燃煤電廠SO3的排放控制技術

韓靜怡

中化工程集團環保有限公司

燃煤電廠SO3的排放控制技術

韓靜怡

中化工程集團環保有限公司

SO3的減排可以通過多種措施實現。爐內噴入堿性物質（固態或漿液的形式）最高可使SO3減排量達到80%。鍋爐尾部注入堿性物質可使SO3脫除率達到90%。采用ROFA燃燒技術、改用SO2/SO3轉化率較低的SCR催化劑，均可一定程度上抑制SO3的生成，達到減排的目的。低低溫靜電除塵技術和濕式靜電除塵技術都是高效脫除煙氣中SO3、消除可見煙羽的有效手段，脫除效率均可達到95%以上。

SO3低低溫電除塵；濕式電除塵

1 燃煤電廠SO3的特性及危害

近年來，燃煤電廠普遍采用了SO2吸收塔和NOX選擇性催化還原系統（SCR），使得環境空氣中的SO2和NOX濃度大幅降低，但同時增加了SO3的排放，從而使得煙囪排煙的不透明度增加—產生俗稱的藍羽現象[1]。此外，煙氣中的SO3對機組設備產生危害：低溫腐蝕、高溫結垢、堵塞設備。煙溫降低后煙氣中的氣態SO3形成硫酸蒸汽，在酸露點之下凝結并腐蝕金屬部件。SO3還會與SCR脫硝裝置噴入的NH3反應生成硫酸氫氨，導致低溫設備部件的沾污和堵塞。

在鍋爐中，轉化為SO3的SO2約占1-2%。基于釩基催化劑的SCR系統在還原NOX的同時也將SO2氧化為SO3在有2～3層催化劑的SCR系統中，轉化為SO3的SO2約占0.5-2%[2]。

2 燃煤電廠SO3的控制和減排技術

2.1 噴入堿性物質

爐內噴射鈣基、鎂基吸收劑等堿性物質可有效減少SO3排放，此外還可以脫除部分SO2，并防止SCR的砷中毒。在爐膛尾部或省煤器出口噴入堿性物質可有效地降低SO3的排放，同時減少SO3對空預器的腐蝕[3]。常用的吸收劑有熟石灰、氫氧化鎂漿液、亞硫酸氫鈉，或天然堿（碳酸氫三鈉）。

2.2 采用ROFA技術

ROFA技術把強湍流和旋轉渦流結合起來，使得爐膛得到更有效的分級燃燒。由于充分的混合和特殊的設計，ROFA產生的NOX、CO、未燃碳、可燃物、氧量和SO3要比其他的空氣分級燃燒系統低。ROFA技術減少了SO3的產生，有利于防止腐蝕和堵塞現象。

2.3 通過脫硝催化劑的調整

改用SO2/SO3轉化率較低的SCR催化劑也可以減少SO3的排放。目前SCR商用催化劑基本都是以TiO2為載體，以V2O5為主要活性成分，以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成分，其中WO3有助于抑制SO3的生成。合理調整SCR催化劑中V和W的配比，適度減少催化劑的壁厚，在不影響脫硝效果的條件下，可有效控制脫硝階段的SO3的生成。

2.4 低低溫靜電除塵

低低溫電除塵技術的的核心是布置在空預器和靜電除塵器之間的煙冷器，通過對煙氣進行冷卻處理，將ESP的運行溫度由150度左右降低到80～90度。煙氣溫度降低能使飛灰的比電阻顯著降低，并且煙氣量降低、擊穿電壓上升、塵粒趨極速度提高，從而可以提高ESP的除塵效率。此外，如圖1所示，煙冷器同時為SO3提供理想的慢速冷凝場所，煙氣溫度降低到酸露點以下，使得幾乎所有SO3轉化成硫酸蒸汽并優先凝結在具有較大比表面積的飛灰表面，冷凝后的硫酸可以與飛灰顆粒中的堿性物質反應生成硫酸鹽，通過靜電除塵器對飛灰顆粒的脫除，使得大部分SO3被除去。低低溫電除塵技術的SO3脫除效率可達到95%以上，可使電除塵出口SO3濃度降低到1ppm以下。

圖1 低低溫靜電除塵技術SO3脫除原理示意圖

2.5 濕式靜電除塵

濕式電除塵安裝在脫硫吸收塔的下游，可作為高效除塵的終端精處理設備，它對PM2.5、煙氣中的酸霧、以及汞等的脫除率較高。濕式電除塵的工作原理如下：將水霧噴向放電極和電暈區，水霧在芒刺電極形成的強大的電暈場內荷電后分裂進一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場力的驅動下到達集塵極而被捕集。水在集塵極上形成連續的水膜，將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。由于水滴的存在，起暈電壓較低，粉塵比電阻下降，使得濕式電除塵對亞微米顆粒具有較高的捕獲率。因而對于亞微米級的H2SO4霧滴，濕式電除塵能有效脫除，脫除效率可達95%，煙羽的濁度幾乎為零。

[1] Damle,A.S.;Ensor,D.S.;Sparks,L.E.Options for Controlling Condensation Aerosols to Meet Opacity Standards;J.Air Pollut.Control Assoc.1987,37,925～933.

[2] Devito,M.S.;Oda,R.L.Flue Gas SO3Stratification at ESP Inlets.Presented at the DOE-FETC Conference on Formation,Distribution,Impact,and Fate of Sulfur Trioxide in Utility Flue Gas Streams,Pittsburgh,PA,March 1998.

[3] Peterson,J.;Jones,A.F.SO3Mitigation Guide;EPRI Report Number TR-104424;EPRI:Palo Alto,CA,October 1994.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.190