【应用】SO3分析仪火电厂烟气测试报告

1. 总结

测量烟气SO₃的浓度对于估算酸露点和控制下游设备的腐蚀非常重要。由于SO₃是高反应性气体，其浓度通常比SO₂的浓度低两个数量级，因此SO₃的测量一直以来都是一个难题。Pentol SO₃分析仪创新地将异丙醇吸收法改良为在线直读式，烟气样品中的SO₃或H₂SO₄，在异丙醇水溶液中以SO₄²⁻形式存在。溶液流经氯冉酸钡床时与之发生反应，生成有颜色的氯冉酸水合物，进入检测器。当样气流量和异丙醇吸收液流量保持恒定时，氯冉酸根离子的浓度与SO₄²⁻的浓度呈相关性，即也与样气中SO3浓度呈相关性。

通过加热采样、SO2防溶解防氧化、颗粒物多级过滤、分析模块恒温、间接比浊法测量等多个环节，降低测量过程中的误差。被广泛应用于烟气SO₃浓度的测量。

2020年6月16日（星期二）和6月17日（星期三）在过热器和节能器之间进行SO₃测量（390℃）。 ECO之前的SO₃平均浓度为10 ppm。该测量是符合预期的。

从6月17日（星期三）下午到18日（星期四），在SCR出口处监测SO3浓度。 SCR出口处的测量结果表明，SO₃的平均浓度为28 ppm。 但是，每隔30至50分钟，在很短的时间内会出现一个超过80 ppm的峰。 我们推测这与蒸汽注入或SCR设备故障有关，确切原因需由客户进一步确定。

2.0 锅炉燃烧排放信息

如下图所示，该MOK锅炉燃料为SDA（溶剂脱沥青装置）残留物，位于真空蒸馏装置之后。SDA燃料含硫量大于6％，燃烧后会导致难以去除的SO₃，并且会导致下游设备的腐蚀和堵塞等。锅炉下游安装有SCR脱硝、EP除尘和FGD脱硫等装置。锅炉在大多数时间下保持全功率运行。

3.结果

3.1过热器和节能器之间SO₃浓度测量结果

因为本次试验使用的SO₃分析仪取样探针设计最高耐温350℃（我们可以提供最高耐温为550℃的取样探针），为了保护探头不受损坏，在过热器和节能器之间（烟气温度390℃）测量时将单次测量时间限制在15-20min，测量结果如下，三次测量结果均处于同一水平。

3.2 SCR出口处SO₃浓度测量结果

SCR出口处SO₃监测从6月17日13:30左右开始，一直持续到6月18日8:30，以下每张图为每3h内的SO₃浓度测量结果。SCR出口处平均SO₃浓度（剔除峰值）为28 ppm。

红点表示峰值，由于本次测量选择的量程为50ppm，峰值均超过了该量程范围，所以实际的SO3浓度可能更高；

绿点表示准确性检查，我们在该时间区间内取下了过滤器，观测到了SO3浓度读数的降低，表示本次测量结果真实可靠；

SO3浓度的基准线在早晨缓慢爬升至34ppm，原因是在夜间测量过程中没有对探头进行反吹洗除尘。考虑到本次试验中烟气中粉尘浓度较高，后续测量时须对探头反吹洗。

峰值出现的时间点如下图，这些峰以不规则的时间间隔出现，找出峰值出现的原因可能会很有趣，我们推测可能与SCR脱硝装置的清洁相关，比如超声吹扫。

4.结论

节能器上游的SO₃浓度为10 ppm，SO₂浓度为3241 ppm，SO₃和SO₂浓度比为0.3％。

烟气经过SCR装置以后，SO₃的总浓度上升了18 ppm，将SO₃和SO2浓度比提高到0.86％，该值处于较高水平。

总烟气量为270 km³N/h（在160°C，0.85 bar）时，总SO₃浓度为28 ppm，SO3排放量为14 kg/h。为了中和1mol的SO3，需要2mol的NH3，因此，当前注入的60 kg/h NH₃似乎过高。

针对本次试验的结果，我们给出以下建议：

（1）找出SO₃峰值背后的原因，并采取措施避免这些峰值的再次出现。

（2）SCR催化剂转化催化SO₂生成SO₃的效率偏高。可以尝试关机清洁SCR催化剂或考虑更换。

（3）应减少EP除尘器上游NH3的注入，以防止EP除尘器结垢。为此，应在EP下游连续测量SO₃浓度，并逐渐减少NH₃的注入以寻找NH₃的最佳注入量。对于总的SO₃中和，总的NH₃需求量可能会高于化学计算值。

（4）我们建议使用PentoMag®燃烧添加剂，在减少SO₃的排放方面，该添加剂比注入NH₃更具成本效益。 PentoMag®优化了雾化并燃烧掉了燃烧室中的燃油，从而将固体排放降低了约50％（这可防止SCR催化剂进一步结垢）。燃料中的钒将被转化为钒酸镁，可以有效抑制SO₂转化为SO₃的氧化速率。此外，PentoMag®可以中和冷凝的H₂SO₄，从而通过减少空气预热器的蒸汽消耗将出口气体的温度降低到120-130℃。因此，可以在不使用NH3的情况下中和SO₃，同时降低燃油消耗。

5.补充材料

5.1 锅炉运行参数

整体而言，锅炉运行参数相对稳定。大约在早上03:00观察到负载略有降低。也是从那时起，SO3峰出现的频率增加了。

5.2 现场图片