燃煤电厂SO3的排放控制技术

韩静怡

中化工程集团环保有限公司

燃煤电厂SO3的排放控制技术

韩静怡

中化工程集团环保有限公司

SO3的减排可以通过多种措施实现。炉内喷入碱性物质（固态或浆液的形式）最高可使SO3减排量达到80%。锅炉尾部注入碱性物质可使SO3脱除率达到90%。采用ROFA燃烧技术、改用SO2/SO3转化率较低的SCR催化剂，均可一定程度上抑制SO3的生成，达到减排的目的。低低温静电除尘技术和湿式静电除尘技术都是高效脱除烟气中SO3、消除可见烟羽的有效手段，脱除效率均可达到95%以上。

SO3低低温电除尘；湿式电除尘

1 燃煤电厂SO3的特性及危害

近年来，燃煤电厂普遍采用了SO2吸收塔和NOX选择性催化还原系统（SCR），使得环境空气中的SO2和NOX浓度大幅降低，但同时增加了SO3的排放，从而使得烟囱排烟的不透明度增加—产生俗称的蓝羽现象[1]。此外，烟气中的SO3对机组设备产生危害：低温腐蚀、高温结垢、堵塞设备。烟温降低后烟气中的气态SO3形成硫酸蒸汽，在酸露点之下凝结并腐蚀金属部件。SO3还会与SCR脱硝装置喷入的NH3反应生成硫酸氢氨，导致低温设备部件的沾污和堵塞。

在锅炉中，转化为SO3的SO2约占1-2%。基于钒基催化剂的SCR系统在还原NOX的同时也将SO2氧化为SO3在有2～3层催化剂的SCR系统中，转化为SO3的SO2约占0.5-2%[2]。

2 燃煤电厂SO3的控制和减排技术

2.1 喷入碱性物质

炉内喷射钙基、镁基吸收剂等碱性物质可有效减少SO3排放，此外还可以脱除部分SO2，并防止SCR的砷中毒。在炉膛尾部或省煤器出口喷入碱性物质可有效地降低SO3的排放，同时减少SO3对空预器的腐蚀[3]。常用的吸收剂有熟石灰、氢氧化镁浆液、亚硫酸氢钠，或天然碱（碳酸氢三钠）。

2.2 采用ROFA技术

ROFA技术把强湍流和旋转涡流结合起来，使得炉膛得到更有效的分级燃烧。由于充分的混合和特殊的设计，ROFA产生的NOX、CO、未燃碳、可燃物、氧量和SO3要比其他的空气分级燃烧系统低。ROFA技术减少了SO3的产生，有利于防止腐蚀和堵塞现象。

2.3 通过脱硝催化剂的调整

改用SO2/SO3转化率较低的SCR催化剂也可以减少SO3的排放。目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为载体，以V2O5为主要活性成分，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成分，其中WO3有助于抑制SO3的生成。合理调整SCR催化剂中V和W的配比，适度减少催化剂的壁厚，在不影响脱硝效果的条件下，可有效控制脱硝阶段的SO3的生成。

2.4 低低温静电除尘

低低温电除尘技术的的核心是布置在空预器和静电除尘器之间的烟冷器，通过对烟气进行冷却处理，将ESP的运行温度由150度左右降低到80～90度。烟气温度降低能使飞灰的比电阻显著降低，并且烟气量降低、击穿电压上升、尘粒趋极速度提高，从而可以提高ESP的除尘效率。此外，如图1所示，烟冷器同时为SO3提供理想的慢速冷凝场所，烟气温度降低到酸露点以下，使得几乎所有SO3转化成硫酸蒸汽并优先凝结在具有较大比表面积的飞灰表面，冷凝后的硫酸可以与飞灰颗粒中的碱性物质反应生成硫酸盐，通过静电除尘器对飞灰颗粒的脱除，使得大部分SO3被除去。低低温电除尘技术的SO3脱除效率可达到95%以上，可使电除尘出口SO3浓度降低到1ppm以下。

图1 低低温静电除尘技术SO3脱除原理示意图

2.5 湿式静电除尘

湿式电除尘安装在脱硫吸收塔的下游，可作为高效除尘的终端精处理设备，它对PM2.5、烟气中的酸雾、以及汞等的脱除率较高。湿式电除尘的工作原理如下：将水雾喷向放电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集。水在集尘极上形成连续的水膜，将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。由于水滴的存在，起晕电压较低，粉尘比电阻下降，使得湿式电除尘对亚微米颗粒具有较高的捕获率。因而对于亚微米级的H2SO4雾滴，湿式电除尘能有效脱除，脱除效率可达95%，烟羽的浊度几乎为零。

[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