麦电网讯：低温电除尘技术是降低燃煤电厂细颗粒、SO3排放的有效技术之一。采用燃煤热态试验系统,试验考察了普通电除尘与低低温电除尘中细颗粒的粒度变化特性,以及低低温电除尘入口烟温、烟气中SO3浓度等对细颗粒与SO3脱除性能的影响,并探讨飞灰吸附SO3的机理。

.结果表明:低低温电除尘中存在颗粒凝结长大现象,出口颗粒物粒度高于普通电除尘,适当降低入口烟温,有利于增强低低温电除尘对细颗粒与SO3的脱除,脱除效果随着入口烟气SO3浓度的增加而提高。低低温电除尘对于SO3的脱除效率高于80%,SO3在飞灰上的冷凝主要由内扩散控制。

以煤为主的能源结构是我国雾霾严重的根本原因[1-2]，燃煤电站锅炉已成为PM2.5的重要污染源之一[3]，国家实施最新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)[4]要求到2015年以后我国燃煤电站烟尘排放浓度限值由50mg/m3降低至30mg/m3，重点区域降低至20mg/m3，火电厂采用传统静电除尘器对燃煤烟气中粗颗粒的收集效率可达99.9%以上，但其对以亚微米为主的细颗粒的捕集效率却不高[5]，因此，采用传统的静电除尘技术难以达到新标准的需求。

低低温电除尘技术利用换热装置降低电除尘入口烟气温度，使烟气温度保持在酸露点温度以下，一般在90℃左右，烟气中的SO3冷凝形成硫酸雾，黏附在粉尘表面，使粉尘的比电阻降低，进而提高除尘效率[6]。AndreasBack[7]研究表明：粉尘比电阻在150℃左右较高，如果烟气温度从150℃下降至100℃左右，粉尘比电阻降幅一个数量级以上。

日本在20世纪90年代开始应用低低温电除尘技术，三菱重工[8]从1997年开始在大型燃煤火电机组中应用低低温电除尘技术，电除尘入口温度保持在90℃左右，测得出口烟尘浓度小于30mg/m3，SO3浓度大多数低于3.57mg/m3。郦建国[9]对低低温电除尘低温腐蚀问题进行讨论，得到当灰硫比高于10时，低温腐蚀率几乎为零；崔占忠[10]分析了低低温电除尘技术特点指出低低温电除尘与传统的除尘工艺相比，工程投资及电耗显著降低，该技术在我国燃煤火电机组的应用前景十分广阔；林翔[11]结合国内燃煤电厂低低温运行经验，得到低低温电除尘协同脱除细颗粒、SO3和总汞现场数据：出口粉尘平均排放浓度由52.5mg/m3降低到17.25mg/m3，降低67.1%，SO3脱除效率达到88.14%，总汞的脱除率达到40%，细颗粒脱除率达到99.8%以上。

目前国内学者研究重点是低低温电除尘工艺过程的优化及工程应用[12-14]，针对低低温电除尘器中颗粒物的粒度变化特性及细颗粒与SO3脱除规律的研究鲜有报道。

本文采用燃煤热态试验系统，通过调节电除尘器入口烟气温度和SO3浓度，考察了低低温电除尘对细颗粒、SO3的脱除特性，分析入口烟温、烟气SO3浓度对低低温电除尘器脱除性能的影响。

1.2细颗粒、SO3采样方法

SO3采样参照《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法(GB/T21508—2008)》、《固定污染源废气“硫酸雾的测定–离子色谱法”(HJ544—2009)》，采用青岛崂山电子仪器总厂生产的WJ-60B型皮托管平行全自动烟尘采样器，配以加热采样枪进行等速采样，采样枪中加装玻璃纤维滤筒，采用蛇形冷凝管强制冷却收集酸雾液滴，由离子色谱分析酸雾液滴中SO42−含量得到SO3酸雾含量(图2)。

图3给出低低温电除尘工作电压为50kV，入口烟温90℃时进出口不同粒径细颗粒的数量浓度分布；可以看出，在低低温电除尘入口细颗粒数量浓度在0.26μm以下比例占95%以上，其粒径分布成双峰分布，0.07μm粒径数量浓度高达6.43×106cm−3，1.16μm粒径数量浓度为8960cm−3，烟气通过电除尘前换热器把烟温降低到90℃，图3可以得到出口处0.07μm粒径数量浓度降低到1.2×106cm−3，0.26μm以下的细颗粒数量浓度降低显著。

利用PM2.5/PM10采样器采集不同烟温下烟气中细颗粒，使用华北电力大学研发的DR型高压粉尘比电阻试验台测试烟气中细颗粒的比电阻。

2.1.2低低温电除尘器分级脱除效率

分级脱除效率定义为：某一级颗粒数浓度变化与该级初始状态时颗粒数浓度比值的百分率：

图6为入口温度150和90℃时电除尘的分级脱除效率。当电除尘入口温度为150℃时，分级脱除效率随粒径的增大而增加的趋势，在0.1~1μm粒径段脱除效率较低。原因是由于电除尘对小粒径颗粒荷电量降低，随着粒径减小阻力降低颗粒运动增加进而导致颗粒荷电不均。

颗粒在除尘器中的荷电机理主要分为场致荷电和扩散荷电，随着颗粒粒径的增加，场致荷电所占比例增加，扩散荷电所占比例减少，两者的综合表现为粒径在0.1~1μm范围的颗粒荷电最弱[18-19]。当电除尘入口温度降低到90℃时，在0.1~1μm粒径段脱除效率明显增强。

一方面温度降低减小烟气流经电除尘的速度，延长烟气在电除尘的内的停留时间，更有利于荷电，更多的烟尘被阳极板捕集；另一方面，温度降低到酸露点以下，烟气中的SO3以H2SO4的微液滴形式存在，可以吸附于细颗粒并降低细颗粒比电阻；由分级脱除效率定义可知，每一级的颗粒数浓度的变化主要由细颗粒物长大过程决定：小粒径段颗粒长大进入本粒径段；本粒径段的细颗粒长大进入大粒径段；本粒径段的颗粒由于惯性或扩散作用而被捕集。

这3种过程都会影响到本粒径段细颗粒的数量浓度。由图6可以得到，低低温电除尘相比于传统的电除尘，细颗粒物分级脱除效率明显提高，特别对于0.1~1μm脱除效率提高明显。

2.1.3电除尘入口烟气SO3浓度对细颗粒脱除的影响

2.2低低温电除尘器脱除SO3性能

2.2.1低低温电除尘脱除SO3机理

由图9得到随着SO3浓度的增加，H2SO4浓度增大，烟气的酸露点提高。当H2SO4浓度过高时，出口硫酸雾的浓度将会增加，将不利于后续设备的安全运行。

由图9得到随着SO3浓度的增加，H2SO4浓度增大，烟气的酸露点提高。当H2SO4浓度过高时，出口硫酸雾的浓度将会增加，将不利于后续设备的安全运行。

说明在初始吸附过程中，吸附量主要由颗粒的内部扩散所控制。

2.2.2电除尘入口烟温对脱除SO3的影响

3结论

本文试验考察了低低温电除尘中细颗粒的粒度变化特性，以及低低温电除尘入口烟温、烟气中SO3浓度等对细颗粒与SO3脱除性能的影响，主要结论如下：

1）低低温电除尘出口细颗粒存在凝结长大现象，出口粉尘粒度高于普通电除尘；可提高细颗粒的脱出效率，脱除效率可达90%，并且协同脱除SO3，脱除效率约为80%。

2）普通电除尘器对0.1~1μm颗粒捕集有一个“穿透口”，脱除效率较低。低低温电除尘可有效提高此穿透口脱除效率，适当降低电除尘入口烟气温度和增加SO3浓度，均会提高细颗粒的脱除效率。

3）Weber-Morris经验公式可以较好的预测低低温电除尘中飞灰吸附SO3过程，通过拟合数据发现飞灰吸附SO3过程主要由内部扩散所控制，并符合y=0.736x+1.278(R=0.9587)。