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3.2控制冷凝法
该法原理主要是:基于等速取样,利用取样枪将烟气烟道中取出,并对取样枪伴热至260℃左右,温度太高会导致SO2向SO3转化,温度太低SO3会冷凝。之后接石英过滤器过滤颗粒物,后接带水浴的螺旋玻璃管对SO3进行控制冷凝。控制冷凝法是异丙醇吸收法改进后的方法,也是目前最常用的采样方法。水浴温度要求严格控制在85~95℃,该温度SO3会形成硫酸雾并且SO2不易氧化,在烟气抽吸过程中,硫酸雾靠离心力被甩到螺旋管壁,因此对螺旋管的内径和圈径均有要求,采样要求为高速离心采样,流量一般取5L/min~6L/min[7]。
该法主要存在的问题是:
(1)若在湿法脱硫之后用该法取样,有部分硫酸雾无法在加热管中形成SO3,会被石英过滤器捕集;
(2)在水浴中SO3的捕集率无法确定,因此测定结果会偏低。
采用冷凝法收集的SO3转化为SO₄2⁻,通过测定SO₄2⁻浓度来计算烟气中SO3含量。测定方法主要有:容量滴定法、重量法、电位法、离子色谱法、铬酸钡光度法等。其中重量法是仲裁法,但操作繁琐。应用较多的是容量滴定法,如DL/T998-2006用的就是该法。离子色谱法设备昂贵,但检出限低,测定准确率高,当烟气中SO3含量很低时,适用离子色谱法。
目前,国内燃煤电厂对SO3性能试验依据的检测标准主要有:DL/T998-2006石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范、GB/T21508-2008燃煤烟气脱硫设备性能测试方法、HJ544-2009固定污染源废气:硫酸雾的测定离子色谱法(暂行),采样方法均为冷凝控制法,见表1:
表1SO3监测相关标准
4SO3控制技术
4.1SO3单独控制技术
目前,可以通过以下几种方式降低SO3浓度。
a.炉内喷入碱性物质,如氢氧化钙、氢氧化镁等,但是炉内喷钙法适用于循环流化床锅炉,主要是为了脱除SO2。在炉膛中喷入氢氧化镁可以有效脱除SO3,美国Gavin电厂长期运行数据显示,当Mg/SO3摩尔比为7时,SO3脱除率可达90%[9]。
b.脱硝反应器(SCR)内控制。国外有研究表明,V2O5、WO3对SO2的氧化有促进作用,SiO2、BaO对SO2氧化过程抑制明显。因此在保证脱硝效率的前提下可以通过适当在催化剂中添加SiO2来降低SO2转化率。有研究表明,减小催化剂壁厚可以减少SO2转化率[10]。也有研究表明,将SCR内温度控制在350℃可以减少SO2氧化同时兼顾对氨逃逸的影响[11]。
c.在省煤器后、SCR后或空预器后喷入碱性物质可有效降低SO3的浓度,碱性物质有:MgO、NaHSO3、Na2CO3、NH3等,喷入的形式可以是粉末或浆液,碱性物质与SO3的比为1.5-2.0。有试验证明,在空预器与电除尘之间喷入碱性物质对SO3脱除率高达95%,并且生成的硫酸盐可对飞灰进行调质,提高电除尘器的性能,但是不能缓解空预器的堵塞问题,在省煤器后或SCR后喷入碱性物质效果次之,但是可以避免SO3进入空预器生成硫酸氢铵造成空预器堵塞。
由于设备改造及运行成本较高,SO3单独控制技术在国内应用较少,若电厂加装脱硝设施后发生空预器堵塞的情况,主要还是通过空预器离线冲洗和脱硝喷氨优化来调整。
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