【技术】燃煤烟气三氧化硫检测及控制技术-北极星大气网

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摘要：燃煤电厂烟气中SO3含量约为SO2含量的0.8%-3.5%，不易测量，但危害极大。随着环保标准日益严格，电厂对SO3的管控应提上日程。本文研究了燃煤电厂烟气中SO3的生成途经，并对SO3检测技术进行探讨，提出了SO3的控制方法，并提出电厂在环保改造时，可统筹考虑SO3与烟尘协同脱除的两种改造方式。

关键词：燃煤烟气SO3；SO3形成过程；SO3检测；SO3控制

1前言

2015年底，国家发改委、环保部和能源局印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知，要求到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现SO2、氮氧化物和烟尘超低排放，虽然国家层面暂未对SO3排放提出控制要求，但是由于SO3是形成酸雨的主要原因，并且也是大气PM2.5的重要来源之一，因此随着环保标准越来越严格，燃煤电厂对SO3的管控应提上日程。国外如美、德等国已经有相应的SO3排放标准，目前，中国上海地区发布的《大气污染物控制标准》要求燃煤电厂硫酸雾排放限值为5mg/m3，可以作为其他区域电厂控制SO3标准的参考。随着国家全面实施燃煤电厂超低排放，有条件的地区在进行改造时应统筹考虑SO3的控制，避免进行二次改造。

2烟气中SO3及SO3气溶胶的产生

2.1烟气中SO3的生成途经

煤中有机硫、单质硫、以及无机硫中的硫化亚铁统称为可燃硫，煤燃烧过程中几乎所有可燃硫都会被氧化为SO2[1-2]。炉膛内SO2向SO3转化机理比较复杂：一是火焰内部产生的原子态O与SO2直接发生氧化；二是在飞灰催化剂和高温下，SO2与氧气反应生成SO3。由于炉膛内部原子态氧及氧气非常少，同时还存在SO3向SO2转化的可逆反应，因此SO2转化率并不高，在炉膛内约有0.5~1.5%的SO2被氧化为SO3。

烟气进入省煤器后，在420-600℃的高温下，部分SO2在飞灰及受热面积灰中的氧化铁、氧化铝、氧化硅等的催化作用下进一步被氧化为SO3。

在脱硝反应器中，部分SO2在脱硝催化剂V2O5的催化作用下生成SO3，转化率与煤种和催化剂中V2O5含量有关，但考虑到SO3会与还原剂氨生成硫酸氢铵，会堵塞空预器冷端元件，因此要求转化率不能大于0.75~1%。根据研究，进入电除尘之前，烟气中约有0.8~3.5%的SO2转化为SO3[3]。

2.2SO3气溶胶的生成

当烟气温度低于酸露点温度时，SO3会与烟气中的水分冷凝生成硫酸液滴，根据粒径不同，在烟气中的存在状态不同，0.5~3.0um的硫酸液滴会形成硫酸气溶胶，而粒径超过10um较大的硫酸液滴，则会吸附在颗粒物上[4]。SO3气溶胶主要在湿法脱硫吸收塔内生成，吸收塔兼具脱除部分SO3并生成气溶胶的作用。目前对于SO3在吸收塔后的存在形式，形成共识：硫酸雾态。但对于SO3在吸收塔内的转化过程说法并不统一，一种说法是烟气进入吸收塔后，急速冷却至酸露点温度以下，绝大部分SO3会快速形成亚微米级的硫酸雾，难以被吸收塔内浆液吸收，随着烟气排入烟囱[5]，另一种说法是：吸收塔对SO3的脱除接近完全，净烟气中的硫酸雾是由未脱尽的SO2新生成的，并且净烟气中的硫酸雾浓度与原烟气中的SO2浓度无关[6]。目前，许多电厂为达到超低排放，新建了二级吸收塔，试验证明，SO3经过一级吸收塔后约降低30-40%，经过二级塔后几乎没有变化。

3SO3检测技术

由于SO3化学性质非常活泼，极易被水吸收并吸附在各种材料表面，且SO3在烟气中浓度非常低并且易受SO2测量影响，因此SO3检测技术一直是难点。目前国内外主要有两种检测方法：异丙醇溶液吸收法、控制冷凝法。

3.1异丙醇溶液吸收法

吸收法是烟气通入80%的异丙醇溶液中，异丙醇作用是吸收烟气中的SO3同时防止SO2氧化，后接两个装有3%双氧水的洗气瓶吸收SO2，异丙醇及双氧水均在0℃的冰浴中，该法是美国EPA标准中使用的方法，可同时测定烟气中SO3和SO2含量。由于异丙醇中易含有微量过氧化类氧化物，会将SO2氧化为SO3，因此对异丙醇纯度要求非常高。为了保证异丙醇的吸收效果，需要低流量等速采样[7]。

采用吸收法收集在异丙醇中的SO3需要通过高氯酸钡-钍试剂进行滴定测定，但由于钍试剂与生成物颜色接近，不易判断滴定终点，测定结果存在一定误差，也有学者采用钍试剂分光光度法测定钍-钡络合物吸光度，间接计算烟气中SO3浓度[8]。

原标题：燃煤烟气三氧化硫检测及控制技术

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