燃煤电厂SO3排放特征及其脱除技术
点击次数：1535 更新时间：2020-05-22
通过现场实测和文献调研相结合的方式，对目前燃煤电厂SO3排放特征进行较全面的表征，排放浓度为0.3~22.7mg·m-3，按10mg·m-3和5mg·m-3排放限值考核，达标率分别为89.8%、66.7%。对现有除尘、脱硫设备及新技术的SO3脱除能力进行定量分析，常规电除尘器对SO3脱除率仅为10%~20%；低低温电除尘技术可达95%以上；电袋复合除尘器可达80%以上；常规石灰石石膏湿法脱硫技术多在30%~60%，采用旋汇耦合、双托盘等技术后，SO3脱除率可达90%以上；金属板式湿式电除尘器多在50%~80%，导电玻钢管式湿式电除尘器多在60%~90%；碱基干粉或溶液喷射技术均可达到80%以上的SO3脱除效果；烟气冷凝相变凝聚技术在消除有色烟羽的同时，也具有一定的SO3脱除效果。根据不同SO3脱除技术对比结果，碱基喷射技术不仅可以实现较高SO3脱除效果，还可有效解决空预器的腐蚀、堵塞等问题，将是未来解决高浓度SO3问题的主流技术方向。燃煤电厂烟气“超低排放”全面实施以来，常规大气污染物（如颗粒物、SO2、NOx等）的排放已经得到了有效控制，2016年中国火电厂颗粒物、SO2、NOx排放量分别为35万、170万、155万t，约占2006年排放量的10%、13%、14%，相应的治理技术及技术路线也达到了较高水平，城市雾霾天数，尤其是重雾霾天数已呈减少趋势，但对SO3等非常规污染物的排放尚未采取针对性的控制措施。燃煤电厂烟气中的SO3主要来源于煤中的硫，在炉膛内及炉膛出口的高温烟气中，煤燃烧生成的SO2会有一部分（约0.5%~2.5%）转化为SO3，SCR催化剂也会促进部分SO2氧化成SO3，其转化率约0.5%~1.5%，现阶段对催化剂使用，一般要求转化率控制在1%以内。SO3的危害性远远大于SO2，不仅会引起后续设备腐蚀，形成硫酸氢铵，造成设备堵塞，还是电厂有色烟雨（如蓝烟/黄烟）的主要诱因之一，是酸雨形成的主要原因，也是大气二次气溶胶的重要组成（二次气溶胶对中国大气环境PM2.5贡献率达30%~77%）。因此，摸清现阶段中国燃煤电厂的SO3排放特征，并采取针对性的控制措施，是非常有必要的。本研究通过现场实测和文献调研相结合的方式，对目前燃煤电厂SO3排放特征及控制技术进行研究，对未来燃煤电厂的SO3控制技术选取提供借鉴。1 国内外燃煤电厂SO3排放限值要求为解决SO3污染问题，美国已有22个州对燃煤电厂SO3提出了排放限值要求，其中有14个州的排放限值低于6mg·m-3，弗罗里达州*为严格，排放限值为0.6mg·m-3。德国规定燃煤电厂的SOx排放限值为50mg·m-3。日本将硫酸雾作为颗粒物，按颗粒物的总量进行控制。新加坡规定固定源SO3排放标准为10mg·m-3。在2015年，上海市发布地方标准《大气污染综合排放标准》（DB 31/933-2015），规定硫酸雾排放限值为5mg·m-3。近年来，部分地方政府陆续发布了燃煤电厂有色烟羽的控制要求，如2017年上海市发布《上海市燃煤电厂石膏雨和有色烟羽测试技术要求（试行）》、2018年浙江省发布《燃煤电厂大气污染物排放标准》（DB33/2147-2018）等。2 燃煤电厂SO3排放特征通过现场实测和文献调研相结合的方式，搜集燃煤电厂SO3排放数据，剔除部分不完整及明显不合理的数据，共整理得到有效的燃煤电厂SO3排放质量浓度数据108组，其中，循环流化床干法脱硫、海水脱硫出口排放的SO3质量浓度数据分别有2组、4组（文献调研数据），湿法脱硫出口排放的SO3质量浓度数据19组（实测4组，文献调研15组），湿式电除尘器出口排放的SO3质量浓度数据83组（实测54组，文献调研29组），燃煤电厂SO3排放数据统计如图1所示。燃煤电厂SO3排放质量浓度的测定，采用控制冷凝法进行采样，如图2（a）所示。采样方法符合GB/T21508-2008、DL/T998-2006的规定；当SO3浓度较低，尤其是前级干式电除尘器为低低温电除尘器时，采样方法采用控制冷凝+80%异丙醇吸收法，如图2（b）所示。此时可大限度的保证SO3的*捕集，部分电厂实测过程中不同单元捕集到的SO3比例如图3所示。与常规的单级冷凝盘管采样方法相比，数据准确度可大幅提高。采用自制的垂直式或水平式冷凝盘管进行SO3收集，采样枪为ZR-D03A高温采样枪，抽气泵为崂应3012H，冷凝盘管采用去离子水进行清洗，去离子水或异丙醇中的硫酸根浓度采用DR6000分光光度计进行测定。
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