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

北极星环保网讯:对2家燃煤电厂湿法烟气脱硫(wetfluegasdesulfurization，WFGD)系统前后细颗粒及SO3酸雾进行了测试分析，对比分析了单塔、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。结果表明，双塔WFGD系统对细颗粒物和SO3酸雾的脱除效率明显高于单塔系统。

WFGD系统入口细颗粒物粒径分布相似，脱硫后细颗粒物粒径分布向小粒径方向迁移，同时PM2.5含量有所增加，双塔脱硫系统更为明显。WFGD系统在脱除燃煤烟气中颗粒物的同时，本身也会形成新的细颗粒物，其主要成分为硫酸钙，呈板状及棱柱状。

单塔、双塔WFGD系统对燃煤烟气中SO3酸雾的脱除效率范围分别介于30%~40%、50%~65%，随着塔入口烟气中SO3及颗粒物浓度的增加，其脱除效率有所提高；燃用高硫煤时，会出现蓝烟现象。

关键词：湿法烟气脱硫；细颗粒物；SO3酸雾；脱除；燃煤电站

由于燃煤电站的不断扩容增建，针对燃煤烟气污染物排放控制日益严格，目前大多数燃煤电站已经安装烟气处理设备，燃煤烟气大多经过选择性催化还原法(SCR)脱硝装置、干式电除尘器(ESP)、湿法烟气脱硫(WFGD)系统后，由烟囱排入大气环境。

当前我国正面临极其严重的大气细颗粒物污染，而燃煤电站是引起我国大气环境中PM2.5含量增加的主要污染源之一，长时间悬浮在大气环境中的细颗粒物对环境和人体健康造成严重危害。

煤燃烧过程中由于煤中易气化的元素在气化冷凝后生成成核颗粒，在高温下发生碰撞凝并长大，最终形成细小颗粒物；同时SCR脱硝过程中由于NH3与SO2反应也会形成细小硫酸铵晶体。虽然ESP对于粗粉尘具有较高脱除效率，但对于细颗粒物脱除作用有限。

WFGD系统对于SO2具有较高脱除效率，同时由于脱硫浆液洗涤作用，可协同脱除烟气中飞灰颗粒及其他有害物质，但细颗粒物浓度反而有可能增加。丹麦Nielsen等[8]通过现场测试发现，石灰石–石膏法脱硫工艺对颗粒物的总质量脱除率可达50%~80%，但亚微米级微粒质量浓度反而增加了20%~100%，且钙元素含量明显提高。

王晖、周科等[9-10]研究也发现，粗模态颗粒物经过脱硫浆液洗淋排放浓度减少，而超细模态颗粒物的排放浓度增加。荷兰Meij等分析安装有石灰石/石膏法脱硫装置的烟气再热系统出口颗粒物组成发现，煤燃烧产生的飞灰仅占40%，10%为石膏组份，其余50%为脱硫浆液滴蒸发形成的固态微粒。本课题组经试验研究发现经石灰石–石膏法脱硫后，细颗粒物中含脱硫形成的CaSO42H2O晶粒及未反应的CaCO3颗粒等。

燃煤电厂运行过程中，会有少量SO3形成，造成管路、设备及烟囱腐蚀以及排烟透明度下降。SO3可由煤燃烧及炉膛出口烟气中SO2氧化形成，特别是当安装选择性催化还原(SCR)脱硝系统时，因SCR催化剂可促进部分SO2氧化成SO3，使烟气中SO3含量显著增加。燃煤烟气进入WFGD系统后，温度迅速冷却至酸露点以下，形成细小SO3酸雾。

Gooch等通过试验分析认为经石灰石–石膏法脱硫后微粒浓度增加主要是由于形成SO3酸雾所致。Schaber等]通过模拟及试验研究表明SO3经过洗涤形成大量亚微米级SO3酸雾气溶胶，其粒径分布及数量浓度与SO3浓度及可溶性、不可溶性颗粒物组分相关。

常景彩等模拟湿法脱硫过程，在脱硫浆液中通入SO3模拟烟气，测试进出口SO3酸雾浓度，得到吸收效率为64.21%。CaoY等[26]通过不同电厂测试得到WFGD系统对SO3脱除效率低于35%；但未见湿法脱硫工艺、烟气中SO3浓度、煤质硫含量等对SO3酸雾脱除效率影响的研究报道。

本文针对实际燃煤电厂中WFGD系统前后细颗粒物的采样分析及SO3脱除效率的测试，分析探讨了WFGD系统工艺、煤质组分等与细颗粒物和SO3脱除性能的关系，以期为控制细颗粒物及SO3酸雾排放提供基础。

1试验方法

实验测试对象分别为宁夏某600MW电厂一、陕西某300MW电厂二，烟气处理工艺流程相近，均设置SCR、ESP及WFGD系统净化处理燃煤烟气。采集WFGD系统前后细颗粒物并测试细颗粒物浓度、粒径分及SO3浓度，每一项测试期间，煤质、锅炉负荷、设备运行状况等保持一致。

电厂一WFGD系统为单喷淋塔结构，采用石灰石石膏法烟气脱硫技术，烟气直接进入吸收塔进行脱硫。电厂二WFGD系统为双喷淋塔结构，采用石灰石石膏法烟气脱硫技术，燃煤烟气先经过预洗涤塔降温除尘后，进入吸收塔脱除SO2。WFGD系统具体运行参数见表1。

表1脱硫系统主要运行参数

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