湿式电除尘对PM2.5 SO3酸雾脱除特性的试验研究

2.3湿式电除尘器进口烟气温度对细颗粒脱除效果的影响

湿式电除尘器进口烟气温度对细颗粒物的捕集也有重要影响.试验考察了在电压均为50kV时，湿式电除尘器进口烟温分别为45，50，55和60℃时的颗粒物分级脱除效率，烟温选取的范围符合工业实际情况.通过改变脱硫塔后烟气余热回收装置的冷却水流量来调节进口烟气温度.

余热回收装置不通过冷却水冷却时进口烟温为55℃，通入冷却水并调节其流量可使得进口烟温下降到45℃，通过增加锅炉送煤量可以使湿式电除尘器进口烟温达到60℃工况.

图6湿式电除尘器颗粒分级脱除效率与进口烟温的关系

图6为湿式电除尘器颗粒分级脱除效率与进口烟温的关系图.由图可知，对于亚微米颗粒，降低烟温能有效提高对细颗粒的脱除效率，最高提升幅度接近20%，集中在0.1μm粒径处;对于微米级颗粒，烟温对脱除效率的影响不明显.相同电压下降低进口烟温有利于提高对细颗粒脱除效率，可能原因为：

脱硫净烟气在60℃时已经接近饱和，通过换热装置降温后达到过饱和，烟气中水汽在细颗粒物表面发生相变并凝结长大，提高了单个颗粒物的直径[19];凝结水滴同时粘附在2个细颗粒表面，由于液桥力的作用，这2个细颗粒相互凝并结合而变大[20].由试验结果可知，过饱和引起的水汽相变、凝并作用对于亚微米颗粒的长大效果更明显.

2.4湿式电除尘器进口烟气中SO3酸雾粒度分布特性

采用自制SO3发生装置并结合湿法脱硫塔产生的SO3酸雾进行冷态试验.在脱硫塔前添加SO3，采用ELPI测试了湿式电除尘器进口烟气中SO3酸雾的数量浓度及粒径分布，如图7所示.

图7湿式电除尘器进口酸雾数浓度粒径分布

由图可见，SO3酸雾主要集中在亚微米粒径范围内，同时又以小于0.1μm的细雾滴居多.由于烟气温度在酸露点以下，SO3以硫酸液滴的形式存在，主要是气态H2SO4通过均质成核的作用形成，粒径主要集中在亚微米级..

SO3发生装置产生的气态SO3温度约为540℃，通过脱硫塔后，由于脱硫塔内湿度较高和气温在酸露点以下，SO3先与塔内水汽结合形成硫酸蒸汽及硫酸水合物[21]，硫酸蒸汽及硫酸水合物又会迅速凝结形成硫酸雾滴，此过程中有如下反应[22]：

2.5湿式电除尘器对SO3酸雾的脱除特性

利用实际燃煤试验平台，测试了湿式电除尘器对SO3酸雾的脱除特性.调节SO3发生装置中SO2和O2的进气量，获得湿式电除尘器进口不同的SO3浓度.图8为不同电压下湿式电除尘器对SO3酸雾脱除效率的测试结果.

图8湿式电除尘器对SO3酸雾的脱除效率

可见，湿式电除尘器对SO3酸雾的脱除效率总体上不高，维持在30%～60%之间，提高电压和入口SO3酸雾浓度均有利于提高酸雾脱除效率.由于SO3酸雾在湿式电除尘器中主要以亚微米甚至小于0.1μm的细小雾滴形式存在，只有少部分与粉尘颗粒物结合，故湿式电除尘器对SO3酸雾的脱除效率总体上不高.

2.6SO3酸雾对湿式电除尘器脱除PM2.5的作用

利用实际燃煤试验平台，测试了SO3酸雾促进湿式电除尘器脱除PM2.5的性能.维持电压为50kV，烟气中添加SO3后湿式电除尘器进口SO3酸雾浓度分别为18.8，36.3和52.7mg/m3.

图9添加SO3前后湿式电除尘器颗粒分级脱除效率

图9为添加SO3前、后湿式电除尘器颗粒分级脱除效率.可见，添加SO3酸雾促进PM2.5的脱除效果因粒径不同存在差异，对亚微米颗粒，添加SO3酸雾分级脱除效率的增幅最高可达10%;对微米级颗粒，添加SO3酸雾分级脱除效率的增幅最高约为3%.SO3浓度越高，颗粒的分级脱除效率越高.

烟气中添加SO3后存在颗粒表面SO3酸雾的沉积现象，SO3酸雾因其本身粒径较小，沉积在颗粒物表面后对颗粒物粒径影响很小，但能有效降低颗粒表面比电阻，使得颗粒更容易荷电，提高了颗粒的分级脱除效率，尤其对亚微米颗粒其作用效果更明显.

3结论

1)湿式电除尘器对细颗粒的分级脱除效率基本呈V形分布，提高湿式电除尘器电压后不同粒径处脱除效率的增幅各不相同，亚微米级颗粒脱除率提高幅度优于微米级颗粒.

2)相同电压下，降低烟气温度有利于提高脱除效率，脱硫净烟气在温度由60℃下降到45℃后达到过饱和，烟气中水汽在细颗粒物表面发生相变并凝结长大，同时2个颗粒间在液桥力的作用下凝并结合长大，亚微米颗粒的分级脱除效率的增幅最高接近20%，对微米级颗粒分级脱除效率影响不明显.

3)湿式电除尘器进口烟气中SO3酸雾主要以亚微米雾滴为主，脱除效率总体在30%～60%之间，提高电压和入口SO3酸雾浓度均有利于提高SO3酸雾的脱除效率.

4)烟气中添加SO3后存在颗粒表面SO3酸雾的沉积现象，能有效降低颗粒表面比电阻，但对体积比电阻影响不大，使颗粒更易荷电.亚微米颗粒分级脱除效率的增幅最高可达10%，微米级颗粒分级脱除效率的增幅最高约3%.

《东南大学学报》作者：雒飞，胡斌，吴昊，杨林军

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