工期短，改造場地受限等因素決定采取增設SO3煙氣調質系統來提高電除塵器除塵效率的方案。

2.2 項目實施

本項提效改造工程由福建龍凈環保股份有限公司承包建設，采用從德國Pentol公司引進的SO3煙氣調質技術，系統主要包括：硫磺儲罐、硫磺輸送設備、集裝箱式三氧化硫生成器和注入器，電控系統。三氧化硫生成器是核心設備，包括電控設備、過程裝置、風機及空氣過濾預熱裝置、燃硫爐、催化轉化塔等。選擇電除塵器入口前，尾部煙道位置布置，各單元均在工廠車間內生產和調試，現場安裝工期為10天。

2.3 改造效果

為了驗證調質改造工程后電除塵器所達到的效果，黑龍江省電力科學研究院對改造后的電除塵器進行了性能測試。從測試結果可以看出，SO3煙氣調質效果相當顯著，除塵效率達到99.95%，煙塵平均排放質量濃度為20.2mg/Nm3，改造達到了預期效果，測試結果見表3。

表3 除塵器測試結果

3 技術經濟性

設備、材料費用（含設計、調試）約640萬元，年運行、維護費約36萬元，經過改造除塵器出口排放濃度20.2mg/Nm3，大大降低煙塵排放濃度，每年可以節約排污費150余萬元，電除塵器二次電壓平均提高l0～15kV，電流平均下降220mA，節約電耗約12% ，經計算3年即可收回成本，同時響應了國家節能減排的政策，提高了企業的社會效益。

4 結束語

我國實行了更加嚴格的煙塵排放標準，在這種情況下我國很多現有機組都急需進行增效改造，SO3煙氣調質技術改造有效解決了北方鍋爐燃燒低硫、高灰分煤條件下飛灰比電阻高導致電除塵器除塵效率低以及擴容改造場地受限等問題，經除塵器性能試驗測試，改造后調質系統運行良好，電除塵器除塵效率明顯提高，除塵效率達到了99.95%，煙塵平均排放質量濃度為20.2mg/Nm3。本項目的改造成功，為電廠取得了良好的經濟效益和社會效益，也為燃煤電廠除塵器提效改造提供了一種有效手段，具有很高的推廣價值。

參考文獻

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作者簡介：張亮（1981-），男，黑龍江省哈爾濱市，2008年畢業于東北電力大學應用化學專業，碩士，工程師，環境保護。