燃煤电厂烟气中SO3浓度测试方法研究

文_王艳鹏 王东

1 华电电力科学研究院有限公司 2 杭州华电能源工程有限公司

1 测试机组概况

以某660MW燃煤机组为例，该机组配备上海锅炉厂生产制造的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣。其大气污染物超低排放改造技术路线是SCR脱硝+电除尘器+石灰石-石膏湿法脱硫，排放烟气经过环保设施治理后满足NOx浓度≤50mg/m3（标态、干基、6%O2）、SO2浓度≤35mg/m3（标态、干基、6%O2）、粉尘浓度≤5mg/m3（标态、干基、6%O2）的超低排放要求。本次烟气中SO3的测试采样位置选取在脱硝装置出口和烟囱入口。

2 采样分析方法

国内针对SO3的测试标准各有不同， 目前普遍认可的采样方式为控制冷凝法和异丙醇吸收法，本测试分别研究在不同测试位置、不同烟气成分下，两种测试方法的适应性。

2.1 控制冷凝法

控制冷凝法采用带有伴热的采样枪从烟道内等速抽取一定体积的烟气，采样枪温度控制在240～260℃之间，采样枪后加装过滤单元，降低粉尘干扰，然后经过定制的蛇形冷凝管（内管长度不低于2400mm）， SO3冷凝形成适宜粒径的硫酸雾，在惯性碰撞作用下被捕集，冷凝管内水浴温度根据烟气含湿量确定。采样结束后用异丙醇溶液多次冲洗蛇形冷凝管、聚四氟乙烯导气管，用取样瓶收集好冲洗液，做好样品标记，在实验室内进行化学分析处理。

2.2 异丙醇吸收法

异丙醇吸收法采用带有伴热的采样枪从烟道内等速抽取一定体积的烟气，采样枪温度控制在260℃，过滤颗粒物后的烟气通过2个装有500mL、80%浓度异丙醇溶液的洗气瓶，烟气中SO3在洗气瓶内被吸收。水浴温度要求控制在0℃。采样结束后用异丙醇溶液多次冲洗两个洗气瓶、聚四氟乙烯导气管，用取样瓶收集好冲洗液，做好样品标记，在实验室内进行化学分析处理。

2.3 数据处理

两种采样方法得到测试样品后，在实验室内用高氯酸钡-钍试剂滴定分析冲洗液中的SO42-浓度，并结合采样体积计算得出烟气中SO3浓度。烟气中三氧化硫的SO3浓度按下面公式（1）计算，即：

式中 C-烟气中SO3浓度，mg/m3；V-样品测定高氯酸钡标准使用液体积，L； V0-空白样品测定高氯酸钡标准使用液体积，L；80.06-SO3的摩尔质量，g/mol；Vnd-标准状态下采样体积，m3。

3 结果分析

3.1 测试工况

为了确保SO3浓度测试结果的准确性，试验期间机组负荷保持在90%以上，入炉煤的硫份与热值在小范围内变化，锅炉在固定的燃烧配风方式下连续稳定运行，脱硝装置、电除尘器、湿法脱硫装置等设备全部正常投运。烟气中SO3浓度测试的采样位置选在脱硝装置出口和烟囱入口两处，按照上述的控制冷凝法和异丙醇吸收法同时进行烟气中SO3取样工作，每个位置取样3组，总计12个样品。试验期间入炉煤成分详见表1。

表1 入炉煤成分

3.2 测试结果

测试机组采用两种测试方法，分别在脱硝装置出口和烟囱入口进行SO3浓度测试，SO3浓度测试结果详见表2。

在脱硝装置出口位置，采用控制冷凝法和异丙醇吸收法同时取样，测试期间烟气中SO2浓度平均值为1982mg/m3。控制冷凝法测得SO3浓度在35.24～36.12mg/m3之间，其平均值为35.72mg/m3。异丙醇吸收法测得SO3浓度在39.63～40.25mg/m3之间，其平均值为39.89mg/m3。两种测试方法相比较发现，异丙醇吸收法的测试结果要高于控制冷凝法的测试结果。

在烟囱入口位置，采用控制冷凝法和异丙醇吸收法同时取样，测试期间烟气中SO2浓度平均值为26mg/m3。控制冷凝法测得SO3浓度在4.78～5.03mg/m3之间，其平均值为4.93mg/m3。异丙醇吸收法测得SO3浓度在4.86～5.07mg/m3之间，其平均值为4.97mg/m3。两种测试方法相比较发现，异丙醇吸收法的测试结果与控制冷凝法的测试结果较为相近。

通过上述SO3浓度测试结果可知：采用控制冷凝法测得SO3脱除率为86.20%，采用异丙醇吸收法测得SO3脱除率为87.54%，与相关文献中燃煤机组在超低排放改造后SO3脱除率在86%以上相符。两种测试方法在已排除采样温度与粉尘干扰的前提下，SO3浓度测试结果受烟气中SO2浓度的影响较大，当SO2浓度为1982mg/m3时，异丙醇吸收法测得SO3浓度偏高一些，其原因是采样过程中有部分SO2在80%浓度异丙醇吸收液内被氧化成SO3，导致测量误差增高。即烟气中SO2浓度高的位置适合采用控制冷凝法。当SO2浓度为26mg/m3时，两种方法测得SO3浓度相差较小。即烟气中SO2浓度较低的位置两种方法皆可。后续可以考虑提高异丙醇的纯度降低氧化性杂质、在异丙醇内加入有效的抗氧化剂、采样过程中在洗气瓶内通入氮气等手段，来拓展异丙醇吸收法的适用范围。

4 结语

测试机组在超低排放改造后，现有环境保护设施能够有效协同脱除非常规污染物SO3，且脱除率达能够达到到电力行业水平。异丙醇吸收法要比控制冷凝法的测试结果偏高，并且异丙醇吸收法使用范围受烟气中SO2浓度影响较大，控制冷凝法相较于异丙醇吸收法适用性更广。建议后续采取异丙醇提纯、加入抗氧化剂和氮气吹扫等手段改进采样过程，避免烟气中SO2被氧化成SO3，从而达到提高异丙醇吸收法测量准确性的目的。

表2 SO3浓度测试结果（mg/m3，标态、干基、6%O2）