明晟環(huán)保氨法脫硫：燃煤煙氣中SO3的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化及其抑制對(duì)策探討
1SO3在鍋爐系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化途徑
對(duì)于燃煤鍋爐，SO3的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化受到多個(gè)系統(tǒng)的影響，包括爐膛、SCR系統(tǒng)、空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、FGD系統(tǒng)等，對(duì)于煙囪入口的SO3排放濃度，必須考慮每個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生和消除的SO3，并進(jìn)行綜合估算后得到。
1.1鍋爐爐膛
煤中的硫在爐膛內(nèi)燃燒會(huì)生成SO2，SO2進(jìn)一步與原子態(tài)氧(O)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為SO3，同時(shí)在鍋爐管壁積灰的催化作用下，SO2與O2反應(yīng)生成SO3，轉(zhuǎn)化效率與煤中硫分、煙氣溫度、過?？諝饬?、管壁積灰的成分等因素有關(guān)，反應(yīng)主要發(fā)生在輻射受熱段和對(duì)流段，轉(zhuǎn)化率大約在1%～2%。
1.2SCR系統(tǒng)
SCR中系統(tǒng)中使用的是釩基催化劑，能將SO2催化氧化為SO3，轉(zhuǎn)換率取決于V2O5含量、催化劑壁厚、催化劑形態(tài)和煙氣溫度等，對(duì)于SCR系統(tǒng)，佳反應(yīng)溫度為300～400℃，溫度越高，催化劑中V2O5的擔(dān)載量越大，SO3的轉(zhuǎn)化效率也越高。SCR系統(tǒng)中SO3轉(zhuǎn)化率大約為0.5%～1.5%。
1.3空氣預(yù)熱器
空預(yù)器冷端傳熱元件上SO3經(jīng)常發(fā)生酸凝結(jié)，硫酸蒸汽易凝結(jié)在空預(yù)器表面粘附的飛灰顆粒上被收集，同時(shí)SCR系統(tǒng)中泄露的NH3也可能在此與SO3反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為粘性固體硫酸氫銨(ABS)而被去除。SO3減少量取決于煙氣溫度、空預(yù)器類型等，煙氣的冷卻速度越快，空預(yù)器出口的煙溫越低，SO3的減少量越大，而回轉(zhuǎn)式空預(yù)器中SO3減少量要高于管式空預(yù)器。通常空預(yù)器對(duì)SO3的脫除率大約為10%～15%。
1.4靜電除塵器
從空預(yù)器排出的飛灰上凝結(jié)的硫酸將會(huì)和飛灰一起被靜電除塵器脫除，SO3的脫除率取決于煙氣溫度和飛灰成分，通常靜電除塵器對(duì)SO3的脫除率大約為10%～15%。
1.5FGD系統(tǒng)
FGD系統(tǒng)也附帶有SO3的脫除效應(yīng)，但由于脫硫漿液對(duì)SO2的吸收速率大于SO3的吸收速率，而煙氣在吸收塔內(nèi)的停留時(shí)間較短，同時(shí)硫酸蒸汽在吸收塔內(nèi)冷凝成非常細(xì)的硫酸氣溶膠，吸收塔對(duì)硫酸氣溶膠的脫除效果不佳，SO3的脫除效率通常為30%～40%，這也與試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)相吻合。
假定某電廠燃煤含硫量為2%，則煙氣中SO2的濃度大約為1600ppm，
設(shè)置SCR系統(tǒng)后SO3的排放濃度比未設(shè)置SCR時(shí)增加了一倍，SO3的排放濃度主要取決于煤的含硫量以及SCR系統(tǒng)對(duì)SO2轉(zhuǎn)化為SO3的氧化率。了解了SO3在鍋爐系統(tǒng)的源與匯，在工程上可以大致估算出煙囪入口SO3的排放濃度。
2抑制SO3生成和排放的措施
SO3的存在會(huì)給鍋爐系統(tǒng)及煙囪排煙造成眾多不利影響，如果能有效脫除煙氣中SO3，不僅能減少由于硫酸氣溶膠排放對(duì)健康、環(huán)境造成的影響，而且能提高電廠的效率和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，由于SO3會(huì)降低飛灰對(duì)Hg的吸收能力，在系統(tǒng)增加脫Hg裝置后，降低SO3的含量可以提高Hg的脫除效率和活性炭的攜帶能力。
下面為目前值得考慮的抑制SO3生成和排放的幾個(gè)方向。
2.1吸收劑噴射吸收脫除SO3技術(shù)
在SCR下游采用吸收劑噴射技術(shù)，向空預(yù)器進(jìn)口或者出口煙道內(nèi)噴射消石灰、*、亞硫酸氫鈉、倍半碳酸鈉等堿性物質(zhì)，與SO3發(fā)生選擇性反應(yīng)從而脫除SO3，脫除效率主要來自兩個(gè)反應(yīng)機(jī)理：快速的液相反應(yīng)和由于產(chǎn)生了高比表面積的固體微粒，使得可能與SO3發(fā)生快速的氣固反應(yīng)。該技術(shù)對(duì)SO3的脫除較為*，脫除效率可達(dá)90%以上，可以將SO3脫除到很低的濃度(<3ppm)，得到zui大的效益。
近年來商業(yè)化的SO3脫除技術(shù) SBS噴入技術(shù)，采用亞硫酸氫鈉溶液、亞硫酸鈉溶液、固體亞硫酸鈉、固體碳酸鈉以及含有亞硫酸鈉/亞硫酸氫鈉的濕法FGD副產(chǎn)物等作為吸收劑。目前SBS噴入技術(shù)已在美國12臺(tái)機(jī)組上得到應(yīng)用，總裝機(jī)容量超過8500MW，SO3設(shè)計(jì)入口濃度范圍為42～110ppm，SO3脫除效率在90%～98%之間。此項(xiàng)技術(shù)可以大幅降低SO3的排放濃度，但基建和運(yùn)行費(fèi)用較高，同時(shí)吸收劑噴射與霧化技術(shù)還需進(jìn)一步改進(jìn)。
2.2低SO2氧化率脫硝催化劑的開發(fā)
SCR系統(tǒng)中SO3的轉(zhuǎn)化對(duì)SO3排放濃度貢獻(xiàn)*，開發(fā)低氧化率催化劑可以有效地減少SO3的生成，低SO3氧化率催化劑的一個(gè)重要指標(biāo)為KNOx/KSOx，提高KNOx/KSOx比可在保證高脫硝活性的同時(shí)，將SO2氧化率控制在合理范圍內(nèi)，通過調(diào)整催化劑配方、催化劑壁厚孔結(jié)構(gòu)等來開發(fā)低SO2氧化率催化劑。
根據(jù)不同煙氣成分，選擇催化劑中合適的V2O5含量，使得催化劑具有較大的脫硝活性，同時(shí)SO2氧化率較低，催化劑中添加WO3和MoO3等助催化劑成分也會(huì)改善SO2的氧化活性;SO2氧化發(fā)生在所有催化劑壁厚內(nèi)，而NOx的氧化主要發(fā)生在催化劑壁面，采取有效方式降低壁厚同時(shí)保證催化劑的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨飛灰磨損性，可以降低SO2氧化率;平板式催化劑使用不銹鋼篩網(wǎng)板作為支撐，可以減少催化劑活性成分的使用，緩解催化劑的SO2氧化性能，同時(shí)在高灰條件下*保持活性，在低SO2轉(zhuǎn)化率方面具有天生優(yōu)勢(shì)。
2.3干法脫硫技術(shù)
干法脫硫技術(shù)主要有三類：噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣法和循環(huán)流化床煙氣脫硫法。由于干法脫硫技術(shù)中SO3直接與堿性吸收劑反應(yīng)，SO3的脫除效率很高，一般可達(dá)到90%以上，脫硫后煙氣的酸點(diǎn)大大降低，一般在60℃以下，未脫除的SO3不會(huì)生成硫酸氣溶膠，在煙囪排煙出也不可能出現(xiàn)藍(lán)煙現(xiàn)象。同時(shí)排煙溫度高于煙氣水露點(diǎn)溫度，因此也不會(huì)產(chǎn)生由水蒸氣形成的白色煙羽，對(duì)煙道和煙囪不會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，干法脫硫技術(shù)對(duì)解決SO3造成的問題效果明顯，但其脫硫效率較濕法低，因此需要針對(duì)不同脫硫項(xiàng)目的具體情況，選擇、能滿足環(huán)保要求的方案。
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