在绿色发展的方针指导下,燃煤电厂大气污染物排放受到严格控制,燃煤电厂相继加装选择性催化还原脱硝系统(SCR),在实现NOx高效脱除的同时,烟气中的SO3浓度升高。SO3不仅污染大气环境,而且给电厂运行造成严重危害,如形成硫酸氢铵使SCR催化剂中毒和空预器堵塞等。对于高硫煤电厂,SO3引起的问题更加严重。燃煤烟气SO3的控制逐渐引起重视并成为研究的热点。目前燃煤电厂主要采用低低温电除尘器、湿式电除尘器和湿法脱硫塔等污染物脱除设备协同控制SO3。这些方法虽然能在一定程度上减少SO3的排放,但是无法减少硫酸氢铵的生成,为此本文提出在SCR系统前喷射碱基吸收剂脱除S03的方法,并开展了小试和中试实验研究。首先进行了碱基吸收剂的SO3吸收性能研究。比较了钙基吸收剂中的Ca(OH)2,镁基吸收剂中的Mg(OH)2,钠基吸收剂中的Na2CO3,这三种有代表性的碱基吸收剂的SO3吸收性能。发现300-400℃C范围内,对SO3的吸收性能:Na2CO3>Ca(OH)2≈Mg(OH)2。Na2CO3 的吸收性能优于 Ca(OH)2 和 Mg(OH)2 主要有两方面的原因。一方面是Na2CO3与SO3发生反应所需的活化能较小,相同温度下,气固界面反应速率更快。另一方面Na2CO3与SO3反应过程中不断释放出CO2,产物层为多孔结构,产物层的生长对气体扩散造成的阻力较小,有助于SO3扩散到未反应的吸收剂表面。而Ca(OH)2和Mg(OH)2与SO3反应后生成的产物较为致密,阻碍了 SO3向颗粒内表面扩散。同时研究了碱基吸收剂的SO2吸收性能。与Ca(OH)2和Mg(OH)2相比,Na2CO3对SO3的吸收效果明显大于SO2,可以减少SO2对吸收剂的消耗。其次针对优选的碱基吸收剂碳酸钠,研究了温度、SO3浓度、粒径、CO2浓度、水蒸气等关键参数对SO3吸收性能的影响规律。150-300℃范围内,温度升高,碳酸钠的SO3吸收量增大,300℃以上,吸收量对温度的变化不敏感,此时吸收量受到SO3扩散速率的限制。提高SO3浓度,SO3吸收量明显增大,SO3浓度提高至1200 ppm以上,吸收量仍可继续增大。减小碳酸钠粒径,SO3吸收量增大,平均粒径小于50 d时,继续减小粒径,吸收量不再明显增大。烟气中CO2的存在会降低碳酸钠的SO3吸收量,但是影响很小,这是由于烟气中的CO2会对产物中的CO2向主气流中扩散造成一定的阻力。300℃以下,烟气中加入水蒸气,SO3的吸收量明显增加,可能是水蒸气的存在促进了 SO3向H2SO4转变,使反应机制发生了改变;300℃以上,水蒸气对SO3的吸收性能影响较小。发现300℃以上,外扩散是SO3吸收速率的限制因素,这是由Na2CO3与SO3的高反应活性和烟气中SO3浓度较低所共同决定的。建立了 SO3吸收速率的外扩散控制模型,得到了 SO3传质系数。提出增大吸收剂在烟气中的数目浓度、提高吸收剂分散均匀性等强化SO3脱除的关键方法。最后建立了 Na2CPO3溶液喷射脱除SO3的中试实验平台,研究了碳酸钠粒径分布、Na2CO3:SO3摩尔比、停留时间、烟气温度和SO3浓度等操作参数对SO3脱除效率的影响规律。中试试验结果表明,烟温300℃以上,碳酸钠溶液喷射后迅速蒸干,粒径分布集中在2μm左右,10dm以下的颗粒在99%以上,减小了SO3扩散到颗粒表面的阻力,提高了吸收剂利用率和SO3脱除效率。SO3脱除效率随Na2CO3:SO3摩尔比、停留时间和SO3浓度的增大而增大,对温度的变化不敏感。Na2CO3:SO3摩尔比=4:1,停留时间3.66 s时,SO3脱除效率可达96.4%。建立了以主要操作参数为变量的碱基吸收剂喷射脱除SO3效率模型,与实验结果拟合程度较高,可用于指导工程应用。