燃煤电厂SO3抑制与脱除技术综述

王飞

摘  要：该文介绍了燃煤电厂燃煤污染物之三氧化硫（SO3）的生成机理，分析了不同位置处SO3的生成特点，总结了SO3排放所造成的相关危害;在此基础上，对几种常见的SO3抑制与脱除技术进行了探讨，包括低硫煤混合燃烧技术、SCR脱硝系统的参数调整、脱硫剂喷射技术、除尘器前喷氨技术和湿式静电除尘技术，对燃煤电厂降低烟气中SO3排放具有积极的指导意义。

關键词：燃煤电厂  SO3  生成机理  危害  抑制  脱除

中图分类号：X701   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（a）-0150-02

SO3作为燃煤污染物之一，会对空预器、烟道和烟囱造成堵塞与腐蚀，影响电厂的正常运行和造成严重的空气污染。此外，SO3毒性强，对人体皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用，对公众健康造成严重威胁。

然而目前我国并没有对燃煤电厂中SO3排放限值做出规定，但随着国家和公众对燃煤电厂污染物排放的不断重视，SO3作为危害性极大的燃煤污染物势必会成为环保政策法规后续重点限排的污染物之一。该文针对燃煤电厂SO3的生成机理进行了阐述，同时介绍了SO3的相关危害，并对几种常见的SO3抑制与脱除技术进行探讨。

1  燃煤电厂SO3的生成机理

SO3主要来自SO2的氧化，其生成的影响因素众多，与燃料的含硫量、粉尘浓度、锅炉燃烧方式与运行工况、脱硝催化剂的种类与布置等相关因素有着密切的联系。

1.1 SO3在煤燃烧过程中的生成

煤中硫主要有无机硫、有机硫和元素硫这3种形态存在，其含量在0.5%～3.0%之间。煤中无机硫是煤的硫化物和硫酸盐的总称，其中硫化物主要是硫化亚铁，硫酸盐则以硫酸钙和硫酸亚铁为主;煤中有机硫为与有机质结合的硫，它的组成结构复杂，通常分为脂肪硫和芳香硫;煤中元素硫以游离状态存在，含量较少。

其中硫化亚铁在温度大于1300K时发生氧化反应，而硫酸盐一般不能发生氧化反应。而大部分有机硫和元素硫的在燃烧过程中硫被释放出来，进一步氧化成SO2。所有生成的SO2约有1.0%～5.0%在氧原子的作用下进一步氧化成SO3，而且燃烧温度越高，氧原子的浓度越高，相应生成的SO3也越多。

1.2 SO3在省煤器中的生成

烟气在经过省煤器时，烟气温度在700～1000K之间，对流受热面和飞灰中存在着氧化铁、氧化铝等氧化物，此时，合适的催化温度和氧化物，将SO2进一步氧化生成SO3。在温度低于700K之后，对流受热面和飞灰中存在着氧化物的催化作用将不再明显[1]。

1.3 SO3在SCR脱硝系统中的生成

SCR脱硝是目前最成熟的烟气脱硝技术，是利用还原剂（NH3尿素）在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，SCR脱硝系统催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分。但在脱除烟气中的NOx的同时，也无法避免的将SO2催化生成SO3。此外SO3会与氨气反应生成硫酸铵和硫酸氢铵导致后续设备的堵塞，给电厂带来安全运行的隐患。

2  燃煤电厂SO3的危害

燃煤电厂SO3的危害主要体现在如下3个方面。

（1）当SO3浓度和水分较高时，会反应生成硫酸，腐蚀下游设备，为避免下游设备的腐蚀，必须保证空预器的出口温度高于酸露点温度，但过高的空预器出口温度会降低系统效率。

（2）SO3会与氨气反应生成硫酸氢铵和硫酸铵，附着在空预器换热元件上，难以清除，增加系统的压降，导致空预器传热效率的下降，严重时造成空预器堵塞，甚至锅炉停运。

（3）烟囱排出的SO3会迅速吸收大气中的水分，转换为硫酸，一方面直接造成酸雨污染，另一方面硫酸以烟气中的飞灰颗粒作为凝结中心，生成大量的硫酸细颗粒，而这些颗粒的直径很小，对较短波长的光线的散射能力更强，这就造成了烟羽的一侧呈现蓝色，另一侧呈现黄色，也就是蓝烟和黄烟。同时，这些硫酸细颗粒也是造成能见度降低和雾霾加剧的重要组成部分。

3  燃煤电厂SO3抑制与脱除技术

3.1 低硫煤混合燃烧技术

低硫煤混合燃烧技术是通过在煤中掺入适当比例的低硫煤，降低煤中硫含量，从而减少SO2的浓度，继而降低SO3的含量。从反应原理上来说，这是最直接且简单的方式，从根本上减少了了SO3的生成，但我国低硫煤含量较少，采用低硫煤混合燃烧技术势必会增加电厂运行成本。

3.2 SCR脱硝系统的参数调整

目前，在SCR脱硝系统中使用的催化剂大多使用的是V-W-Ti催化剂，研究表明[2]，其中WO3可抑制SO2向SO3的转换，但V2O5或V2O5-MoO3会加速SO2向SO3的转换，因此，控制催化剂V2O5和WO3的比例能从一定程度上抑制SO3在SCR脱硝系统中的生成。此外，控制SCR脱硝系统的反应温度，催化剂的结构（如壁厚）也会影响SO2/SO3的转化率。

3.3 脱硫剂喷射技术

脱硫剂通常为氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸氢钠、亚硫酸钠，通常的方法是将上述物质配成浆液喷入炉膛或烟道的不同位置，前两种利用的是酸碱中和反应，后两种则是酸与盐的反应，两种方法的产物均为硫酸盐。而喷入的位置主要为炉内和炉后，炉内喷入脱硫剂，脱除效率可达40%～80%;炉内喷入脱硫剂，脱除效率可达40%～90%。

3.4 除尘器前喷氨技术

在空预器和除尘器之间喷入氨气，利用SO3与氨气反应生成硫酸氢铵或硫酸铵，附着在飞灰上，通过静电除尘器进行脱除，同时该技术改造难度较低，对于完成SCR脱硝系统改造的电厂，可利用SCR装置中的的氨气管道进行相应的改造，完成SO3的脱除，其脱除效率可达90%。

3.5 湿式静电除尘技术

湿式静电除尘技术属于物理脱除，主要过程为电极发射离子;雾滴获得离子而带电;荷电雾滴向电极移动和将电极的雾滴清除这4个过程[3]，SO3脱除效率可达95%，其设备通常布置在烟道的尾部，但其价格昂贵，占地面积大，也会相应带来废水处理的问题

4  结语

（1）SO3主要来自于SO2的氧化，主要在煤燃烧过程、省煤器和SCR脱硝系统中生成。三者的共性在于为SO2氧化生成SO3提供了合适的反应温度和催化剂。

（2）SO3的存在不仅会造成下游烟道的腐蚀、空预器堵塞、系统效率的下降，而且会导致周围空气能见度的降低和雾霾现象的加剧。

（3）目前主要有以下5种燃煤电厂SO3抑制与脱除技术，低硫煤混合燃烧技术、SCR脱硝系统的参数调整、脱硫剂喷射技术、除尘器前喷氨技术和湿式静电除尘技术，简述了相关技术的原理和内容，希望凭借相关技术的相互配合，达到燃煤电厂SO3抑制和脱除的目的。

（4）随着国家和公众对燃煤电厂污染物排放的不断重视和燃煤电厂超低排放改造的初步完成，SO3作为危害性极大的燃煤污染物势必会成为环保政策法规后续重点限排的污染物之一，相应的减排工作也将纳入技术研发和政策规范中来。

参考文献

[1] 陈焱，许月阳，薛建明.燃煤烟气中SO3成因、影响及其减排对策[J].电力科技与环保，2011，27（3）：35-37.

[2] 刘含笑，姚宇平，郦建国，等.燃煤电厂烟气中SO3生成、治理及测试技术研究[J].中国电力，2015，48（9）：152-156.

[3] 闫君.湿式静电除雾器脱除烟气中酸雾的试验研究[D].山东大学，2010.