燃煤电厂烟气中SO3生成治理及测试技术研究

2.4、SO3控制技术路线

本文提出一种SO3控制技术路线，除了可以采用上述燃烧前、燃烧中、燃烧后SO3控制技术外，还可通过在电除尘器前布置烟气冷却器(FGC)，降低烟气温度至酸露点以下，使得烟气中SO3冷凝成硫酸雾且绝大部分会吸附在粉尘表面，如图1所示，这样，SO3跟随粉尘一起被高效脱除器脱除，其脱除率一般不小于80%，最高可达95%[10-12]。

图1：SO3控制技术路线

传统的湿法脱硫对于SO3脱除效率不高，主要是因为烟气在吸收塔内急速降温，降温速度快于SO3被石膏浆液吸收的速度，因此大量SO3没有来得及被吸收反而快速生成了难于被捕集的亚微米的硫酸雾气溶胶颗粒，而此时烟气中粉尘浓度已经很低，没有足够的粉尘吸附硫酸雾，而不得不通过烟囱排到大气中。

本文SO3控制技术路线中采用的湿法脱硫装置(WFGD)通过优化喷淋层和除雾器设计，可提高湿法脱硫的协同除尘和脱除SO3的效果[13-14]。

湿式电除尘器(WESP可选择安装)是布置在烟气控制技术路线最后的设备，属于多污染物脱除的精处理设备，可高效脱除吸附在煤灰表面或以气溶胶形式存在的SO3。即使在不使用低低温电除尘技术时，也可保证较低的SO3排放，如浙江舟山电厂湿式电除尘器出口SO3体积分数为0.6×10-6，其脱除率达到71.96%[15]。

3、SO3检测

3.1国内、外SO3检测标准

目前，国内关于SO3检测的标准有：GB4920—85、GB/T6911—2007、GB/T16157—1996、DL/T998—2006、GB/T21508—2008、HJ544—2009，如表1所示[16-23]，其中GB4920—85、GB/T13580.5—1992、GB/T15893.3—1995主要是对硫酸根的测定进行了规定。这些标准的编制时间已久，目前普遍参照标准DL/T998—2006中附录A：烟气中SO3的测试的相关规定进行测试。

美国、日本、ISO等均发布了关于SO3的检测标准和方法：EPA-8、ANSI/ASTMD4856—2001、JISK0103、ISO787-132002，如表2所示[24-28]，可提供相关检测参考，其中ISO787-132002仅对硫酸根的测定进行了规定。

3.2采样方法

SO3化学性质较为活泼，且与SO2相比在烟气中的含量相对较低，因此，在采样过程中如何有效收集并避免SO2的干扰，是采样的关键。

基于等速采样，利用采样枪从烟道中抽取烟气，并对采样枪进行保温加热，防止SO3在管壁冷凝，后接过滤器以过滤烟气中粉尘，之后接SO3收集装置，然后是干燥装置、泵、流量计。

其中SO3收集方法有冷凝法和吸收法两种：

(1)SO3冷凝法收集装置一般为恒温蛇形管或螺旋管形式，可通过恒温水浴来控制冷凝装置温度，温度不宜低于60℃，主要是防止SO2也发生冷凝。DL/T998—2006、ANSI/ASTMD4856—2001、JISK0103—2005均属于该方法，但日本JIS标准中并未给出温度要求。

表1中国现行SO3测试相关标准

表2国外固定源SO3测试标准

(2)吸收法指的是通过在冰浴中用80%异丙醇作为吸收剂，直接吸收烟气中SO3，异丙醇可有效吸收SO3并防止SO2氧化，之后接3%H2O2洗气瓶以吸收烟气中SO2。EPA-8属于该方法。

3.3硫酸根测定方法

冷凝法收集SO3后，通过洗液冲洗，对于水溶液中低浓度SO42-进行测定，并根据采样体积折算烟气中SO3浓度。水溶液中低浓度SO42-测定方法主要有：重量法、铬酸钡光度法、离子色谱法、浊度法、容量滴定法等。其中重量法是ISO787-132002中的使用方法，但该方法操作繁琐、过程冗长，难以操作，而铬酸钡光度法也存在类似的缺点，离子色谱法检测相对方便，准确性也高，但设备投资费用高，难以普及，而相对来说浊度法和容量滴定法使用较为普遍[28]。对于异丙醇溶液中的SO42-可通过钍试剂进行滴定[29-30]。

3.4、SO3控制技术路线中SO3测试方法探讨

如图1所示，电除尘器前布置了烟气冷却器(FGC)，将烟气温度降低至酸露点以下，此时烟气中SO3冷凝成硫酸雾且绝大部分会吸附在粉尘表面，因此，若在烟气冷却器前布置测点，直接采样为气态SO3，而若在烟气冷却器之后布置测点，则直接采样为硫酸雾。对于气态SO3浓度的测定可按标准《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》(GB/T21508—2008)或《石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范》(DL/T998—2006)执行。对于在有粉尘条件下，且粉尘已吸附了一定量的SO3，此时如何测定低浓度的硫酸雾，目前尚无标准测试方法。

4结语

SO3的危害性极大，随着业内“超低排放”呼声的愈演愈烈，SO3减排也应引起高度重视，并建议尽早纳入技术研发和政策规范中来。本文分别对燃煤电厂烟气中SO3生成、治理及测试技术进行了分析，进一步的SO3减排技术研究建议从以下几个方面开展：

(1)研究燃烧前煤的洗、选及混煤掺烧技术;(2)分析锅炉SO3的形成机理和形态分布，研究炉内喷射钙基、镁基等碱性吸收剂对SO3浓度的影响;(3)降低SCR中催化剂对SO2氧化率;(4)研发以低低温电除尘技术为核心的烟气协同控制系统，使SO3在烟气冷却器中冷凝并吸附到粉尘表面，从而被低低温电除尘器高效脱除;(5)优化WFGD结构，改善喷淋及除雾性能，进一步提高脱硫效率;(6)研究并优化湿式电除尘技术，进一步高效去除残余的SO3;(7)开发适用于实际应用的SO3检测技术。

来源：中国电力；作者：刘含笑，姚宇平，郦建国，沈志昂，朱少平，何毓忠，陈招妹

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