鍋爐煙氣中的SO3對(duì)周圍環(huán)境及下游設(shè)備危害較大，采用低低溫電除塵器加濕式電除塵器技術(shù)能基本脫除煙氣中的SO3，能達(dá)到環(huán)保要求。

1引言

鍋爐排放煙氣中的SO3不但會(huì)影響機(jī)組的安全運(yùn)行和效率，還會(huì)對(duì)周圍大氣環(huán)境造成污染。目前，火電廠煙囪出口經(jīng)常出現(xiàn)冒“藍(lán)煙”現(xiàn)象（對(duì)于燃燒高硫煤和安裝選擇性催化還原脫硝裝置SCR的鍋爐，這種現(xiàn)象尤為明顯），主要是由煙氣中SO3產(chǎn)生的酸性氣溶膠造成的。氣溶膠是由于煙氣中的SO3與煙氣中的水分反應(yīng)生成的氣溶膠狀態(tài)的硫酸液滴，能影響大氣能見度，是造成霧霾天氣的“元兇”之一。

2 SO3的脫除技術(shù)

如何抑制SO3的產(chǎn)生和脫除煙氣中的SO3，將會(huì)成為今后煙氣治理中的一個(gè)重要課題。目前世界上煙氣治理技術(shù)中出現(xiàn)了多種新技術(shù)，其中采用低低溫電除塵器技術(shù)和濕式電除塵技術(shù)是脫除SO3的比較先進(jìn)的技術(shù)，并經(jīng)電廠運(yùn)行實(shí)踐證明是比較有效的技術(shù)。

2.1 低低溫電除塵器技術(shù)

低低溫電除塵技術(shù)是將電除塵器入口煙氣溫度降低至酸露點(diǎn)溫度以下，氣態(tài)SO3轉(zhuǎn)化為液態(tài)的硫酸霧黏附在飛灰上并被堿性物質(zhì)中和，大幅降低飛灰的比電阻，從而大幅度提高除塵效率，同時(shí)去除煙氣中大部分的SO3。

a.低低溫電除塵脫除SO3的原理

在電除塵器進(jìn)口煙道設(shè)置低溫省煤器，以降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)溫度以下（一般在90℃左右），這樣煙氣通過低溫省煤器時(shí)，隨著煙氣溫度的降低，煙氣中大部分的SO3冷凝形成硫酸霧；而此處煙氣含塵濃度高，一般為15～25g/m3或更高，粉塵粒徑僅有20μm左右，比表面積可達(dá)2700~3500cm2/g，因而總表面積很大，SO3容易粘附在飛灰表面并被堿性物質(zhì)中和，飛灰特性得到很大改善，比電阻大大降低，從而大幅提高除塵效率。同時(shí)煙氣中的SO3也隨飛灰被低低溫除塵器脫除。

B.低低溫除塵器大幅降低了飛灰的比電阻從而提高了除塵效率

因?yàn)轱w灰是一種松散顆粒的聚合體,飛灰的電阻率是指單位面積單位厚度的飛灰的電阻, 稱作比電阻，它是衡量飛灰導(dǎo)電性能的重要指標(biāo)。飛灰的導(dǎo)電過程可以看作是電流沿塵粒內(nèi)部和塵粒表面兩條路徑經(jīng)過粉塵層, 也就是飛灰的比電阻是體積比電阻和表面比電阻的并聯(lián)電阻。

電除塵器煙氣溫度對(duì)飛灰比電阻影響很大，采用低低溫電除塵器時(shí)，煙氣溫度較低，在煙氣酸露點(diǎn)以下，SO3以液態(tài)形式被吸附在飛灰表面，飛灰導(dǎo)電以表面導(dǎo)電為主，此時(shí)表面比電阻大為降低，飛灰很容易被電除塵捕捉而除去，從而煙氣中的SO3也隨之被除去。

c.低低溫電除塵的布置形式

目前，燃煤電廠的低低溫電除塵系統(tǒng)典型布置方式主要有兩種：一種在電除塵器前布置低溫省煤器，將熱量回收至機(jī)組凝結(jié)水，這種方式具有節(jié)能的效果，是目前國內(nèi)采用的主要工藝路線。一種在電除塵器前布置MGGH，將煙氣溫度降低，同時(shí)將煙氣中回收的熱量傳送至濕法脫硫系統(tǒng)后的再加熱器，提高煙囪煙氣溫度，該工藝路線在日本應(yīng)用非常廣泛。

d.煙氣中SO3的脫除效率

SO3的脫除效率與煙氣中的灰硫比有關(guān)，所謂灰硫比CD / S是指飛灰濃度(mg/m3)與SO3 濃度(mg/m3)之比：CD / S=

式中：

CD/S ——灰硫比值；

C D ——煙氣冷卻器入口粉塵濃度，mg/m3；

CSO3 ——煙氣冷卻器入口SO3濃度，mg/m3；

因?yàn)殡姵龎m器入口含塵濃度越高，粉塵總表面積越大，硫酸霧更容易凝結(jié)附著在飛灰表面，通常情況下SO3的去除率通?？蛇_(dá)90%以上。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)灰硫比大于100時(shí)，煙氣中SO3去除率最高可達(dá)到95%以上，SO3質(zhì)量濃度將低于3.57mg/m3。

e.低溫腐蝕問題

由于煙氣溫度被降低至90℃左右，低于酸露點(diǎn)，使煙氣中的大部分SO3在換熱器中冷凝，形成具有腐蝕性的硫酸霧。關(guān)于煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度是否引起低溫腐蝕問題，研究結(jié)果顯示，合適的ESP入口粉塵濃度可以保證SO3凝聚在粉塵表面，不會(huì)發(fā)生設(shè)備腐蝕。

這是由于除塵器進(jìn)口的煙氣中飛灰濃度很高、表面積很大，這為硫酸霧的凝結(jié)附著提供了良好的條件，另外灰中的堿性氧化物也會(huì)和SO3反應(yīng)，煙氣中的SO3大部分被除去了（灰硫比(D/S)>100時(shí)，去除率可達(dá)到95%以上），煙氣中SO3含量的大幅減少，煙氣酸露點(diǎn)溫度也大幅降低，這都會(huì)減少煙氣對(duì)管壁的腐蝕。

三菱重工的研究結(jié)果顯示，當(dāng)灰硫比大于10時(shí)，腐蝕率幾乎為零，三菱重工已交付的火電廠的低低溫電除塵器灰硫比一般遠(yuǎn)大于100，都沒有低溫腐蝕問題。

低低溫電除塵器目前多應(yīng)用于低硫煤。在IHI(石川島播磨)的業(yè)績中，對(duì)應(yīng)的煤種含硫量最高為1.17%。美國應(yīng)用的低低溫電除塵器中，有電除塵器入口SO3氣體濃度為51.5mg/Nm3的報(bào)道。日本日立在實(shí)驗(yàn)室完成了SO3氣體濃度為143mg/Nm3，降溫后SO3氣體濃度為0.286mg/Nm3的試驗(yàn)。由于燃煤含硫量越高，煙氣中的SO3濃度越高，其對(duì)應(yīng)的酸露點(diǎn)溫度就越高，發(fā)生腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。低低溫電除塵器對(duì)高硫煤的腐蝕情況還有待進(jìn)一步研究。

采用低低溫電除塵器灰硫比(D/S)推薦值：煙氣灰硫比(D/S)宜大于100。

對(duì)于高硫、低灰煤種，如灰硫比（D/S）≤50，硫酸霧可能未被完全吸附，則應(yīng)考慮低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，可采取燃用混煤的方式提高灰硫比。

總之，低低溫電除塵器一般不存在腐蝕問題，但對(duì)高硫煤工況尚未見工程應(yīng)用。

2.3?濕式電除塵器技術(shù)

濕式電除塵器是布置在濕法脫硫系統(tǒng)后、煙囪進(jìn)口的煙氣凈化設(shè)備，它的工作原理是：金屬放電線在直流高電壓的作用下，將其周圍氣體電離，使粉塵或霧滴粒子表面荷電，荷電粒子在電場力的作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)，并沉積在收塵極上，水流從集塵板頂端流下，在集塵板上形成一層均勻穩(wěn)定的水膜，將板上的顆粒帶走。濕式電除塵器與干式電除塵器的除塵原理相同，都要經(jīng)歷荷電、收集和清灰三個(gè)階段，而不同的是，濕式電除塵器采用液體沖刷集塵極表面來進(jìn)行清灰。

在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝并，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板潔凈。同時(shí)由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵比電阻大幅度下降，因此濕式電除塵器的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。

雖然濕式電除塵器是作為解決濕法脫硫帶來的石膏雨問題、為滿足火電廠煙氣超低排放而增加的設(shè)備，它的主要作用是為了進(jìn)一步除塵，使煙塵排放達(dá)10mg/m3甚至5mg/m3以下。但同時(shí)，濕式除塵器又能有效收集微細(xì)顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機(jī)污染物(多環(huán)芳烴、二惡英)等，實(shí)現(xiàn)超低排放。

濕式電除塵器脫除SO3的原理是：因濕式除塵器采用噴霧沖洗極板上吸附的灰塵，所以在濕式除塵器中煙氣溫度進(jìn)一步降低，濕度進(jìn)一步增大，煙氣中殘存的SO3進(jìn)一步凝結(jié)成液態(tài)酸霧而被濕式除塵器高壓電場荷電，被捕捉到極板上而除去。

根據(jù)相關(guān)研究，一個(gè)電場的濕式電除塵器對(duì)SO3酸霧的脫除效率能達(dá)到70%，兩個(gè)電場的濕式除塵器能達(dá)到80%。初步測算，一套1000MW 機(jī)組安裝濕式電除塵器后每年可減排SO3 約 310t。

濕式電除塵器在滿足超低排放、治理PM2.5方面的效果得到業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)可，環(huán)境保護(hù)部在《環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染防治技術(shù)政策(試行)》(征求意見稿)中明確指出：鼓勵(lì)火電企業(yè)采用濕式電除塵等新技術(shù)，防止脫硫造成的“石膏雨”污染。

3 結(jié)論

采用低低溫電除塵器和濕式電除塵技術(shù)能夠脫除火電廠排放的煙氣中的SO3，該技術(shù)可作為環(huán)保型燃煤電廠的首選工藝，也可與其它成熟技術(shù)優(yōu)化組合，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場前景。