燃煤电厂超低排放PM2.5污染物控制方案

北极星环保网讯:随着环境污染日趋严重，环境保护也越来越被重视，大气污染的治理在雾霾天气的推动下迫在眉睫，而雾霾的重要评价指标为PM2.5。本文主要针对燃煤电厂PM2.5展开一系列的论述。燃煤电厂PM2.5污染物78%属于可冷凝颗粒物，只有22%属于可过滤的颗粒物，燃煤电厂PM2.5的控制主要是SO3mist的控制。

控制SO3mist的主要方案是低低温电除尘系统和湿式静电除尘器。笔者建议在推广燃煤电厂超低排放标准时，增加对SO3量的排放限制值，并且将SO3作为总粉尘排放量的计量值，从而有效控制燃煤电厂PM2.5的排放浓度。

1引言

PM2.5也叫可吸入颗粒物，是指空气动力学粒径小于2.5um的颗粒，这些颗粒物100%可以吸入肺泡中，其中0.3um-2um的粒子几乎全部沉积于肺部而不能呼出，进而进入人体血液循环。由于比表面积大，吸附性很强，容易成为空气中各种有毒物质的载体，特别是容易吸附多环芳烃、多环苯类和重金属及微量元素等，使得致癌、致畸、致变的发病率明显升高。PM2.5这类超细颗粒物对光的散射作用强，是灰霾形成的主要“元凶”。

PM2.5分为一次颗粒物和二次颗粒物，一次PM2.5颗粒物：包括直接以固态（或液态）形式排出的超细颗粒物和在排放烟气温度超过饱和温度条件下以气态或蒸汽态排出，在烟羽扩散过程中冷凝产生的超细颗粒物；二次颗粒物：是以气态SOx、NOx、VOC等形式排放到大气中，经过复杂的物理化学变化转化成的超细颗粒物。

对燃煤电厂实测表明，一次凝结的PM2.5颗粒物占总PM2.5颗粒物排放的36%左右。一次PM2.5又可以分为可过滤的颗粒物（filterable）和可冷凝的颗粒物（Condensable），据美国环保局估计，78%的PM2.5属于可冷凝颗粒物，也就是SO3等酸性气体形成的酸雾，只有22%属于可过滤的颗粒物。

由于可过滤的颗粒物在PM2.5总组成中占比非常少，即便现有火电厂执行超低排放所规定的10-5mg/Nm3排放限值，仍然不足以解决PM2.5污染问题。因此，要解决燃煤电厂的PM2.5污染问题，就必须去除SO3冷凝形成的酸雾。SO3进入湿法脱硫洗涤塔冷凝成超细颗粒的物质SO3酸雾（SO3mist），在美国已将其归入总的粉尘排放值的计算值，以替代原有总的SOx排放值的计量值。

2、SO3的性质

三氧化硫是一种无色易挥发的固体，有三种物相。（高中化学一般认为其在常温下是液体，标况下是固体，加热后是气体。）α-SO3丝质纤维状和针状，密度1.97g/cm3，熔点62.3℃；β-SO3石棉纤维状，熔点62.4℃，在50℃可升华；γ-SO3玻璃状，熔点16.8℃，沸点44.8℃。

溶于水，并跟水反应生成硫酸和放出大量的热，因此又称硫酸酐。可溶于浓硫酸而成发烟硫酸。它是酸性氧化物，可和碱性氧化物反应生成盐。三氧化硫是很强的氧化剂，特别是在高温时能氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。

天然的SO3固体有一种令人惊讶的、因痕量水导致结构改变的复杂结构。由于气体的液化，极纯的SO3冷凝形成一种通常称作γ-SO3的三聚体。这种分子形式是一种熔点在16.8℃的无色固体。它形成的环状结构被称为[S(=O)2（μ-O)]3。

图1γ-SO3分子的结构模型

如果SO3在27℃以上冷凝，可形成熔点为16.83℃的“α-SO3”.α-SO3外观为类似石棉的纤维状（虽然两者相差甚远）。在结构上来说，它是形如[S(=O)2（μ-O)]n的聚合物。聚合物分子的每个末端都以-OH结束。β-SO3是与α构型相类似、但相对分子质量不同的纤维状聚合物，其分子末端亦皆为羟基，熔点为62.4℃。γ构型和β构型都是介稳的，在长时间放置后最终会转化为稳定的α构型。这种转化是由痕量水导致的。

在同一温度下固体SO3的相对蒸气压大小为α<β<γ，亦指明它们相对分子质量的大小。液态三氧化硫的蒸气压说明它是γ构型。因此加热α-SO3的晶体至其熔点时会导致蒸气压的突然升高，巨大的压力甚至可以冲破加热它的玻璃管。这个结果被称为“α爆炸”。SO3极易水解。事实上，该水化热足以使混合了SO3的木头或者棉花点燃。在这种情况下，SO3使那些碳水化合物脱水。

SO3中氧硫键的键长并不相同，固态SO3主要以两种形式存在：一种是三聚体的环状形式，另外一种是石棉链状的纤维结构两种结构中，共享的S—O键长和非共享的S—O键长是不同的。

二氧化硫可转为三氧化硫：

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