蓝烟/黄烟现象的研究及其对策

2、SO3生成的途径

燃煤电厂从燃料制备、燃烧、直到：最终排放，SO₃形成的主要途径有：

（1）锅炉炉膛燃烧产生SO₃：燃煤在锅炉炉膛的燃烧过程中，几乎所有的可 燃性硫都被氧化成为气态SO₂和SO₃，其中绝大部分是SO₂，仅有1～5%的SO₂会进一步氧化成SO₃。在火焰区的一些化学反应也可以形成或消耗部分SO₃，但是这些反应的影响较小。 表1总结了在燃烧区中与SO₃有关的各种反应[Alzueta等，2001]。

（2）锅炉省煤器温度范围内产生SO₃：在锅炉省煤器600－420℃的温度范围内，部分SO₂在烟尘和管壁中氧化铁的催化作用下生成SO₃[Hardman等，1998]。SO3生成的多少取决于SO₂的浓度、烟尘成分和流量、对流段的表面积、烟气和管道表面的温度分布以及过剩空气量等。

（3）在SCR反应器中产生SO₃：随着环保要求的日趋严格，燃煤电厂已越 来 越多 地 使 用SCR技 术来 控 制NOx的 排 放。SCR中 以TiO2为 载 体、V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3为活性组分的催化剂，既具有较高的脱硝效率，但同时也促进了SO2向SO3的转化，其转化程度取决于催化剂的配方和SCR的运行工况。 一般来说，对于烟煤每层催化剂SO2的转化率约为0.25－0.5％，对于低硫次烟煤 每层的转化率约为0.75－1.25％。因此，在有2－3层催化剂的SCR系统中，SCR出口烟气中SO₃的浓度会比入口增加约50％。

3、气溶胶在湿法脱硫中的生成

当含有气态SO3或H2SO4的烟气通过湿法烟气脱硫（FGD）系统时，由于烟气被急速冷却到酸露点之下，且这种冷却速率比气态SO3或H2SO4被吸收塔内吸收剂吸收的速率要快得多，因此，SO₃或H₂SO₄不仅不能有效脱除，而且会快速形成难于捕集的亚微米级的H₂SO₄酸雾[Gutberlet等，1999；Blythe等，2001b]。一 般来说， 酸雾中颗粒较大的雾滴是可以被吸收塔除去的， 但是对亚微米级的雾滴，吸收塔则无能为力不能，形成的亚微米级的雾滴只能通过烟囱排入大气。

4、SO₃的减排对策

4.1炉内喷碱性物质

在炉膛中喷入碱性物质已被证明是有效的减排SO₃的措施。 如炉内喷钙技术， 既可脱除部分SO₂、防止SCR的砷中毒，又对SO₃的控制也十分有效，SO₃脱除率 最高可达50%。此外，有研究表明，炉内喷射某些碱性吸收剂，如钙基和镁基的 浆液，可将炉膛内SO3的转换率降低40-80%[Blythe等，2001b]。

4.2炉后喷碱性物质

在炉后或省煤器的出口喷入碱性物质既可减少SO₃对空预器的腐蚀，也可有 效地降低SO₃的排放[Peterson等，1994]。一般来说，要控制SO₃的排放，碱性物 质的喷入位置应设置在空预器之后。但对于存在空预器低温腐蚀的机组， 应把吸 收剂的喷入点选在空预器的上游，且应加装必要的空预器清洗装置。 如在除尘器前喷入碱性吸收剂，则必须考虑对除尘器产生的影响，如除尘器 入口烟尘浓度的增加、烟尘比电阻的变化等。典型的CFB和NID工艺，对SO₃脱 除率可达80-90%。

4.3脱硝催化剂配比的调整

SCR中以TiO₂为载体的催化剂，具有高的脱硝效率，且其中的TiO₂具有较强 的抗SO₂性能，WO₃有助于抑制SO₃的生成，但V₂O₅或V₂O₅-WO₃、V₂O₅-MoO₃能 促进SO₂向SO₃的转化。此外，SO₂/SO₃的转换率还与SCR的面积速度即烟气流速 与催化剂的表面积之比有关，面积速度越大，SO₂/SO₃的转换率越小。 因此，在选择SCR以TiO₂为载体的催化剂时，可合理调整V和W的配比，适 度减小催化剂的壁厚，在不影响脱硝效果的条件下，可有效控制脱硝阶段的SO₃的生成。

4.4除尘器前喷氨

在空预器后和ESP之间喷入氨，一方面可有效地脱除烟气中的SO₃，其脱除率约90%[Peterson等，1994]；另一方面可对飞灰进行调质，通过飞灰的凝结来改 善ESP的性能。

4.5燃料切换和混煤参烧

采用产生SO₃较少的次烟煤和烟煤混烧， 降低燃煤硫份， 减少烟气SO₂浓度， 也降低炉膛和SCR中SO₂向SO₃的转化，次烟煤的高含量碱性灰份也有助于空预 器和除尘器中SO₃的捕集。

4.6湿式静电除尘器

湿式静电除尘器（WESP）能有效地收集亚微米颗粒和酸雾。WESP可以设计成立式或卧式的，收集表面可以是管式的或是平板式。管式WESP的占地面积较 小，效率一般比平板式要高。WESP可与湿式洗涤塔集成在一起。收集从洗涤塔逃逸出来的细小硫酸雾滴，其对SO₃的脱除率可达95%，烟羽的浊度几乎为零。

5、结论

（1）燃煤电厂的可见烟羽是电厂文明生产和环境质量的新问题。经研究分析，在燃煤电厂当前的环保治理条件下，SO₃的排放是影响烟羽颜色和不透明度 重要因素之一。“蓝烟/黄烟”问题主要是烟气中SO3以及硫酸的气溶胶对短波长蓝 色光的散射视觉效果。

（2）SO₃的生成和消耗过程非常复杂，主要取决于锅炉的燃烧、燃料成分、 运行参数、设备的布置、脱硝脱硫环保设施的运行状况等。SO₃浓度过高，会引 起下游设备的低温腐蚀、硫酸盐的结垢、沾污和堵塞等。

（3）SCR中以TiO₂为载体的催化剂，具有高的脱硝效率，且其中的TiO₂具 有 较 强 的 抗SO₂性 能 ，WO₃有 助 于 抑 制SO₃的 生 成 ， 但V₂O₅或V₂O₅-WO₃、V₂O₅-MoO₃能促进SO₂向SO₃的转化。

（4）湿法烟气脱硫系统不仅不能有效脱除烟气中的SO₃或H₂SO₄，而且会快 速形成难于捕集的亚微米级的H₂SO₄酸雾，通过烟囱直接排入大气，成为形成可 见烟羽的罪魁祸首。

（5）通过调整和优化燃烧方式、在锅炉炉膛至ESP之间的不同位置喷入碱 性物质和氨、设置湿式静电除尘器、调整催化剂活性组分等，可有效抑制SO₃的 生成或脱除烟气中的SO₃，达到降低烟囱出口SO₃的浓度，消除成生可见烟羽的 目的。

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