根据《GB13223—2011火电厂大气污染物排放 标准》，自2014-07-01起，现有火力发电锅炉及燃气 轮机组烟尘执行30mg/m³的排放限值^[1]，许多电厂需 要进一步提高除尘器除尘性能才能满足这一要求。

烟气调质技术是目前国内较为先进的通过改 变粉尘比电阻来提高除尘器除尘效率的技术之一， 具有投资少、设备安装时间短、易操作等特点，已成 为提高除尘器除尘效率的优先选择。本文即对该 技术的原理及在电厂的应用情况进行相关介绍。 1 烟气调质技术介绍 1.1 技术概述 1.1.1 飞灰比电阻对除尘效率的影响

除尘器的性能取决于烟尘和飞灰颗粒的物理、 化学特性^[2]。烟尘成分、温度和压力决定除尘器中 飞灰颗粒的充电能力，而飞灰颗粒大小、质量浓度 和比电阻会影响其充电和集电能力。

飞灰的主要成分包括SO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃及少量 Na和Ca。飞灰的比电阻取决于多个因素，包括飞灰 的化学成分、烟气温度及烟气中水分及SO₃质量浓度。

飞灰的比电阻过高，飞灰颗粒荷电困难，容易 产生反电晕，不容易吸附，导致除尘器的除尘效率 下降；比电阻过低，荷电颗粒容易失去电荷，在振打 除尘时发生再飞散，降低除尘器的除尘效率。所以 飞灰的比电阻为10⁴～2×10¹⁰ Ω∙cm时最适合被电除 尘器收集^{[3, 4]}。飞灰比电阻与除尘效率关系见图 1。

图 1(Figure 1)

图 1 飞灰的比电阻与除尘器的除尘效率关系曲线

烟气调质技术是通过注入调质剂改变烟尘或 飞灰颗粒的物理、化学特性（如飞灰的比电阻、黏性 等），变难收颗粒为易收颗粒，从而提高电除尘器的 除尘效率。

烟气调质技术可以分为2类：一类为水调质，另 一类为调质剂调质。水调质主要应用于水泥行业， 在火电厂方面没有推广。调质剂调质中常用的调 质剂有SO₃、NH₃、NaCO₃、H₃PO4等。其中SO₃烟气调 质在燃煤锅炉中应用最广泛，也是最成熟可靠的技 术，其通过提高飞灰颗粒的表面导电能力，降低飞 灰的比电阻来提高除尘效率；NH₃的调质是在加入 SO₃的基础上进行的，它可以促进细微的飞灰颗粒 凝结，减少二次扬尘，从而提高除尘效率。所以对 于SO₃-NH₃烟气调质技术来说，SO₃调质起主要作用 （改变比电阻），NH₃调质起辅助作用（凝结）。 1.2 烟气调质原理 1.2.1 SO₃烟气调质

燃煤中的S在锅炉中经过燃烧大部分生成SO₂， 其中只有很小一部分氧化生成SO₃，与H₂O结合生成 H₂SO₄。烟气温度低于204℃时，H₂SO₄和H₂O吸附在 飞灰颗粒表面，从而影响飞灰比电阻。因此通过向 烟气中喷射SO₃可改变飞灰的比电阻^[5]。

SO₃烟气调质是以SO₃为调质剂，将SO₃与空气 的高温混合气体喷射到电除尘器的入口，SO₃与空气中的水汽迅速结合，在飞灰颗粒表面形成一层 H₂SO₄薄膜，致使飞灰比电阻下降，荷电性能提高，易 于被电除尘器收集。调节SO₃的喷射量，可以将飞 灰比电阻调节到适合电除尘器收集的理想范围 内。该工艺所用的原料有2种：一种是硫黄，另一种 是SO₂。其中硫黄应用最广。 1.2.2 NH₃烟气调质

NH₃被用作一种凝结剂，可形成更大的飞灰颗 粒，吸附SO₃：当烟气温度略高于148.9℃时，生成的 NH₄HSO₄熔融物，与飞灰混合变成胶体状，这种胶状 物黏性大，颗粒大，便于敲击收集。该方法同时还 可以有效抑制二次飞灰，降低振打损失和减少二次 夹带，提高除尘效率。 1.3 SO₃-NH₃烟气调质技术的优点

（1）SO₃-NH₃调质系统主要包括硫黄储罐、硫黄 给料泵、风机空气系统、空气加热器、硫黄燃烧器、 SO₃转化器及喷射系统。SO₃-NH₃调质系统安装在 锅炉尾气烟道处，除与烟道的接口在停炉期间预留 外，其他安装工作无需大小修即可完成。整套系统 占地面积小，安装工作量小、工期短，所以特别适用 于原电除尘设备不变动情况下的改造。

（2）和旋转电极与布袋除尘器相比，烟气调质 系统初投资较低，且节省空间，适合现场空间受限 的工程项目。 1.4 SO₃-NH₃调质技术的经济效益

原料采用硫黄。硫黄价格按1600元/t计算，每 年耗费硫黄约550t，则采用SO₃烟气调质技术每年 的运行费用约为88万元。

由于从2014年开始执行新的烟尘排放标准，许 多电厂需要通过电除尘器改造来提高除尘效率，其 中大部分采用增加电场的改造方案。若按此改造 方案考虑，每台电除尘器按增加1个电场计算，则单 台锅炉需增加6台2.0A/72kV高压电源（单台输入 功率为206kVA），运行系数取0.67，每年（按300d 计算）耗电费用约为150万元。

由此可见，采用SO₃-NH₃烟气调质技术比采用 纯电除尘器方案大约每年可节省运行费用62万元。 2 应用实例与效果

我国第1套SO₃-NH₃烟气调质系统应用于内蒙 古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称大 唐托电）1号、2号锅炉^[6]。1号、2号锅炉共用1个烟 囱，在烟气调质系统投运前排放的烟尘质量浓度平均为552mg/m³，远远高于国家规定的100mg/m³；烟 气调质系统投运后，1号锅炉烟尘排放质量浓度为 32~40mg/m³。1号锅炉在调质前电除尘器除尘效率 为96.15%~97.3%，调质后可达到99.77%~99.80%。 可见效果非常显著。 2.2 某电厂的SO₃-NH₃烟气调质系统

自2013年11月到2014年3月，内蒙古某火电 厂也加装了SO₃-NH₃烟气调质系统。以下对该电厂 的应用情况进行介绍。 2.2.1 机组及除尘器系统概况

1号机组锅炉系统参数如下：过热蒸汽流量 1018t/h；过热蒸汽出口压力18.34MPa；过热蒸汽出 口温度543℃；锅炉设计压力20.5MPa；省煤器设计 压力20.9MPa；汽轮机入口主汽压力17.75MPa；锅 炉效率92.97%。

1号机组电除尘器为兰州电力修造厂生产，每 台锅炉配置2台电除尘器，每个电场有2个供电分 区，有效截面积432m²，集尘板面积41841.6m²，灰 斗16个。保证除尘效率≥99.70％，漏风率<3％，电 场风速0.74m/s。 2.2.2 SO₃-NH₃烟气调质工艺流程

在蒸汽加热下，固态硫黄在储硫罐内转化为液 态硫黄，温度为125～145℃，此时其黏度最小，利于 输送。液态硫黄通过输送泵的动力由带蒸汽加热 夹套的输送管道输送至燃硫炉完全燃烧，生成 SO₂。燃烧所需的空气由空气过滤器、离心鼓风机、 电加热器对空气进行过滤和预热处理后输送至燃 硫炉。含SO₂的混合气体进入到转化塔中，在V2O5 的催化作用下进一步生成SO₃ （SO₂转化成SO₃的转 化率达95%以上）。含SO₃的混合气体经不锈钢管 道输送到锅炉尾气烟道中，对烟气进行调质处理。

NH₃调质主要用于增加飞灰颗粒的附着力和表 面积，NH₃由SCR尿素热解系统提供的含NH₃的混 合气体通过催化转化生成。 2.2.3 烟气调质前后试验数据对比

该电厂烟气调质前后试验数据对比见表 1所 示。从以上试验数据可以看出，烟气调质后排放的 烟尘质量浓度数据发生了较大的改变，除尘器出口 的 烟 尘 质 量 浓 度 均 小 于30mg/m³，满 足 了GB 13223—2011标准的要求。

表 1(Table 1)

表 1 烟气调质前、后除尘器试验数据

表 1 烟气调质前、后除尘器试验数据

烟气调质技术因具有运行费用少，易操作等优点，已经被越来越广泛地应用于火力发电厂。通过 在内蒙古2个电厂的成功应用，进一步证实了该系 统技术成熟可靠，采用该技术，在有效降低锅炉烟 尘排放质量浓度的同时，也为电厂节约了大量运行 费用。烟气调质技术可以作为解决高比电阻烟尘 收集和旧电除尘器改造的有效手段，具有很大的推 广价值。