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超低排放燃煤电站三氧化硫的迁移和排放特征

北极星环保网来源:环境科学学报 赵毅 韩立鹏2019/11/1 9:24:10我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:三氧化硫 湿法脱硫 脱硝催化剂

同时,从烟气冷却器到低温电除尘烟气流程中,灰中的三氧化硫含量呈上升趋势(图 3b),这与气态三氧化硫进入飞灰的分析相吻合.低温电除尘器细灰中的三氧化硫含量为粗灰的 1.38 倍,增幅较高.一方面,细灰比表面积比粗灰要大,使得细灰的物理性吸附能力强于粗灰.

齐立强等(2011)测试某燃煤电站电除尘各电场飞灰比表面积,按电场从前往后看,电场飞灰比表面积其前一电场增加 15%~25%.另一方面,飞灰粒度变小其含有的碱性组分增加,从而增加飞灰对三氧化硫 化 学 性 吸 附 . 实 验 研 究 发 现 飞 灰 中 氧 化 钙(CaO)、氧化镁(MgO)含量随着粒度的减小而逐渐增加(齐立强,2006).

3.2.4 湿法脱硫石灰石/石膏湿法脱硫工艺(WF⁃GD)

是目前应用最广泛的一种烟气脱硫技术,脱硫效率高且煤种适应性广泛.目前,国内燃煤电站大约 93% 采用湿法脱硫技术,烟气脱硫后二氧化硫排放浓度达到不超过 35 mg·m-3的超低排放要求.进入脱硫吸收塔的一部分三氧化硫被喷淋的石灰石浆液吸收而得到脱除,逃逸的三氧化硫通过烟囱排入大气.

脱硫吸收塔内烟气温度的迅速降低,使得硫酸蒸汽凝结成核,硫酸核之间结合或与水蒸汽结合进一步长大.Zheng 等(2019)研究认为,硫酸气溶胶初始的均相和非均相成核对 SO3/H2SO4在湿法脱硫的脱除有直接影响.

另外,影响湿法脱硫对SO3/H2SO4脱除的因素还包括:液气比,烟气流速、液滴尺寸、SO3/H2SO4浓度、吸收塔结构,浆液 pH 值、浆液温度、烟气成分.Zheng 等(2018)在模拟试验台上分析了液气比、浆液温度、表面速率、三氧化硫浓度以及入口烟气温度对三氧化硫脱除率的影响,发现液气比和入口烟气温度对三氧化硫的脱除率影响显著,三氧化硫的脱除率为 20%~55%.

Pan 等(2017)通过试验证实增加入口烟气温度明显降低三氧化硫的脱除率,三氧化硫的脱除率为 36%~58%. Pan等(2016)分别测试了 300 MW 和 600 MW两个燃煤电站,其 WFGD 三氧化硫的脱除率范围为30%~65%. 莫 华 等(2017)测 试 了 5 台 300~1000MW 的超低排放燃煤机组,这些机组的 WFGD 三氧化硫脱除率范围从 18%~86% 不等.

由以上文献,不同学者得到的三氧化硫脱除效率范围较大.针对本研究超低排放试验机组,烟气进入 WF⁃GD 系统,温度由 91 ℃降至 51 ℃(表 2).由表 4 数据,计算得到 WFGD 的三氧化硫脱除率为 48.45%,本研究 WFGD 对三氧化硫脱除率数据与以上文献基本相符.建议深入研究 WFGD 系统三氧化硫脱除机理研究,找出影响三氧化硫脱除率的主要因素,提高 WFGD 系统三氧化硫脱除效率,同时兼顾WFGD系统二氧化硫排放限值要求.

3.3 三氧化硫的排放因子及排放量估算

根据煤炭消耗量、供电煤耗以及三氧化硫排放率,计算得到超低排放燃煤电站的大气三氧化硫排放因子.

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根据全国动力煤热值均值 23.20 MJ·kg-1(邰世康等,2014),煤中平均含硫量 1.14%(唐跃刚等,2015),2018 年火电发电量 4.9231 万亿千瓦时(中国电力企业联合会,2018),以及修正硫分和热值的EF电数据,估算 2018 年我国燃煤电站三氧化硫排放总量3.99万t·a-1,折合成硫酸铵约6.58万t·a-1.

4 结论

1)试验期间机组入炉煤含硫量 0.59%,属于低硫煤.燃煤电站超低排放环保设备三氧化硫总脱除率为71.86%,大气三氧化硫排放浓度1.5 mg/Nm3.

2)在 SCR 前烟气中三氧化硫生成量为二氧化硫的 0.46%,在 SCR 催化剂 SO2/SO3转化率为 0.58%,空气预热器内气态三氧化硫浓度显著降低.LLT-ESP 内与飞灰结合的三氧化硫得到脱除,LLT-ESP细灰中三氧化硫含量为粗灰 1.38倍.WFGD系统三氧化硫脱除率48.45%.

3)超低排放燃煤电站大气三氧化硫排放因子EF煤、EF电分别为 17.13 mg·kg-1、4.41 mg·kW-1·h-1.估算 2018 年我国燃煤电站三氧化硫大气排放总量约3.99万t·a-1,折合成硫酸铵约6.58万t·a-1.

延伸阅读:

燃煤烟气超低排放三氧化硫协同控制的分析

燃煤电厂烟气三氧化硫控制冷凝法测试分析

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