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蓝烟/黄烟现象的研究及其对策

北极星环保网来源:脱硫脱硝同路人2018/12/5 13:30:04我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR 烟羽 脱硫脱硝

2、SO3生成的途径

燃煤电厂从燃料制备、燃烧、直到:最终排放,SO3形成的主要途径有:

(1)锅炉炉膛燃烧产生SO3:燃煤在锅炉炉膛的燃烧过程中,几乎所有的可 燃性硫都被氧化成为气态SO2和SO3,其中绝大部分是SO2,仅有1~5%的SO2会进一步氧化成SO3。在火焰区的一些化学反应也可以形成或消耗部分SO3,但是这些反应的影响较小。 表1总结了在燃烧区中与SO3有关的各种反应[Alzueta等,2001]。

QQ截图20181205131729.jpg

(2)锅炉省煤器温度范围内产生SO3:在锅炉省煤器600-420℃的温度范围内,部分SO2在烟尘和管壁中氧化铁的催化作用下生成SO3[Hardman等,1998]。SO3生成的多少取决于SO2的浓度、烟尘成分和流量、对流段的表面积、烟气和管道表面的温度分布以及过剩空气量等。

(3)在SCR反应器中产生SO3:随着环保要求的日趋严格,燃煤电厂已越 来 越多 地 使 用SCR技 术来 控 制NOx的 排 放。SCR中 以TiO2为 载 体、V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3为活性组分的催化剂,既具有较高的脱硝效率,但同时也促进了SO2向SO3的转化,其转化程度取决于催化剂的配方和SCR的运行工况。 一般来说,对于烟煤每层催化剂SO2的转化率约为0.25-0.5%,对于低硫次烟煤 每层的转化率约为0.75-1.25%。因此,在有2-3层催化剂的SCR系统中,SCR出口烟气中SO3的浓度会比入口增加约50%。

3、气溶胶在湿法脱硫中的生成

当含有气态SO3或H2SO4的烟气通过湿法烟气脱硫(FGD)系统时,由于烟气被急速冷却到酸露点之下,且这种冷却速率比气态SO3或H2SO4被吸收塔内吸收剂吸收的速率要快得多,因此,SO3或H2SO4不仅不能有效脱除,而且会快速形成难于捕集的亚微米级的H2SO4酸雾[Gutberlet等,1999;Blythe等,2001b]。一 般来说, 酸雾中颗粒较大的雾滴是可以被吸收塔除去的, 但是对亚微米级的雾滴,吸收塔则无能为力不能,形成的亚微米级的雾滴只能通过烟囱排入大气。

4、SO3的减排对策

4.1炉内喷碱性物质

在炉膛中喷入碱性物质已被证明是有效的减排SO3的措施。 如炉内喷钙技术, 既可脱除部分SO2、防止SCR的砷中毒,又对SO3的控制也十分有效,SO3脱除率 最高可达50%。此外,有研究表明,炉内喷射某些碱性吸收剂,如钙基和镁基的 浆液,可将炉膛内SO3的转换率降低40-80%[Blythe等,2001b]。

4.2炉后喷碱性物质

在炉后或省煤器的出口喷入碱性物质既可减少SO3对空预器的腐蚀,也可有 效地降低SO3的排放[Peterson等,1994]。一般来说,要控制SO3的排放,碱性物 质的喷入位置应设置在空预器之后。但对于存在空预器低温腐蚀的机组, 应把吸 收剂的喷入点选在空预器的上游,且应加装必要的空预器清洗装置。 如在除尘器前喷入碱性吸收剂,则必须考虑对除尘器产生的影响,如除尘器 入口烟尘浓度的增加、烟尘比电阻的变化等。典型的CFB和NID工艺,对SO3脱 除率可达80-90%。

4.3脱硝催化剂配比的调整

SCR中以TiO2为载体的催化剂,具有高的脱硝效率,且其中的TiO2具有较强 的抗SO2性能,WO3有助于抑制SO3的生成,但V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3能 促进SO2向SO3的转化。此外,SO2/SO3的转换率还与SCR的面积速度即烟气流速 与催化剂的表面积之比有关,面积速度越大,SO2/SO3的转换率越小。 因此,在选择SCR以TiO2为载体的催化剂时,可合理调整V和W的配比,适 度减小催化剂的壁厚,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。

4.4除尘器前喷氨

在空预器后和ESP之间喷入氨,一方面可有效地脱除烟气中的SO3,其脱除率约90%[Peterson等,1994];另一方面可对飞灰进行调质,通过飞灰的凝结来改 善ESP的性能。

4.5燃料切换和混煤参烧

采用产生SO3较少的次烟煤和烟煤混烧, 降低燃煤硫份, 减少烟气SO2浓度, 也降低炉膛和SCR中SO2向SO3的转化,次烟煤的高含量碱性灰份也有助于空预 器和除尘器中SO3的捕集。

4.6湿式静电除尘器

湿式静电除尘器(WESP)能有效地收集亚微米颗粒和酸雾。WESP可以设计成立式或卧式的,收集表面可以是管式的或是平板式。管式WESP的占地面积较 小,效率一般比平板式要高。WESP可与湿式洗涤塔集成在一起。收集从洗涤塔逃逸出来的细小硫酸雾滴,其对SO3的脱除率可达95%,烟羽的浊度几乎为零。

5、结论

(1)燃煤电厂的可见烟羽是电厂文明生产和环境质量的新问题。经研究分析,在燃煤电厂当前的环保治理条件下,SO3的排放是影响烟羽颜色和不透明度 重要因素之一。“蓝烟/黄烟”问题主要是烟气中SO3以及硫酸的气溶胶对短波长蓝 色光的散射视觉效果。

(2)SO3的生成和消耗过程非常复杂,主要取决于锅炉的燃烧、燃料成分、 运行参数、设备的布置、脱硝脱硫环保设施的运行状况等。SO3浓度过高,会引 起下游设备的低温腐蚀、硫酸盐的结垢、沾污和堵塞等。

(3)SCR中以TiO2为载体的催化剂,具有高的脱硝效率,且其中的TiO2具 有 较 强 的 抗SO2性 能 ,WO3有 助 于 抑 制SO3的 生 成 , 但V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3能促进SO2向SO3的转化。

(4)湿法烟气脱硫系统不仅不能有效脱除烟气中的SO3或H2SO4,而且会快 速形成难于捕集的亚微米级的H2SO4酸雾,通过烟囱直接排入大气,成为形成可 见烟羽的罪魁祸首。

(5)通过调整和优化燃烧方式、在锅炉炉膛至ESP之间的不同位置喷入碱 性物质和氨、设置湿式静电除尘器、调整催化剂活性组分等,可有效抑制SO3的 生成或脱除烟气中的SO3,达到降低烟囱出口SO3的浓度,消除成生可见烟羽的 目的。

延伸阅读:

湿法脱硫烟囱出口有色烟羽治理技术路线浅析

某热电厂有色烟羽治理方案探讨

消除火电“白色烟羽”的11种技术路线图


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