SO3采样技术改进及烟气处理设备SO3脱除能力测试

燃煤烟气中SO₃由于其特有的化学性质,一直是国内外燃煤电厂污染物测试的难点之一。参照国内应用广泛的SO₃控制冷凝法,自制了一套SO₃采样系统,在综合考虑烟气SO₃采样过程中的各种影响因素后,通过试验模拟,确定了SO₃控制冷凝法采样系统最佳蛇形管内径、圈径和圈数,以及采样管、过滤器和循环水浴的伴热温度控制,从而提高了SO₃的捕集效率。利用该SO₃采样系统对烟气进行采样,测试燃煤锅炉烟气处理设备对SO₃的脱除能力,分析其影响因素及捕集机理。结果显示：SCR脱硝催化剂对SO₂具有一定的催化作用,且随烟气温度的升高,SO₂/SO₃转化率升高;对于SO₃的脱除效率（各设备进出口浓度对比）,干式除尘设备可达80%以上,湿法脱硫设备为35%~40%;湿式电除尘器为70%~75%。     

烟气SO3监测控制冷凝法采样方法

烟气SO₃采样多采用控制冷凝法,因SO₃易凝结,捕集率仅有80%左右。参照GB/T 21508-2008所规定的控制冷凝法,对影响SO₃捕集率的主要因素,如蛇形盘管内径及总长、抽气流量、采样枪温度等进行实验研究,得到最佳盘管型式及控制参数。研究结果表明：采样枪的加热温度应≥280 ℃;对于内径4 mm的蛇形盘管,最佳抽气流量为20 L/min,蛇形盘管总长应为240 mm。在最佳条件下,控制冷凝法SO₃捕集效率可达97%以上,能够满足现场SO₃测试需要。将研究成果应用于某600 MW超低排放机组的监测,得到了烟气排放不同阶段SO₃排放浓度及各大气污染物治理设施对SO₃的脱除效率。     

典型燃煤电厂浆液冷却烟气消白设施SO3治理效果测试研究

分别采用控制冷凝法和异丙醇吸收法对某1 000 MW燃煤发电机组浆液冷却烟气消白设施的烟气SO₃控制效果开展测试。结果表明,机组烟气湿法脱硫设施对SO₃去除效率为62.50%（控制冷凝法）和64.63%（异丙醇吸收法）。烟气经现有超低排放设施协同治理后SO₃质量浓度低于3 mg/m³。浆液冷却设施对SO₃的去除效率仅为6.68%（控制冷凝法）和5.55%（异丙醇吸收法）,烟气SO₃控制效果和环境效益相对较低。建议基于科学论证审慎实施燃煤电厂烟气消白工作,应进一步开展高效SO₃治理技术、测试标准和环境管理政策研究。     

燃煤电厂烟气SO3迁移转化特性试验分析

对某电厂300 MW机组在不同煤种、不同负荷条件下,选择性催化还原（SCR）脱硝系统、空气预热器、低低温电除尘器、海水脱硫以及湿式电除尘器等装置中SO₃迁徙转化特性进行了试验分析。试验结果表明:低低温电除尘器对SO₃的脱除效率可达65%;海水脱硫对SO₃的脱除效率约为15%;湿式电除尘器对烟气中SO₃脱除效率约为5%;烟气经过SCR脱硝装置后SO₃明显增加,这是造成尾部烟气中SO₃质量浓度升高的主要原因;经低低温电除尘器、海水脱硫装置以及湿式电除尘器对烟气中SO₃的协同脱除,能实现最终SO₃排放质量浓度低于2 mg/m³。     

燃煤烟气超低排放全流程协同削减三氧化硫效果分析

烟气三氧化硫（SO₃）是形成雾霾的前驱体之一,研究火电厂烟气污染物控制流程中SO₃的形态、浓度、排放水平以及影响因素很有必要。对容量300~1000MW的燃煤机组超低排放设施进行实测,并对1 000 MW机组开展了全流程测试,同时与常规污染物控制流程进行比较,表明超低排放设施对SO₃具有更好的控制效果,SO₃综合脱除效率可达到90%。对烟气流程各设备脱除SO₃机理与减排效果进行分析,结果表明：（1）SCR脱硝装置具有将SO₂催化氧化成SO₃的作用。（2）空气预热器烟温降低过程间接消耗SO₃,低低温电除尘器、湿法脱硫吸收塔与湿式电除尘器对SO₃有削减作用,各设备对SO₃的削减份额分别占SO₃总量的30%、40%、15%、5%。（3）空气预热器、电除尘器运行温度对SO₃脱除率有较大影响。（4）高效脱硫协同除尘一体化吸收塔具有更好的脱除SO₃效果。     

碱性吸收剂喷射脱除电厂烟气SO3技术及理论模型

碱性吸收剂喷射技术是一种高效脱除电厂烟气中SO₃的新型技术。为推动国内燃煤电厂烟气SO₃脱除技术的发展,介绍了该技术的特点、系统运行特征和原理,建立了SO₃脱除反应理论模型,并对理论模型进行了实践验证。此外,对加入的碱性吸收剂是否会影响脱硝催化剂的活性进行了论证。研究结果表明：（1）碱性吸收剂颗粒终端沉降速度在0.01~0.10m/s之间,远远小于烟气速度;（2）通过简化气固反应模型得到的理论SO₃脱除效率解析解,与工程实测值偏差在 ±5%以内;（3）SO₃脱除效率与烟气速度、烟气温度,吸收剂颗粒粒径、吸收剂与SO₃摩尔比等因素相关;（4）在工程设计过程中,将吸收剂与SO₃摩尔比设置在1.5以上,吸收剂粒径选择在30μm以下,吸收剂颗粒停留时间不小于4s,可保证SO₃脱除效率在80%以上;（5）碱基吸收剂亚硫酸钠对脱硝催化剂的负面影响可忽略不计。     

燃煤电厂烟气中SO3排放控制中试研究

燃煤电厂SO₃排放造成严重环境问题,本文利用某电厂污染物脱除中试平台对神华煤燃烧烟气中的SO₃的生成和脱除特性进行了系统研究。结果表明,采用选择性催化还原法（selective catalytic reduction,SCR）的脱硝反应器中烟气SO₂/SO₃的转化率随反应器入口烟气温度的增大而增大。低低温电除尘器（low-low temperature electrostatic precipitator,LLT-ESP）对SO₃的脱除效率随入口烟气温度的增加而减小;湿法脱硫系统（wet flue gas desulfurization,WFGD）的喷淋量达到一定程度后,继续增加喷淋量对提升烟气中SO₃的脱除效果并不明显。当SCR反应器、LLT-ESP入口烟气温度分别为290℃和130℃,WFGD系统3层喷淋层运行时,SO₃的脱除效率稳定在75%~80%,此时,NO_x和SO₂排放浓度远低于超低排放要求。     

燃煤电厂烟气中SO3排放控制中试研究

燃煤电厂SO₃排放造成严重环境问题,本文利用某电厂污染物脱除中试平台对神华煤燃烧烟气中的SO₃的生成和脱除特性进行了系统研究。结果表明,采用选择性催化还原法（selective catalytic reduction,SCR）的脱硝反应器中烟气SO₂/SO₃的转化率随反应器入口烟气温度的增大而增大。低低温电除尘器（low-low temperature electrostatic precipitator,LLT-ESP）对SO₃的脱除效率随入口烟气温度的增加而减小;湿法脱硫系统（wet flue gas desulfurization,WFGD）的喷淋量达到一定程度后,继续增加喷淋量对提升烟气中SO₃的脱除效果并不明显。当SCR反应器、LLT-ESP入口烟气温度分别为290℃和130℃,WFGD系统3层喷淋层运行时,SO₃的脱除效率稳定在75%~80%,此时,NO_x和SO₂排放浓度远低于超低排放要求。     

碱基吸收剂脱除SO3试验研究

燃煤机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统在运行过程中，烟气中的NH₃与SO₃在特定温度下生成液态硫酸氢铵(ABS)，易在0～40%低负荷造成脱硝催化剂ABS失活和加剧空气预热器冷端换热元件ABS灰垢堵塞。碱粉喷射脱除SO₃是控制ABS的重要方法，但现有的格栅式多喷嘴装置存在喷射不均、SO₃脱除效率低等问题。研发了立式气固流态化混合分配装置，改善了烟道截面的粉体喷射均匀性。中试试验结果显示：SCR脱硝系统上游烟气中的SO3脱除效率达到55.6%，催化剂ABS结露温度降低8.6℃，最低连续喷氨运行温度降低11.9℃，可拓展催化剂安全运行温度下限，并减轻对机组调峰负荷下限的制约；空气预热器上游SO₃脱除效率达到84.3%,ABS沉积影响系数降低86.9%，可延缓空气预热器冷端的ABS灰垢堵塞；烟囱SO₃排放浓度约为2.5～3.4 mg/m³，可消除蓝色烟羽。     

燃煤电厂可凝结颗粒物（SO3）采样方法研究

现有的可凝结颗粒物（SO₃）采样方法存在弊端,对传统的采样单元进行优化改进,以提高SO₃捕集效率。分别对几种采样方案进行了比校,包括1级垂直式与水平式冷凝盘以及冷凝盘管与异丙醇吸收法。对于烟气中SO₃的捕集效果,特制的垂直式及水平式冷凝盘效果相当,2级冷凝盘管串联效果最好,异丙醇吸收法次之,1级冷凝盘管最差。据此,提出了2级垂直式冷凝盘管（65℃恒温水浴）+80%异丙醇吸收（0℃冰浴）的最佳捕集方案,并开展现场实测。结果表明,上述3个单元均对SO₃有所捕集,第1级盘管捕集量最大,之后依次递减,第2级盘管和异丙醇吸收单元所捕集的SO₃占比为26%~40%。     

燃煤电厂烟气中SO3协同控制情况及排放现状

燃煤电厂锅炉燃烧中SO₂/SO₃的转化率为0.5%~5%；超低排放条件下，SCR脱硝中SO₂/SO₃的转化率控制在1%以内。运行中为控制SO₃在脱硝催化剂下层和空预器中的消耗，应尽量减少H₂SO₄和NH₄HSO₄的冷凝吸附，保证催化剂的活性及空预器的安全运行。理论上低低温电除尘器（LL-ESP）对SO₃脱除效果显著，但不同工程实测表明，LL-ESP对SO₃的脱除效率差别较大，介于1.8%~96.6%之间。此外，研究认为，电袋复合除尘器对SO₃脱除效率为74.3%~85.9%。超低排放工况下，除空塔脱硫和海水脱硫技术外，大部分湿法脱硫技术对SO₃的脱除效率高于50%；SO₃在湿式电除尘器中的脱除效率也大于50%，但整体上与国外成熟案例相比稍有差距。总体而言，超低排放条件下，燃煤硫分低于1.5%时，燃煤电厂全流程环保净化设备对SO₃的综合脱除效率高于90%，大部分机组的SO₃排放浓度低于5 mg/m³。     

湿式电除尘器性能测试方法及排放特征研究

湿式电除尘器收尘极被水膜覆盖,放电区域存在水雾,无振打二次扬尘,且细颗粒物团聚现象显著,可有效减少细颗粒物、SO₃等排放。采用一体化采样头（内置滤膜）采集颗粒物,采用重量法（PM-10）和电荷法（ELPI）测定PM_2.5;采用冷凝法或冷凝法与异丙醇吸收相结合的采样方法测定SO₃。测定结果表明,不同型式的湿式电除尘器颗粒物、PM_2.5一般分别在2~5mg/m³及3mg/m³以下,除尘效率一般在75%~95%,金属极板湿式电除尘器为连续喷淋,因不存在细颗粒物的二次扬尘,颗粒物排放可达1mg/m³以下;不同型式的湿式电除尘器SO₃排放一般在5mg/m³以下,SO₃脱除效率一般在60%~80%,导电玻璃钢湿式电除尘器板电流密度一般比金属极板湿式电除尘器大,因此其SO₃脱除效率普遍更高一些。     

基于中试平台的低低温电除尘器深度试验研究

基于50 000 m³/h实际烟气中试试验系统,采用常规采样枪+玻纤滤筒和一体化采样头+石英滤膜测定总尘,采用ELPI测定PM_2.5,采用自制的控制冷凝+异丙醇吸收系统测定SO₃,采用BDL型飞灰工况比电阻测试仪测定飞灰工况比电阻。试验结果表明,130℃、90℃、80℃时电除尘器出口烟尘浓度分别为11.7mg/m³、9.7 mg/m³、5.4 mg/m³,PM_2.5浓度分别为0.8 mg/m³、0.4 mg/m³、0.2 mg/m³,总尘及PM_2.5减排效果显著;电除尘器出口SO₃浓度分别为1.25 mg/m³、0.10 mg/m³、0.14 mg/m³,对应低低温电除尘系统的SO₃脱除效率分别为22.84%、96.15%、96.61%,低低温电除尘系统可脱除烟气中绝大部分SO₃;电除尘器入口飞灰工况比电阻分别为3.02×10¹³ Ω·cm、6.15×10¹² Ω·cm、5.24×10¹¹ Ω·cm。     

燃煤电厂WESP颗粒物脱除机制及排放特征研究

从强化荷电和促进细颗粒团聚两方面对湿式电除尘器（WESP）细颗粒强化脱除机制进行了分析。并基于调研和现场实测方式,对国内投运的WESP颗粒物排放特征进行了系统研究。采用ELPI测定WESP进出口粉尘粒径分布,采用滤筒方法测定总尘,采用ELPI、PM-10或DGI测定PM₁₀、PM_2.5浓度,采用冷凝法测定SO₃。对调研及实测数据进行统计分析：ELPI将PM₁₀从0.03~10 μm被分为12等级,WESP对PM₁₀各级粒径均有明显的去除效率,数浓度、质量浓度去除效率均在40%以上,最高可达90%以上;WESP出口颗粒物浓度0.43~12.5 mg/m³,绝大部分在5 mg/m³以下,除尘效率均在70%以上,最高可达90%以上;WESP出口PM_2.5浓度0.35~1.59 mg/m³,大部分数据低于1 mg/m³,且脱除效率大部分在60%以上,最高可达90%以上;WESP出口SO₃浓度0.10~3.21 mg/m³,脱除效率均大于60%,最高可达90%以上。调研某350 MW机组WESP出口连续3个月CEMS数据,颗粒物小时浓度达标率为100%,系统实现了长期稳定运行。     

低低温电除尘关键技术研究与应用

低低温电除尘技术是电除尘新技术,其自身耗能少,并可去除烟气中大部分的SO₃,在日本已经成为燃煤电厂烟气治理的主流,而国内对低低温电除尘器其各方面的性能和影响因素研究较少。针对低低温电除尘技术的煤种适应性、酸露点、灰硫比及其计算公式、二次扬尘、离线振打以及相互之间的影响进行了分析,研究了典型的低低温电除尘系统、灰硫比对电除尘器腐蚀和除尘效率的影响幅度、旋转电极与低低温电除尘的结合系统,列举了中国即将投运的具有代表性的低低温电除尘器。