湿式电除尘器在燃煤电站治理PM_(2.5)中的应用前景

颗粒物特别是细颗粒物(PM2.5)的排放严重影响环境和人类健康,燃煤电站作为PM2.5的重要排放源之一,应加强排放控制。湿式电除尘器作为烟气终端处理设备,可有效脱除燃煤电站烟气中PM2.5。介绍了使用湿式电除尘器脱除PM2.5及其他大气污染物的基本原理,总结了其在国内外燃煤电站的发展历程及应用情况,最后阐述了湿式电除尘器在国内燃煤电站的发展前景。     

蚊香类散发污染物排放因子及颗粒物分布特征研究

应用大型空气质量实验舱平台,分别测试盘式固体蚊香、片型电蚊香和液体电蚊香的PM2.5和主要气态污染物散发量。采用定释放浓度法,获得PM2.5和主要气态污染物排放因子。结果显示,盘式固体蚊香、液体电蚊香、片型电蚊香的PM2.5排放因子分别为12.9、1.3、2.6mg/h,总挥发性有机物(TVOC)排放因子分别为103.4、69.5、58.8mg/h,甲醛排放因子分别为16.0、8.9、12.5mg/h,3种蚊香排放的主要苯系污染物排放水平相当,此外盘式固体蚊香还散发CO,排放因子为925.4mg/h。对盘式固体蚊香散发颗粒物的数浓度谱分布进行了拟合分析,发现数浓度谱分布具有良好的自模性,拟合得出计数中位径(CMD)为90nm,几何标准差(GSD)为1.65;假设蚊香释放颗粒物为密度1.4g/cm3的球形颗粒,利用质量浓度和数浓度谱分布特征反算得出各类蚊香散发颗粒物的数浓度排放因子。通过案例计算,发现房间在正常通风条件(换气次数为2.0次/h)下使用各类蚊香时散发的TVOC浓度将超标1.8~3.2倍,甲醛超标1.5~3.0倍;盘式固体蚊香散发的PM2.5超标近1.5倍,CO超标1.7倍。对封闭环境下,通风条件很差(换气次数为0.5次/h),此时所有污染物浓度将增大4倍,污染更加严重。     

烧结机细颗粒物PM_(2.5)排放特性

利用基于荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)的颗粒物排放稀释采样系统,对不同烧结机组的机头、机尾、配料和整粒后的烟粉尘进行了PM2.5的现场测试。结果表明了各测试点位排放的PM2.5粒径分布和质量浓度分布特点。烧结机机头脱硫后虽然降低PM2.5的质量浓度,却增大了其粒数浓度,因此应对脱硫工艺进行优化。PM2.5单体颗粒形态有:球形颗粒、超细颗粒、不规则颗粒和烟尘集合体。PM2.5中SO2-4、有机碳(OC)、无机碳(EC)和铁(Fe)的含量较高,分别为2.65%~10.76%,6.15%~12.6%,3.05%~10.05%和4.14%~26.78%。     

重庆市核心区黑碳气溶胶浓度特征以及影响因素分析

2013年4月至2014年2月期间利用重庆市大气超级站的黑碳气溶胶(black carbon,BC)、气态污染物(SO2、NOx和O3)和颗粒物观测数据,分析了重庆市BC浓度的变化特征及与能见度、颗粒物以及SO2、NOx和O3气态污染物的相关性。观测期间BC年日均值为(4.86±2.37)μg/m3,浓度范围为1.32~11.54μg/m3。秋冬季BC日均浓度及相对偏差比春夏季高。BC和能见度呈负相关性。4个季度的BC与PM10、PM2.5和PM1日均值显著正相关,相关系数最小在夏季,最大在秋季。BC与O3日均值呈负相关性。BC与SO2,NOx日均值显著正相关,表明重庆市BC与SO2,NOx来源相近,即为燃煤和机动车尾气排放。     

燃煤电厂烟气中颗粒物粒径分布特征研究

采用冲击式尘粒分级仪对某燃煤电厂1、3机组静电除尘器进、出口烟气进行监测,分析了烟气中颗粒物排放规律和静电除尘器对不同粒径颗粒物的去除率.结果表明,除尘前烟气中以大粒径颗粒物为主,小粒径颗粒物含量相对较低.静电除尘器对不同粒径颗粒物的去除率差别较大,1、3机组的静电除尘器对平均粒径(d50)≥3.56 μm的颗粒物的去除率均达到99.99%,对d50为1.01 μm的颗粒物的去除率则分别为92.75%、95.69%.除尘后烟气中PM2.5和PM10所占比例迅速增加,燃煤电厂排放的烟气中颗粒物以PM2.5为主.     

冬季关中城市及农村颗粒物的污染特征

为比较冬季城市和农村大气颗粒物浓度及化学组分等特征,本文分别采集分析了西安市区、安康农村冬季大气PM2.5颗粒物与PM0.1颗粒物。分析结果表明:两地大气中PM2.5日均浓度均超过国家二级标准(75μg·m~(-3)),空气质量不容乐观;其中农村样品中PM0.1颗粒物约占PM2.5颗粒物浓度的36.8%左右;所有颗粒物中有机碳远高于无机碳组分,而市区大气颗粒物中多环芳烃浓度显著高于农村浓度,说明城市空气中来源于机动车尾气的污染较为严重;从颗粒物粒径分布特征来看,粒径为0.300~0.374μm颗粒物具有最高数浓度和比表面积浓度,粒径为0.374~0.465μm的颗粒物具有最高质量浓度;由于农村污染源较为单一,安康样品颗粒物浓度受燃煤和油烟的影响较大。此外,由于受燃煤机动车排放影响,西安大气中PM0.1颗粒物中水溶性离子主要为NO_3~-与SO24,而安康大气PM0.1颗粒物中水溶性离子主要以SO_4~(2-)与Ca2+为主,PM2.5颗粒物中水溶性离子以NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+为主,这与农村环境中使用燃煤、农田灌溉、家畜喂养以及有机质降解等有关。     

燃煤工业锅炉PM2.5排放规律

当前我国工业锅炉中最主要应用炉型为链条炉,是大气污染物排放的重要污染源之一。本研究利用基于荷电低压捕集器(ELPI)的颗粒物排放稀释系统,选取5台典型链条燃煤工业锅炉,对其除尘器的进口、出口和脱硫后3处进行细微颗粒物(PM2.5)的现场测试。粒径分布结果表明,粒数浓度较多在0.04~0.3μm范围内,质量浓度分布在0.08~0.25μm范围内呈单峰上升形态。除尘装置对PM2.5的捕集效率在50%左右,除尘效果较差;脱硫后有些级的颗粒物浓度不降反升。目前环境日趋恶劣,燃煤工业锅炉作为PM2.5的重要排放源,将是今后重点控制对象。     

西安采暖期PM2.5及其水溶性无机离子的时段分布特征

为了探讨西安市采暖期大气颗粒物PM2.5及其水溶性无机成分的污染水平,于2010年1月4日—2月1日按一天8个时段(每个时段3 h)连续采集PM2.5样品四周,每周更换一次滤膜。结果显示,西安市采暖期PM2.5的质量浓度时段差异较大,呈现明显的双峰分布特征:21:00—24:00时段(147.516μg/m3)和09:00—12:00时段(141.678μg/m3)。4种被测水溶性无机组分总浓度为39.801μg/m3,占PM2.5总浓度的30.5%。SO24-和NO3-是最主要组分,占到4种无机组分的86.2%。各离子间相关分析显示,Cl-只与NO3-有较强的相关性,表明机动车尾气对Cl-有较大的贡献。SO24-和NO3-时段分布规律较为相似,与PM2.5浓度的时段分布特征相反:在PM2.5污染最轻的15:00—18:00时段,SO24-和NO3-的相对含量达到一天中的最高浓度时段,而在PM2.5双峰时段,它们的含量有所降低。     

珠三角地区大气PM_(2.5)理化特性季节规律与成因

基于珠三角大气超级站2013年8月至2014年3月PM2.5、PM2.5中主要水溶性无机离子组分及其重要气态前体物等参数的逐时在线监测结果,揭示当地大气PM2.5中二次无机组分与其气态前体物的相互作用,以及PM2.5理化特性与成因的季节差异。结果表明,观测期间,PM2.5、PM10的年平均质量浓度分别为64.2、105.1μg/m3,PM2.5在PM10中所占比例(PM2.5/PM10)平均为61.1%。SO2-4、NO-3、NH+4的年平均质量浓度分别为16.6、9.0、10.2μg/m3,3者之和(SNA)占PM2.5的比例(SNA/PM2.5)平均为55.8%,体现了二次转化对珠三角地区PM2.5污染的重要影响;不同季节,SNA/PM2.5为46.0%~64.3%,夏季最低,冬季最高,其中SO2-4、NH+4对PM2.5的贡献相对稳定,NO-3贡献的季节差异较大;秋、冬季各项观测参数浓度的日变化规律相对明显,夏季除HNO3和NH3外,多项观测参数在低浓度水平波动,日变化规律不明显;珠三角大气中具有足量气态NH3以中和硫酸盐和硝酸盐,PM2.5中NH+4、SO2-4、NO-3主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在;本研究站点夏季的硫氧化率和氮氧化率均高于广州市,这充分体现了该站点的区域性特征。     

天津冬季PM2.5与PM10中有机碳、元素碳的污染特征

研究了天津冬季PM2.5和PM10中碳成分的污染特征.结果表明,天津冬季PM2.5和PM10的平均质量浓度分别为(124.4±60.9)、(224.6±131.2)μg/m3;总碳(TC)、有机碳(OC)与元素碳(EC)在PM2.5中的平均质量分数比在PM10中分别高出5.0%、3.6%、1.2%;PM2.5中OC、EC的相关系数较高,为0.95,表明OC、EC的来源相对简单,可能主要反应了燃煤和机动车尾气的贡献.OC/EC的平均值在PM2.5和PM10中分别为3.9、4.9.次生有机碳(SOC)在PM2.55和PM10中的平均质量浓度分别为14.9、23.4/μg/m3,分别占OC的48.5%(质量分数,下同)、49.8%,OC/EC较高可能主要与直接排放源有关;PM2.5中的OC1与OC2的比例明显高于PM10,而聚合碳(OPC)的比例又低于PM10,同时PM2.5与PM10中的EC1含量均较高,表明天津冬季燃煤取暖和机动车尾气是重要的污染源.     

湿式电除尘器的高压恒流源供电及其能效分析

湿式电除尘器电场的放电状态变化大、干扰因素多,尤其是导电玻璃钢阳极管内壁材料的特殊性,必须尽量减少火花放电,防止电极灼伤甚至起火,保证设备安全、稳定运行。为了深入研究湿式电除尘器的电源供电特性及污染物脱除性能,搭建了湿式电除尘器实验系统,并开展不同类型电源的对比实验。实验结果表明:湿式电除尘器喷淋系统开启,工频恒流源运行相对平稳,出口烟尘浓度变化不大,但恒压源则存在一个电源参数振荡区,出口烟尘浓度增加了约147%,因此,湿式电除尘器应优先考虑抗干扰能力强的恒流源;高频恒流源的运行参数更高,污染物脱除性能更强,与工频相比,高频恒流源不同供电电耗时烟尘、SO_3的减排幅度分别为46.30%～78.69%、42.86%～66.67%。通过对实际工程项目的深度测试及节能优化实验,定量分析了湿式电除尘器的比电耗与污染物脱除性能关系。工程实践表明:随机组负荷的降低,湿式电除尘器的污染物脱除性能有所提升,但高压供电比电耗也大幅增加,从满负荷到50%负荷,比电耗从2.41×10~(-4) kWh·m~(-3)升至4.57×10~(-4) kWh·m~(-3),有较大的节能空间;经节能优化,控制湿式电除尘器出口烟尘浓度在4～5 mg·m~(-3),50%负荷的比电耗下降达84.68%。根据该节能优化思路,对其他3个工程项目实施运行优化,控制烟尘排放浓度在4.5 mg·m~(-3)以内,比电耗下降幅度分别为32.65%、27.15%、41.64%。以上研究结果可为后续湿式电除尘器的性能提升及节能优化提供参考。     

不对称街谷内PM_(2.5)浓度垂直分布特征及成因

当前细颗粒物PM2.5已成为城市环境的主要污染物,研究城市不对称街谷内PM2.5浓度的垂直分布特征,对居民日常生活与健康出行有现实意义。实验选取2013年3个不同阶段对高度在1~35 m范围的街谷进行PM2.5浓度监测,同时引用街谷内流场模型与浓度场模型,对PM2.5浓度垂直分布特征及成因进行探究。结果表明,不对称街谷受大气对流、风速、风向影响,街谷内细颗粒物存在不均匀分布特点,在较高侧随着壁面高度的增加PM2.5浓度大体呈"S"型曲线变化。同时在同一阶段监测的4天中街谷内PM2.5浓度分布特征大体一致,而阶段之间差异明显;街谷内PM2.5浓度垂直分布的最高浓度差出现在阶段1,高达75μg/m3,阶段2与阶段3浓度差相对减弱,仅在20~30μg/m3之间。通过阶段2与阶段3对比可知,北京冬季供暖燃煤对大气细颗粒物的贡献较大,导致颗粒物浓度偏高;而非采暖期气温回升,大气对流作用较强,有助于大气颗粒物扩散,因而街谷内PM2.5污染程度相对较低。     

国际PM2.5排放标准及其实施情况比较分析

对主要国际组织和部分国家的PM2.5排放标准及其实施情况进行了比较和分析.结果表明,世界卫生组织(WHO)和欧盟、美国、加拿大、澳大利亚、日本等均已制定了PM2.5排放标准；墨西哥和印度等发展中国家制定了PM2.5排放标准,中国也制定了PM2.5排放标准,但还未正式发布.WHO除制定了PM2.5的日均浓度限值和年均浓度限值外,还设立3个过渡时期目标值.发达国家制定的PM2.5日均浓度限值比较一致(在25～35 /μg/m3),低于发展中国家(墨西哥和印度)制定的限值标准.发达国家中澳大利亚制定的PM2.5排放标准最为严格,而日本制定的PM2.5排放标准在亚洲最为严格.WHO、欧盟、美国、加拿大和印度还规定了PM2.5的达标判断要求,各要求有所差异,而中国还未规定PM2.5达标的判断要求.美国制定了PM2.5排放标准的详细实施计划,中国拟发布的PM2.5排放标准也将分期实行.     

广州市燃煤电厂PM_(2.5)扩散模拟及控制策略研究

近年来广州市的雾霾天气频发,能见度大幅降低,燃煤电厂排放的PM2.5被认为是重要的影响因子之一。基于稳态高斯高架连续点源模型在不利于大气扩散的气象条件下,对广州市周边31个燃煤电厂的颗粒物污染扩散进行模拟。结果表明:当东南风、南风、东风为主导风向时,装机容量较大的红海湾、平海、妈湾、铜鼓、沙角C、珠海A等燃煤电厂均在广州的上风向地区,这些燃煤电厂排放的PM2.5会增加广州城区PM2.5浓度。同时,根据PM2.5贡献率调整发电系数,对燃煤电厂的发电运行进行管理,为未来有效控制PM2.5浓度提供了新思路。     

成都市餐饮源大气污染物排放清单研究

为全面、准确地获得成都市餐饮源大气污染物排放清单,针对成都市社会餐饮、家庭餐饮和食堂餐饮分别选择监测对象进行细颗粒物(PM2.5)、非甲烷总烃(NMHCs)、油烟、氮氧化物(NOx)、SO2和CO 6种大气污染物排放浓度监测.分别按照用油量、就餐人次和灶头风量3种核算依据计算了6种大气污染物的排放因子,并计算成都市餐饮...     

温湿电场对PM2.5及SO3的脱除性能

为深入研究温湿电场对PM_(2.5)及SO_3的脱除性能,采用实验室研究、工程调研或实测相结合的手段,系统分析了湿式电除尘器(WESP)对PM_(2.5)及SO_3的脱除规律,尤其是高SO_3浓度对湿式电除尘器性能的影响及其应对措施。实验研究发现:电源电压分别为35、45、55 kV时,湿式电除尘器对总尘、PM_(2.5)和SO_3的脱除效率分别为60.8%、75.2%、82.4%,53.7%、67.1%、76.8%和43.4%、58.6%、72.7%;随着电压的增加,各粒径段颗粒的分级脱除效率均有明显提升,但0.1～1μm提升最为明显;鉴于烟尘的吸附及SO_3的调质作用,烟尘和SO_3两者有一定的相互促进脱除作用,但SO_3浓度过高,容易在放电极线周围形成高密度的空间电荷,导致电晕电流降低,除尘效率下降;针对高浓度的SO_3,采用降温方式,可有效提高湿电场的烟尘及SO_3脱除性能。工程实测发现:单独使用湿式电除尘器或是与其他相关技术耦合应用,均对烟尘及SO_3有较高的脱除效率;湿式电除尘器对烟尘及SO_3脱除效率分别为63.5%～88.3%、65.1%～71.9%,与湿法脱硫耦合使用,效率分别达82.1%、86.1%,与相变凝聚器(PCA)耦合使用,效率分别达92.3%、90.1%。上述研究可为湿式电除尘器的宽范围、多场合应用提供参考。     

循环流化床锅炉排放颗粒物中水溶性离子研究

利用颗粒物采样系统采集了3台循环流化床锅炉(分别为CFB(a)、CFB(b)和CFB(c))排放烟气中的颗粒物,对其水溶性离子进行了分析。结果表明:(1)CFB(a)、CFB(b)、CFB(c)的PM_(10)质量浓度分别为29.71、3.38、23.40mg/m~3,PM_(2.5)质量浓度分别为4.32、2.17、1.78mg/m~3,PM_1质量浓度分别为0.05、0.68、0.04mg/m~3;(2)3台CFB的PM_(10)中水溶性总离子质量分数基本相同,但CFB(b)的PM_(2.5)和PM_1中水溶性总离子质量分数高于CFB(a)和CFB(c);(3)CFB(a)和CFB(c)的颗粒物中以Ca~(2+)和SO_4~(2-)为特征离子,CFB(b)的颗粒物中以Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)为特征离子;(4)3台CFB的颗粒物中水溶性离子大都呈现双模态粒径分布,包括超细粒子模态和粗粒子模态。     

PM_(2.5)手工标准方法与自动监测法比对分析

选取金华、衢州、温州、丽水、宁波、杭州6个城市开展PM2.5手工标准方法和自动监测法比对实验,并用相关性和相对偏差两个指标对比对结果进行分析和评价。结果表明:(1)2013年6个采样城市采集的PM2.5手工和自动监测值均具有较好的相关性(相关系数均在0.95以上),截距均在-0.010~0.010mg/m3,但斜率相差较大(衢州和丽水在0.90以上;金华、温州和杭州在0.85~0.90;宁波在0.80以下)。(2)2013年6个城市采集的PM2.5手工和自动监测值的相对偏差为-34.2%~36.5%;PM2.5手工和自动监测值相对偏差在±15%范围内的数据占总数据量的82.6%;负偏差数据占总数据量的80.0%。(3)PM2.5手工标准方法和自动监测法的比对差异与地域、季节和PM2.5浓度等条件有关。总体上,不同地区PM2.5手工与自动监测值相对偏差绝对值(︱RD︱)年平均值为衢州丽水金华宁波温州杭州;春季PM2.5手工与自动监测值︱RD︱平均值高于夏季,秋季高于冬季;各采样城市PM2.5手工和自动监测值︱RD︱平均值在高质量浓度(PM2.5手工监测值(ρ1)0.150mg/m3)下最小,中质量浓度(0.050≤ρ1≤0.150mg/m3)下最大,低质量浓度(ρ10.050mg/m3)下介于两者之间。     

石家庄市夏季道路交通扬尘排放特征研究

利用石家庄市快速路、主干道、次干道、支路共8条道路上布设的降尘缸,收集夏季道路交通扬尘并进行样品筛分、称重、粒径分析及碳分析。结果表明:(1)2.5~10.0μm粒径颗粒物含量最高,其次为10.0~30.0μm,0~2.5μm最少。相同类型道路南侧、西侧细颗粒物多,而北侧、东侧大颗粒物相对多,原因与道路两侧车流量和周围环境有关。2.5~10.0μm颗粒物更易在2.5 m处富集,而10.0~30.0μm颗粒物在1.5 m处容易富集。(2)PM_(2.5)比PM10更易富集碳。快速路PM_(2.5)中总碳(TC)、有机碳(OC)高,元素碳(EC)低。快速路和主干道2.5 m处PM10更易富集碳,次干道和支路则更易在1.5 m处富集。(3)研究区道路扬尘PM_(2.5)和PM10中碳组分的主要来源为汽油车尾气和燃煤排放,少部分为生物质燃烧。     

南昌市秋季大气PM_(2.5)浓度及化学组分特征分析

2013年秋季在南昌市6个空气自动站点连续采集了10d的大气PM2.5样品,对采集的样品进行无机元素、有机碳、元素碳和水溶性离子等组分的分析。结果表明,监测期间南昌市PM2.5均值都低于《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值(75μg/m3)。南昌市大气PM2.5主要组成元素为S、Si、Ca、Al、Fe、Na和Mg,说明城市扬尘、建筑水泥尘和燃煤尘等源类贡献率高;SO2-4、NO-3和NH+4是最主要的水溶性离子,NO-3与SO2-4浓度比为0.63,说明相比于固定源,以机动车排放为代表的流动源对南昌市大气PM2.5浓度影响更大;有机碳/元素碳(质量比)为2.9,说明南昌市有显著的二次有机碳生成。