燃煤电厂湿烟囱条件下SOx排放致霾机理分析及治理措施

在石膏浆液脱水过程中，用清水冲洗石膏时，可以将硫酸钠除去，对脱硫石膏的品质没有影响。钠基脱硫剂溶解度高，不致造成除雾器结垢，除雾器能够比较好地脱除二级脱硫形成的液滴，不致除雾器之后烟道内含水量过高。即使二级脱硫剂液滴不能被除雾器完全脱除，也不致对后部的排烟通道造成影响。二级脱硫由于脱硫剂溶液高度雾化喷射，总体表面积很大，溶液的pH值可以比较高，二级脱硫喷雾装置处烟气温度较低，有利于深度脱除SOx。

钠基脱硫剂相对于碳酸钙而言，成本相对较高。为降低二级脱硫钠基脱硫剂的使用成本，一级脱硫需要承担绝大部分的脱硫任务，在超低排放改造的基础上，经一级脱硫后，烟气中的SO2浓度控制在30mg/Nm3以内。经二级脱硫后，烟气中的SO2浓度控制在10mg/Nm3以内，甚至可控制在5mg/Nm3以内。由于二级脱硫需要脱除的SOx量很少，脱硫剂的使用量也相应很少，因此增加二级脱硫的代价很小。

在运行控制上，保持一级脱硫的脱硫效率，主要通过调整补充的石灰石浆液量，以控制脱硫浆液pH值;二级脱硫系统控制，则是根据脱硫塔出口烟气的SO2浓度和控制目标的差值，调整钠基脱硫剂溶液流量，保持SO2排放浓度平稳，并满足控制要求。二级脱硫的响应速度可以非常快，进入二级脱硫系统的烟气含硫量比较低，高pH值、高度雾化的脱硫剂溶液和SOx发生中和反应，因此其调节特性好。此外，二级脱硫还具有进一步除尘和脱除烟气中的HCl、HF等酸性气体的作用。

7 其它措施和影响

在脱硫塔之前，若布置袋式除尘器或电袋除尘器，相对于电除尘方式，能够显著降低进入脱硫塔烟气中的烟尘浓度，提高脱硫塔的脱硫效率，提高脱硫石膏的品质[3]。在电除尘器前，若布置烟气冷却器，使烟气温度降低到接近露点温度或以下，SO3更容易吸附于粉尘颗粒表面，能够改善粉尘的荷电特性，提高电除尘效率，并在除尘阶段产生良好的脱硫效果，烟气温度降低也能提高脱硫塔的脱硫效率[7]。

由于细颗粒物在凝结液滴中对亚硫酸的氧化起到催化作用[12]，所以若能够有效降低细颗粒物浓度，也能够一定程度减少硫酸雾的生成，减少硫酸盐气溶胶的生成。

在深度脱除SOx的情况下，烟囱内壁上的凝结液滴的pH值将显著提升，这对于烟囱防腐、延寿能够起到非常显著的作用。

湿烟囱对于NOx排放基本没有影响。SCR脱硝装置的生成物为氮气和水，逃逸的少量氨气在除尘、湿法脱硫环节基本能够被完全吸收，未能完全脱除的NOx的主要成分为NO，NO基本不溶于水，因此，湿烟囱条件下，对于NOx排放基本没有影响。

对于硫酸雾排放问题，上海市已经有了明确要求[16]，硫酸雾的最高允许排放浓度为5.0mg/ m3，最高允许排放速率为1.5kg/h。上海市对于硫酸雾排放控制虽然尚未实施，但是说明硫酸雾排放的控制问题已经引起了社会和政府部门的足够重视。

8 结语

本文的主要研究结论是：

(1)湿烟囱条件下，烟囱出口处SOx基本以硫酸雾形态排放，气态SO2含量很少;

(2)推断燃煤电厂湿烟囱排放烟气是中国北方冬季致霾的重要来源；

(3)设置GGH能够有效降低烟囱中凝结水的生成量，从而减少SO2转化为硫酸雾的量;

(4)烟气深度脱硫是湿烟囱条件下解决硫酸雾排放的根本措施;

(5)在常规湿法脱硫之后，设计增加钠基溶液为脱硫剂的二级脱硫，形成两级脱硫，是实现深度脱硫的有效手段;

(6)深度脱硫能够降低SOx的排放量，减少烟囱内的硫酸雾的生成量，提高烟囱的使用寿命，降低烟囱烟道的防腐费用;

(7)湿烟囱对于NOx的排放没有明显影响。

参考文献：

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[2]《火电厂烟气脱硫工程技术规范 石灰石/石灰-石膏法》(HJ/T179-2005)。

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[16]上海市《大气污染物综合排放标准》(DB31/933-2015)。

延伸阅读：

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