电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物及SO3酸雾脱除作用研究

图6：WFGD系统进出口污染物浓度

由图6可知，随着煤质组分变化，脱硫塔入口烟气成分随之相应改变。当煤中硫分含量增加，促进了煤燃烧过程中SO2的形成，煤种三条件下浓度增加尤为明显，而燃煤烟气中SO3主要来源于煤燃烧过程及SCR脱硝中SO2的氧化，因此随着煤种中硫分含量的提高，脱硫塔入口SO3浓度明显升高，由33.5mg/m3增加至102.2mg/m3。

当燃煤烟气进入湿法烟气脱硫系统时，由于烟气被急剧冷却降温至酸露点以下，形成大量亚微米级硫酸气溶胶。在湿法烟气脱硫系统中，脱硫浆液对SO3的吸收速率远小于其冷却速率，同时形成的硫酸气溶胶粒径细小，难以通过脱硫浆液洗涤有效脱除。

随着塔入口SO3浓度的增加，脱硫塔出口SO3浓度也有所增加，由17mg/m3增加至36mg/m3。SO3酸雾气溶胶的粒径细小，主要为亚微米级颗粒物，颗粒物尺寸与可见光的波长接近，对光线产生瑞利散射，由于短波的蓝色光线散射强于长波的红色光线，使得烟囱在阳光照射的反射侧，排烟的烟羽呈现蓝色，随着烟气中SO3酸雾浓度的升高，蓝烟现象更加明显。

采用高硫煤燃烧时，脱硫净烟气中SO3酸雾含量偏高，脱硫净烟气排放处出现明显蓝烟现象。同时，燃煤烟气中颗粒物浓度与煤种中灰分含量相关，随着煤中灰分含量增加，脱硫塔入口细颗粒物浓度明显升高，由80.5mg/m3增加至197.4mg/m3。不同煤质条件下，WFGD系统对SO3脱除效率如图7所示。

图7：WFGD系统对SO3脱除效率

随着塔入口烟气中SO3及颗粒物浓度的增加，WFGD系统对SO3脱除效率由50.1%增加至64.9%。烟气中SO3极易与水分子结合形成H2SO4蒸汽，当烟气温度低于其酸露点时，H2SO4蒸汽通过均相成核及以颗粒物为凝结核的异质成核作用形成硫酸气溶胶。烟气中H2SO4蒸汽浓度越高，酸露点则越高，其中前者主要集中在亚微米级粒度范围。

一方面，均质成核形成的SO3酸雾滴通过脱硫浆液洗涤吸收脱除；另一方面，由于燃煤烟气中存在一定浓度颗粒物，部分SO3进入WFGD系统后以烟气中颗粒物为凝结核通过异质成核作用形成SO3酸雾滴，SO3酸雾可冷凝吸附在颗粒物表面，进而使颗粒物粒径增加，其粒径变化与烟气温湿度、细颗粒物特性等均相关，而SO3酸雾随着颗粒物的脱除而脱除。

WFGD系统对颗粒物的脱除效率与其粒径相关，当颗粒物粒径越大，经过WFGD系统其脱除效率越高。随着塔入口烟气中SO3及颗粒物浓度的增加，促使均相反应形成SO3酸雾粒径增加[24]，同时，更多的SO3酸雾吸附在颗粒物表面，随着颗粒物的捕集而脱除，因此，WFGD系统SO3酸雾脱除效率随之提高。

结论

基于2个燃煤电厂WFGD系统，通过脱硫前后细颗粒物的采样分析及SO3酸雾脱除效率的测试，分析探讨了单塔、双塔脱硫工艺、燃煤组分等与细颗粒物和SO3酸雾脱除作用的关系，主要结论如下。

1）单塔及双塔WFGD系统对燃煤烟气中细颗粒物质量浓度脱除效率分别为46%和55%，双塔脱硫系统对于细颗粒物的脱除效率高于单塔系统。

2）单塔及双塔WFGD系统入口细颗粒物质量浓度粒径分布相似，在0.3m附近出现峰值，同时质量浓度在粒径10m附近迅速增长，而脱硫后细颗粒物粒径分布向小粒径方向迁移，PM2.5所占比例有所增加，其中双塔脱硫系统更加明显。WFGD系统可脱除燃煤烟气中较大粒径颗粒物，同时本身也会形成新的细颗粒物，其主要成分为硫酸钙，呈棱柱状及板状。

3）单塔及双塔WFGD系统对燃煤烟气中SO3酸雾脱除效率分别为30%~40%和50%~65%，双塔脱硫系统对于SO3酸雾的脱除效率高于单塔系统。随着塔入口烟气中SO3及细颗粒物浓度的增加，其脱除效率随之提高；采用高硫煤燃烧时，会出现蓝烟现象。

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