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燃煤電廠SO3排放特征及其脫除技術

點擊次數(shù):1013  更新時間:2020-05-22
 通過現(xiàn)場實測和文獻調研相結合的方式,對目前燃煤電廠SO3排放特征進行較全面的表征,排放濃度為0.3~22.7mg·m-3,按10mg·m-3和5mg·m-3排放限值考核,達標率分別為89.8%、66.7%。對現(xiàn)有除塵、脫硫設備及新技術的SO3脫除能力進行定量分析,常規(guī)電除塵器對SO3脫除率僅為10%~20%;低低溫電除塵技術可達95%以上;電袋復合除塵器可達80%以上;常規(guī)石灰石石膏濕法脫硫技術多在30%~60%,采用旋匯耦合、雙托盤等技術后,SO3脫除率可達90%以上;金屬板式濕式電除塵器多在50%~80%,導電玻鋼管式濕式電除塵器多在60%~90%;堿基干粉或溶液噴射技術均可達到80%以上的SO3脫除效果;煙氣冷凝相變凝聚技術在消除有色煙羽的同時,也具有一定的SO3脫除效果。根據不同SO3脫除技術對比結果,堿基噴射技術不僅可以實現(xiàn)較高SO3脫除效果,還可有效解決空預器的腐蝕、堵塞等問題,將是未來解決高濃度SO3問題的主流技術方向。


燃煤電廠煙氣“超低排放”全面實施以來,常規(guī)大氣污染物(如顆粒物、SO2、NOx等)的排放已經得到了有效控制,2016年中國火電廠顆粒物、SO2、NOx排放量分別為35萬、170萬、155萬t,約占2006年排放量的10%、13%、14%,相應的治理技術及技術路線也達到了較高水平,城市霧霾天數(shù),尤其是重霧霾天數(shù)已呈減少趨勢,但對SO3等非常規(guī)污染物的排放尚未采取針對性的控制措施。


燃煤電廠煙氣中的SO3主要來源于煤中的硫,在爐膛內及爐膛出口的高溫煙氣中,煤燃燒生成的SO2會有一部分(約0.5%~2.5%)轉化為SO3,SCR催化劑也會促進部分SO2氧化成SO3,其轉化率約0.5%~1.5%,現(xiàn)階段對催化劑使用,一般要求轉化率控制在1%以內。SO3的危害性遠遠大于SO2,不僅會引起后續(xù)設備腐蝕,形成硫酸氫銨,造成設備堵塞,還是電廠有色煙雨(如藍煙/黃煙)的主要誘因之一,是酸雨形成的主要原因,也是大氣二次氣溶膠的重要組成(二次氣溶膠對中國大氣環(huán)境PM2.5貢獻率達30%~77%)。因此,摸清現(xiàn)階段中國燃煤電廠的SO3排放特征,并采取針對性的控制措施,是非常有必要的。本研究通過現(xiàn)場實測和文獻調研相結合的方式,對目前燃煤電廠SO3排放特征及控制技術進行研究,對未來燃煤電廠的SO3控制技術選取提供借鑒。


1 國內外燃煤電廠SO3排放限值要求


為解決SO3污染問題,美國已有22個州對燃煤電廠SO3提出了排放限值要求,其中有14個州的排放限值低于6mg·m-3,弗羅里達州*為嚴格,排放限值為0.6mg·m-3。德國規(guī)定燃煤電廠的SOx排放限值為50mg·m-3。日本將硫酸霧作為顆粒物,按顆粒物的總量進行控制。新加坡規(guī)定固定源SO3排放標準為10mg·m-3。


在2015年,上海市發(fā)布地方標準《大氣污染綜合排放標準》(DB 31/933-2015),規(guī)定硫酸霧排放限值為5mg·m-3。近年來,部分地方政府陸續(xù)發(fā)布了燃煤電廠有色煙羽的控制要求,如2017年上海市發(fā)布《上海市燃煤電廠石膏雨和有色煙羽測試技術要求(試行)》、2018年浙江省發(fā)布《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(DB33/2147-2018)等。


2 燃煤電廠SO3排放特征


通過現(xiàn)場實測和文獻調研相結合的方式,搜集燃煤電廠SO3排放數(shù)據,剔除部分不完整及明顯不合理的數(shù)據,共整理得到有效的燃煤電廠SO3排放質量濃度數(shù)據108組,其中,循環(huán)流化床干法脫硫、海水脫硫出口排放的SO3質量濃度數(shù)據分別有2組、4組(文獻調研數(shù)據),濕法脫硫出口排放的SO3質量濃度數(shù)據19組(實測4組,文獻調研15組),濕式電除塵器出口排放的SO3質量濃度數(shù)據83組(實測54組,文獻調研29組),燃煤電廠SO3排放數(shù)據統(tǒng)計如圖1所示。


燃煤電廠SO3排放質量濃度的測定,采用控制冷凝法進行采樣,如圖2(a)所示。采樣方法符合GB/T21508-2008、DL/T998-2006的規(guī)定;當SO3濃度較低,尤其是前級干式電除塵器為低低溫電除塵器時,采樣方法采用控制冷凝+80%異丙醇吸收法,如圖2(b)所示。此時可大限度的保證SO3的*捕集,部分電廠實測過程中不同單元捕集到的SO3比例如圖3所示。與常規(guī)的單級冷凝盤管采樣方法相比,數(shù)據準確度可大幅提高。采用自制的垂直式或水平式冷凝盤管進行SO3收集,采樣槍為ZR-D03A高溫采樣槍,抽氣泵為嶗應3012H,冷凝盤管采用去離子水進行清洗,去離子水或異丙醇中的硫酸根濃度采用DR6000分光光度計進行測定。
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