超低排放燃煤电厂颗粒物脱除特性

在京津冀某660 MW超低排放发电机组,通过低压撞击器(DLPI)颗粒物取样系统对选择性催化还原装置(SCR)、低低温省煤器(LLTe)、静电除尘器(ESP)、高效湿法脱硫塔(WFGD)、湿式静电除尘器(WESP)进出口烟气中的颗粒物取样,通过滤膜取样系统对WFGD、WESP进出口颗粒物进行同步取样.获得了超低排放改造后,不同烟气处理设备对PM1、PM1~2.5、PM_(2.5~10)的脱除效率.结果表明,SCR能够明显增加PM1的质量浓度,PM1增加了52.11%;LLTe能够显著提高ESP的脱除效率,尤其是0.1~1μm范围内的颗粒物;WFGD能够协同脱除SO_2和颗粒物,但会增加PM1的排放,PM1质量浓度增加了59.41%,PM10中水溶性Mg2+、Cl-、SO2-4组分增加;WESP对PM1、PM1~2.5、PM_(2.5~10)均有较高的脱除效率,能够进一步降低颗粒物质量浓度.超低排放技术路线下,该燃煤电厂最终排放的PM10质量浓度为2.04 mg·m~(-3).     

超低排放改造后燃煤电厂细颗粒物排放特征

超低排放改造后,燃煤电厂细颗粒物排放特征发生了变化,为定量评估颗粒物中各组分的排放特征及环保设备对细颗粒物的影响选取了3台超低排放机组为研究对象利用DGI分级撞击采样器对湿法烟气脱硫装置(WFGD)、湿式静电除尘器(WESP)进、出口颗粒物取样并用多种指标分析研究.结果表明,3台机组出口处排放的PM_1、PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度范围分别为0.25～0.38、0.31～0.42和0.42～0.57 mg·m~(-3)两种改造工艺下排放的PM_(10)质量浓度相当,但是颗粒物粒径分布和成分组成存在差异相比FP1和FP2机组,FP3机组PM_(2.5)/PM_(10)比值最高,可能原因是FP3机组安装了WESP,对粒径2.5μm以上的颗粒有更好地脱除效果.FP2和FP3机组排放的PM_(2.5)中水溶性离子总浓度分别为0.20 mg·m~(-3)和0.06 mg·m~(-3),FP2机组排放水溶性离子以Ca~(2+)和SO_4~(2-)为主,FP3机组以NH_4~+和SO_4~(2-)为主.FP2机组WFGD进出口颗粒物分析结果显示,WFGD过程会通过夹带含石灰石、石膏的脱硫浆液增加水溶性离子排放.在WFGD后加WESP能有效去除PM_(25)、PM_(10)颗粒物,降低水溶性离子对大气环境的影响.     

山西某电厂燃煤烟气SO_3与颗粒物排放特征

某330 MW电厂燃煤机组的污染物脱除设备(SCR脱硝塔、电除尘器、湿式电除尘器)进行了改造,并进行了污染物排放检测,得到SO_2、NO_x、颗粒物排放浓度分别为5.1,4.1,4.2 mg/m3,符合超低排放的标准。运用虚拟撞击采样器对湿式电除尘器进行了颗粒物分级浓度检测,得到PM_(2.5)、PM_(2.5~10)、PM_(>10)的脱除效率分别为83.29%、93.06%、96.51%,湿式电除尘器对PM_(2.5)脱除效果明显。对电除尘器进出口灰样进行元素分析和粒径分析,得到SO_3与颗粒物中碱性物质结合协同脱除效率为10.09%,粒径>13μm颗粒物在除尘器内部趋近于完全脱除。     

基于国内实测燃煤电厂烟气汞排放估算的不确定度

参照测量不确定度评定与表示的国家技术规范,基于近年来我国燃煤电厂常规污控设备协同脱汞的现场测试数据(文献报道和实测值)及各省原煤w(汞)的实测值,初步构建了国内燃煤电厂烟气汞排放不确定度的计算方法,并以2010年的燃煤量、污控方式布局为基础,计算了该年度汞排放的不确定度. 结果表明:2010年我国燃煤电厂烟气汞排放的总不确定度为48.8t,占平均排放总量的34.3%;其中60.2%源于污控设备脱汞效率的不确定度,39.8%源于原煤w(汞)的不确定度;采用ESP(静电除尘)、ESP+WFGD(静电除尘+湿法脱硫)、SCR+ESP+WFGD(选择性催化还原脱硝+静电除尘+湿法脱硫)和FF(袋式除尘)大气污控组合的机组各存在6.0、32.2、9.7和0.9t的烟气汞排放不确定度,分别占各对应机组烟气汞排放量的19.3%、32.8%、84.6%和53.6%,其中SCR+ESP+WFGD污控组合烟气汞排放的相对不确定度最大. 随着我国烟气脱硝工作全面推行,2015年以后,SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)的机组所占比例将会提高到66%以上,如果仍以现有数据为基础,则来自SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)机组的烟气汞排放不确定度将会大幅增加,因此急需增加对该类装置脱汞效率的实测样本数量.      

湿式静电除尘技术研究及应用

燃煤烟气细颗粒物排放的高效控制是控制雾霾天气的重要手段之一,为此国家颁布了世界上最严格的标准之一:《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011),要求火电厂粉尘排放浓度低于30 mg/m3,重点地区低于20 mg/m3。干式静电除尘器由于反电晕和二次扬尘等问题,对亚微米级颗粒物脱除效率较低,难以完全满足新标准的要求。湿式静电除尘技术(WESP)通过水膜清灰方式代替振打清灰,可有效控制湿法脱硫塔后细颗粒物的排放,实现燃煤烟气细颗粒物的深度脱除。该文详细阐述了湿式静电除尘器在粉尘脱除效率、材料润湿、抗腐蚀特性及多种污染物协同脱除等方面的最新研究进展,重点介绍了湿式静电除尘技术在燃煤电厂中的应用现状,并在此基础上对我国湿式静电除尘技术的发展做了总结和展望。     

燃煤工业锅炉重金属排放特征研究

通过对6台燃煤工业锅炉污染物控制装置前后烟气中重金属浓度进行测试,考察了静电除尘器(ESP)、湿法脱硫装置(WFGD)和脱硫除尘一体化装置对烟气中重金属排放的影响。研究结果表明:ESP对烟气中的重金属有较好的捕集效果,对Pb、Cd、Cr的去除效率均为50%以上,通过对2台工业锅炉烟气中重金属排放测试发现,静电除尘器对Hg的去除率分别为45.70%和29.63%;经WFGD装置洗涤后,烟气中Hg、Pb、Cd的浓度均低于10μg/m3;脱硫除尘一体化技术对Hg、Pb和Cd的去除效果不明显,4号锅炉烟气脱硫后Pb的排放浓度高达65.76μg/m3。ESP+WFGD烟气处理装置较脱硫除尘一体化装备能够更好地控制烟气中重金属的排放。     

焦粉配比对烧结烟气中颗粒物排放的影响

从源头减排角度入手,通过烧结杯实验,在烧结原料固定碳为3.6%的条件下,使用Andersen 8级撞击器采样研究了焦粉配比分别为100%、75%、50%、0%时烧结烟气中颗粒物排放特性。结果表明:各组焦粉配比实验中排放的颗粒物质量浓度为98.66～134.04 mg/m~3,经旋风除尘器净化后,颗粒物质量浓度降至68.49～112.34 mg/m~3,总体颗粒物脱除率在16.19%～30.59%。烧结烟气中颗粒物以2.63μm以下细颗粒物为主。旋风除尘器前后的颗粒物质量浓度粒径分布均呈单峰分布,峰值出现在0.88μm附近。在烧结烟气的PM_(10)中,PM_1占比在78%以上,PM_(2.5)占比在94%以上。焦粉配比的改变对烧结烟气颗粒物排放的质量浓度粒径分布影响较小。     

《火电厂大气污染物排放标准》实施对燃煤电厂大气汞减排的影响

为评估GB 13223─2011《火电厂大气污染物排放标准》实施对燃煤电厂大气Hg(汞)减排的影响,采用“自下而上”排放因子法,对燃煤电厂大气Hg排放量进行了估算,通过设计不同发展情景,对排放标准实施条件下我国燃煤电厂大气Hg减排量(不含港澳台地区数据,下同)进行了预测. 结果表明:不同能耗情景下,预计2015年燃煤电厂的煤炭消费量为18.5×108~20.3×108 t,2020年煤炭消费量可达19.7×108~22.5×108 t;GB 13223─2011实施后,大气污染控制设施包括ESP(静电除尘器)、FF(袋式除尘器)、WFGD(湿法脱硫)和SCR(选择性催化还原脱硝)的应用比例亟需提高,控制设施面临提效改造,主要控制技术组合SCR+ESP+WFGD在2015年和2020年的应用比例将达到40%、75%;改造后技术组合FF+WFGD、ESP+WFGD、SCR+ESP+WFGD可分别实现90%、85%、80%的脱Hg效率. 由此可为我国燃煤电厂大气Hg排放带来巨大的协同减排潜力,与2010年约119 t的排放水平相比,2015年和2020年在低能耗情景下,我国燃煤电厂大气Hg减排幅度可分别高达38%和39%. 为进一步提高燃煤电厂大气的Hg减排量,建议逐步推广应用活性炭喷射(ACI)等技术.      

湿式除尘器多种污染物协同脱除效果分析

为掌握湿式除尘器多种污染物协同脱除的效果,依托已投运的37台湿式除尘器机组,系统研究了湿式除尘器粉尘和雾滴去除能力、SO_3和PM_(2.5)的协同脱除效果,以及本体阻力和废水产生量,得出湿式除尘器具有较高的除尘效率,可以实现烟尘超低排放,除尘效率随入口烟尘浓度增加而增大;同时可以有效降低烟气中的雾滴含量,并具有80%左右的SO_3和PM_(2.5)脱除效率,但不同材质其废水产生量差别较大,需考虑废水进一步处理措施。因此湿式除尘器不仅是烟尘超低排放的有效手段,也是下一步控制SO_3和PM_(2.5)的有效措施之一。     

春季华东高山背景区域PM2.5和PM2.5~10中水溶性无机离子特征

为了探讨华东高山背景区域春季颗粒物中水溶性组分的特征,2014年3月至5月在国家大气背景监测福建武夷山站采集PM2.5及PM2.5~10样品,获取了水溶性无机离子组分,并同步收集气象因子及SO2、NO2、O3、PM10和PM2.5等污染物质量浓度数据.结果表明,春季武夷山背景点PM2.5和PM2.5~10中水溶性无机离子总浓度分别为(8.3±2.8)μg·m-3和(1.3±0.9)μg·m-3,分别占PM2.5和PM2.5~10质量浓度的(43.7±7.5)%和(24.4±6.4)%.SO2-4占PM2.5质量浓度百分比最高,为(32.4±6.3)%;NO-3占PM2.5~10质量浓度百分比最高,为(8.9±3.7)%.春季武夷山背景点硫酸盐主要存在于细颗粒物中,且以(NH4)2SO4和K2SO4的形式存在,粗颗粒中的硝酸盐则主要以Mg(NO3)2的形式存在.春季武夷山背景点水溶性无机离子主要来源于沙尘、海盐及高污染区域的远距离输送.     

蜂窝湿式静电除尘脱除燃煤细颗粒物实验研究

搭建了蜂窝湿式静电除尘实验台,研究了不同清灰方式下湿式静电除尘的放电特性、除尘效率、分级效率.结果发现,喷淋清灰方式对颗粒物脱除效率最高,溢流清灰方式其次.为了避免喷淋产生的水雾对除尘效率的不稳定影响,着重研究了溢流清灰方式下,湿式静电除尘器比收尘面积、运行电压、烟气初始浓度对除尘效率的影响.研究表明,提高比收尘面积和运行电压均可使除尘效率增加,通过观察颗粒物分级脱除效率发现,粒径段在0.5~1μm之间的颗粒物脱除效率较低.当烟气含尘浓度达到较高值(442.85 mg·m~(-3))时,除尘器仍可保持较高的除尘效率.     

蒸汽相变促进WFGD系统脱除PM_(2.5)的协同作用分析

蒸汽相变作为预处理措施能显著提高常规除尘设备对PM2.5细颗粒的脱除效率,但对于水汽含量低的原始燃煤烟气蒸汽耗量太大,限制了工程应用,而在燃煤电厂湿法烟气脱硫(WFGD)过程中,烟气降温增湿,再添加少量蒸汽就可以建立PM2.5凝结长大所需要的过饱和环境,进而实现WFGD系统对PM2.5的协同高效脱除。在分析蒸汽相变促进PM2.5脱除影响因素的基础上,结合湿法脱硫过程传热传质特性,定性分析了脱硫塔塔前、塔内和塔出口添加蒸汽对WFGD系统脱除PM2.5的促进作用,并提出具体工艺方案。     

钢铁行业典型烧结机污染物排放特征对比研究

钢铁工业排放是引起空气污染的重要原因之一,烧结工序又是钢铁行业中的排放大户.鉴于此,选取了一台工艺相对落后但仍在我国中西部地区大量存在的90 m2小型步进式烧结机和一台工艺较为先进的450 m2大型带式烧结机,对两台烧结机不同点位的SO₂、NO_x、颗粒物以及烟气Hg等进行实测,并对颗粒物中的元素、水溶性离子、OC和EC进行分析,从而获取不同技术水平、不同污控措施下烧结机污染物排放特征以及与2019年生态环境部办公厅印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中的超低排放限值之间的差距.结果表明:①烧结机头SO₂、NO_x、CO、颗粒物和烟气Hg排放浓度分别为54.69~123.04 mg/m3、187.28~312.58 mg/m3、6 746.04~7 790.83 mg/m3、11.04~19.93 mg/m3和78.97~2 537.07 ng/m3,烧结机尾颗粒物排放浓度为0.76~16.22 mg/m3,机头颗粒物以PM_2.5为主,占比为81.02%~91.49%,机尾颗粒物主要为PM₁₀,占比为71.17%~73.01%.烧结机头SO₂、NO_x、颗粒物以及烧结机尾颗粒物还需分别减排36.00%~71.55%、73.30%~84.00%、9.40%~49.82%和0~38.35%才能满足超低排放限值.②烧结颗粒物主要成分为K、Ca、Na、Mg、Fe、Cl-、SO₄2-、NH₄+、OC和EC等,其占比与烧结机类型、烧结原辅料以及污染物控制措施等因素有关,石灰石-石膏法脱硫后SO₄2-占比增加28.12%,活性炭移动床脱硫后EC占比增加2.15%.③布袋除尘器对烧结机不同粒径颗粒物和烟气Hg的脱除能力比双室五电场静电除尘器分别高出1.25%~5.06%和9.51%,活性炭移动床系统对烧结不同粒径颗粒物以及烟气Hg的去除效果分别比石灰石-石膏法脱硫系统高出9.40%~11.38%和4.31%.研究显示,不同工艺、不同污控措施烧结机大气污染物排放特征存在一定差异,SO₂、NO_x排放浓度与超低排放限值差距较大,烟尘排放浓度与超低排放限值差距较小.      

工业锅炉PM2.5产排特性试验研究

采用荷电低压颗粒撞击器(ELPI)对哈尔滨市两台燃用烟煤的工业锅炉PM2.5排放特性进行了研究.研究结果表明:PM2.5的粒数和质量浓度分布曲线均呈现单峰分布,前者峰值出现在0.12~0.2μm粒径范围内,这部分粒子主要是由无机物气化-凝结形成的亚微米颗粒物和挥发分未完全燃烧形成的炭黑粒子,而后者峰值出现在0.32μm处,粒子主要是由炭黑粒子形成的亚微米颗粒和残灰粒子形成的超微米颗粒.同时发现,旋风除尘和湿法除尘对PM2.5各级颗粒均有一定的去除效果,采用多管旋风和冲击水浴除尘器联合除尘效率比单种水膜除尘器除尘效率高;湿法脱硫系统对PM2.5的脱除也有明显的作用,由于除雾器不能全部去除小雾滴,这些雾滴中固体颗粒被干燥和水溶性物质结晶析出,PM0.32颗粒物粒数浓度有所增加,而PM0.32~2.5的颗粒物粒数浓度有所减少,但总质量浓度降低.     

燃煤电厂排放细颗粒物的水溶性无机离子特征综述

当前我国面临严重的大气细颗粒物(PM2.5)污染,燃煤电厂是大气中PM2.5的重要来源之一.为了实现国家"十一五"和"十二五"规划对二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的总量减排目标,燃煤电厂大规模安装烟气脱硫和脱硝设施,这虽然减少了气态污染物转化生成的二次PM2.5,但另一方面也会对烟气中PM2.5的物理化学特征产生影响,有可能增加一次PM2.5的排放.本文综述了燃煤电厂排放PM2.5及其水溶性离子的粒径分布特征,重点介绍了脱硫和脱硝这两种烟气处理设施对燃煤电厂排放PM2.5的影响原理及相关研究结果,特别是对细颗粒物中水溶性离子(如SO2-4、Ca2+和NH+4)的影响.在目前我国PM2.5污染十分严重和燃煤电厂大量安装脱硫和脱硝装置的背景下,定量研究脱硫和脱硝对PM2.5排放特征的影响具有十分重要的意义.     

复合式静电除尘器脱除电厂排放PM2.5研究

控制燃煤电厂的小颗粒PM2.5排放是控制大气可吸人颗粒物污染的重要途径之一.传统静电除尘器对亚微米级颗粒脱除效率较低,为提高脱除效率,建立了一种脉冲预荷电直流收尘的复合式除尘系统,采用较低能耗的高压窄脉冲放电对颗粒物预荷电,大大提高了亚微米级颗粒的荷电量.结合传统的直流静电除尘器可以大幅提高对亚微米级颗粒的脱除效率,对小于1μm的颗粒脱除效率可以达到90%以上.并分析了脉冲荷电的电源形式和电压等因素对脱除效率的影响,为改造传统静电除尘器提供了理论支持.     

典型砖窑烟气污染物排放特征研究

应用烟气采样测试系统对5座典型轮窑进行现场采样测试,实时测量得到烟气污染物(PM2.5、SO2、NOx、CO和CO2)瞬时排放浓度,采集细颗粒物(PM2.5)和挥发性有机物(VOCs)并对其组分进行离线分析。结果表明,测试轮窑烟气中PM2.5、SO2和NOx平均排放浓度分别为(153±77)、(712±382)和(934±610)mg/m3,与《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB 29620-2013)中限值相比超标严重,结合产能估算得到PM2.5、SO2和NOx排放因子分别为0.05、0.31和0.31 g/kg砖;PM2.5中,水溶性离子主要为SO42-、NH4+和Ca2+,其中SO42-占阴离子的63%,NH4+和Ca2+占阳离子的30%和29%;OC/EC比值为2.0;对VOCs进行组分分析,共检测出29种组分,其中烷烃、芳香烃所占比例较大,分别为52%和35%。     

基于pH值分区控制的湿法烟气脱硫增效研究

石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)系统在我国具有广泛的应用,如何提高传统WFGD系统的污染物脱除效率,对燃煤电站SO_2实现超低排放具有重要的意义.本文基于pH分区控制,设计搭建了新型双循环湿法烟气脱硫试验系统,重点研究了烟气量、SO_2浓度、喷淋密度等对pH分区特性及系统脱硫性能的影响.研究发现,随着烟气量、入口SO_2浓度的增加,喷淋密度的降低,主副浆液池pH值差值增大;脱硫效率随着烟气量、入口SO——2浓度的降低,喷淋密度的增加而升高.基于pH分区控制的新型双循环湿法烟气脱硫系统相比传统脱硫系统内部结构简单、同时具有较高的污染物脱除效率,可为现有脱硫系统增效改造提供一条有利途径.     

某燃煤电厂超低排放改造对烟尘的脱除效果研究

辽宁省燃煤电厂超低排放工作全面推进,燃煤电厂经超低排放改造后,污染物指标控制限值要求为颗粒物10 mg/m~3。某燃煤电厂面临烟气超低排放要求,提标改造现有除尘器,每台炉配两台双室六电场干式低温静电除尘器,并在吸收塔喷淋层下方增设聚气环,在吸收塔净烟道处加装一级烟道除雾器。除尘器和吸收塔改造后,除尘效率由99.8%提高到99.94%,改造后总出口浓度6.80 mg/m~3,改造后排放量6.0 kg/h,削减量16 kg/h,各工况下烟气污染物折算浓度均符合标准要求。     

基于现场实测的湿电除尘器颗粒物特性变化研究

采用自主设计的固定源细颗粒物稀释采集系统以及根据GB/T 16157—1996方法对陕西关中地区某燃煤电厂湿电除尘器(WESP)进出口的颗粒物开展了现场实测与特性分析。结果表明:WESP对PM_(2.5)、PM_(10)和颗粒物的脱除效率分别为67.85%、43.57%、40.88%;WESP前后质量浓度峰值均出现在积聚模态,但由双峰(1.764、0.649μm)变成单峰(1.764μm),峰值移至大粒径段,数浓度峰值出现在爱根核模态和积聚模态,但由多峰(0.017、0.129、0.384、1.764μm)变成双峰(0.017、0.073μm),峰值移至小粒径段;经WESP,PM_(2.5)积聚模态大多粒径段颗粒物的质量浓度与数浓度均在下降(如在质量浓度和数浓度下降粒径段中,0.129μm处下降率均最少(均为59.03%)),爱根核模态大多粒径段颗粒物的质量浓度与数浓度均在上升(如在质量浓度和数浓度上升粒径段中,0.017μm处上升率均最少(均为55.36%)),但无论是WESP前或后,PM_(2.5)的主要质量浓度均集中在大粒径段、主要数浓度均集中在小粒径段;WESP对PM_(2.5)中大粒径段颗粒物的去除效果要优于小粒径段颗粒物。