盐溶液喷雾用于SO3烟气净化的新系统

三菱重工环境工程（Mitsubishi Heavy Industries Environment Engineering）M. Kagami、T. Noguchi 开发与中试、商业化验证成果

关键词
SO3 gas, Salt Solution, Spraying, Waste water, Adsorption, Retention time, 静电除尘器, 湿法脱硫

随着重油与残油锅炉在中国浆纸、钢铁、水泥和化工行业的应用增多，烟气中SO3（硫酸雾）排放成为影响脱硫效率、粉尘收集与设备运行可靠性的关键问题。在过去，NH3注入干式静电除尘（Dry-ESP）或湿式ESP被用于SO3去除，但NH3与SO3反应生成的硫酸铵等粘性副产物会粘附在电极、灰斗与输灰系统上，增加运维负担并产生大量固废[1][2]。为解决上述难题，三菱重工环境工程的Morio Kagami 与 Toshihide Noguchi 提出并验证了一种以“盐溶液喷雾”（SALT SOLUTION SPRAY）为核心的新型烟气净化工艺[3]。

该技术将湿法脱硫（wet-FGD）产生的循环废水经处理形成含Na、Mg、Ca或K硫酸盐/亚硫酸盐的低浓度盐溶液，通过双流体雾化喷嘴在湿法FGD入口上游喷入高温烟道。喷雾液滴在短距离内蒸发干化为高比表面积的“盐溶液粉尘”，SO3在经过气相与颗粒表面时被物理吸附并发生固相化学反应，生成物可随循环水返回FGD溶解或沉降，从而避免生成难处理的粘性固体堆积。该工艺既可与现有干/湿式ESP 串联，也能减小湿式ESP 规模或降低干式ESP 的SO3负荷，从而实现更经济的系统布局。

在实验室规模（气体量约3,000 m3N/h）的中试试验中，采用由LPG燃烧并外加SO3发生器制备的含SO3 172 ppm的烟气，在距离湿-FGD的停留时间分别为1.6、0.8、0.3秒的注入点进行测试。试验选用Na2SO4、MgSO4、NaHSO3等盐溶液，浓度3%～17%不等。结果显示：在注入点A（滞留1.6 s）时，盐溶液浓度从5%提高至15%可显著提升SO3去除率；当盐溶液浓度为15 wt%且停留时间超过1.0 s时，SO3去除率可达80%以上；即便浓度仅5 wt%，在停留时间超过1.5 s的条件下仍可获得约70%的去除效率。基于中试数据，推荐设计时保证干喷雾到FGD的有效停留时间在1.5 s以上以获得稳定效果。

商业化运行结果同样令人鼓舞。于重油锅炉现场应用的系统以FGD循环水作为盐溶液源（喷雾浓度约5–6 wt%），在较大烟气量（约2.9–3.2×105 m3N/h）条件下，盐溶液喷雾单独实现了约82%的SO3去除；当下游加装湿式ESP时，SO3总体去除率超过95%。此外，喷雾产生的固相副产物能被FGD循环水有效溶解或带出，设备年度检修时未见明显残留，固废生成量与NH3注入方式相比大幅降低[3]。

对于中国市场，该技术具有明确应用价值：在浆纸、钢铁、水泥和化工行业，盐溶液喷雾可协同湿法脱硫与静电除尘（ESP）体系，帮助企业应对更严苛的SO3与细颗粒排放标准，同时减少因粘性副产物造成的设备停机和清灰成本，从而实现节能降耗与运维费用下降。结合艾尼科（Enelco）在静电除尘器极板、极线与电场优化方面的技术积累，可通过改良电场分布与电极几何、优化颗粒迁移路径，进一步提高颗粒及吸附盐粉的捕集效率，并使整体系统更为紧凑与经济，便于在既有窑炉与锅炉系统中改造升级。

总之，盐溶液喷雾作为一种利用湿-FGD循环水、通过固相吸附与溶解相结合来去除SO3的创新工艺，已在中试和商业化现场得到验证。其关键设计参数包括喷雾溶液成分（Na2SO4、MgSO4、NaHSO3等）、投加浓度（5–15 wt%范围）与从喷雾点到FGD的有效停留时间（推荐≥1.5 s）。面向中国重点行业推广时，结合ESP电场与极板优化的整体解决方案，能在满足更高排放要求的同时，显著降低运维难度与费用，具备广阔的工程化应用前景。

参考文献
[1] Kishi, T., Yata, K., Yamashita, Y., Nishimura, I. and Ishibasi, Y., Application of Electro-Precipitator to Oil Fired Boilers, MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES TECHNICAL REVIEW, November 1970.
[2] Fujishima, H. and Nagata, C., Experiences of Wet Type Electrostatic Precipitator Successfully Applied for SO3 Removal in Boilers Using High Sulfur Content Fuel, Ninth International Conference on Electrostatic Precipitation, Kruger Gate, South Africa, May 2004.
[3] Kagami, M., Noguchi, T., Development of New Gas Cleaning System with Salt Solution Spray, 11th International Conference on Electrostatic Precipitation, (Mitsubishi Heavy Industries Environment Engineering Co. Ltd.), 2006.