湿式电除尘器性能测试方法研究

湿式电除尘器是燃煤电厂烟尘超低排放的主流除尘技术之一。针对湿式电除尘器的测试特点,提出了测试工况、测孔位置、测孔尺寸及采样点布置等相关要求,并分别对颗粒物、PM_(2.5)、SO_3等开展测试研究,给出了科学的测试方法:针对颗粒物,基于烟道内、烟道外两种采样方法,过滤装置内可配置滤膜或滤筒,应开展空白试验,当浓度较低时应采用一体化采样头;针对PM_(2.5),建议采用重量法(撞击器法)作为基准方法;针对SO_3,可采用冷凝法进行采样,当浓度较低时,建议采用冷凝法与吸收法相结合的手段。并基于此开展了现场实测,为国标《湿式电除尘器性能测试方法》的研制提供了技术及数据支撑,满足了燃煤电厂烟气超低排放测试的迫切需求。     

燃煤电厂区域颗粒物及颗粒物汞分布特征研究

对东南沿海平原地区某燃煤电厂不同方位距离的9个采样点进行为期9个月的大气颗粒物采集,以PM_2.5、PM₁₀为对象,研究了颗粒物与颗粒物汞的时空分布,探讨了燃煤电厂排放对周边大气颗粒物与颗粒物汞分布的影响.结果表明：①本研究区PM_2.5平均浓度为78.10 μg·m^-3,其中颗粒物汞平均浓度为294.88 pg·m^-3;PM₁₀平均浓度为114.48 μg·m^-3,其中颗粒物汞平均浓度为363.41 pg·m^-3,均高于海内外众多城市.②冬季颗粒物、碳组分及颗粒物汞的浓度远高于春、夏、秋三季,冬季燃煤量大、逆温等气象因素及远距离污染物传输均造成当地冬季颗粒物累积.③大气颗粒物汞浓度随距电厂距离的增加先增加后降低,最大浓度范围为电厂W-NW方向1.3~2.5 km处.④各采样点均受到多种污染源共同影响,以燃煤尘为主,餐饮油烟、机动车尾气、生物质燃烧和扬尘次之,燃煤电厂对周边区域环境大气可吸入颗粒物主要影响区域为W-NW方向1.3~2.5 km.     

固定污染源可凝结颗粒物测量方法

随着燃煤电厂以及钢铁等非电行业超低排放改造的进行,固定污染源可过滤颗粒物(FPM)排放浓度逐渐降低,可凝结颗粒物(CPM)的排放逐步引起关注.然而目前对CPM的认识不足,尚没有国际统一的标准测量方法.本研究分析了可用于固定源CPM测量的3种方法,包括冷凝法、稀释间接法和稀释直接法,并在燃煤电厂、钢铁焦化厂和钢铁烧结厂等固定源进行了CPM现场测量.结果表明,8个电厂和钢铁厂冷凝法测得的CPM质量浓度均显著高于稀释间接法和稀释直接法测量结果.冷凝法测得的CPM中含有大量的SO_24-、Cl-等水溶性离子,其浓度显著高于稀释间接法和稀释直接法测量结果.稀释直接法测量的CPM浓度相对较低.冷凝法测量过程中由于水蒸气过饱和冷凝成水吸收SO_2和HCl等易溶于水的气体,进而显著高估了CPM实际排放浓度.稀释间接法能模拟实际大气环境中CPM的形成过程,且不存在冷凝水吸收等问题.     

超低排放高湿废气总颗粒物监测方法及燃气电厂实际测试

随着我国燃煤电厂等相关行业超低排放改造的推行,固定源排气中可过滤颗粒物(filterable particulate matter,FPM)与气态污染物的排放水平均显著降低,而可凝聚颗粒物(condensable particulate matter,CPM)的排放却日益受到关注.本研究在全面分析了国内外固定源低浓度FPM排放水平下FPM与CPM的测量方法,并在已有研究和实验探索的基础上,对FPM和CPM的监测方法进行了研究,自行开发建立了适合我国实际的超低排放高湿废气中总颗粒物(total particulate matter,TPM)的直接冷凝采样监测方法,并应用于北京市燃气电厂TPM测量.结果表明,北京市燃气电厂排气中TPM排放水平介于1.98～3.77 mg·m^-3之间,平均排放浓度为2.81 mg·m^-3;而FPM的平均排放浓度仅为0.10 mg·m^-3.燃气电厂颗粒物排放以CPM为主,占TPM的比例高达93.8%～99.2%,平均占比为97.0%; FPM占TPM的比例为0.7%～6.2%,平均占比为3.0%...     

超低排放典型燃烧源颗粒物及水溶性离子排放水平与特征

研究以自行开发建立的超低排放高湿废气中总颗粒物（total particulate matter,TPM）的直接冷凝采样系统及监测方法,应用于3台北京市超低排放典型燃烧源烟气中颗粒物的排放监测.分析和评估超低排放典型燃烧源排气中颗粒物及其水溶性离子的排放水平与组成特征,探究可过滤颗粒物（filterable particulate matter,FPM）和可凝聚颗粒物（condensable particulate matter,CPM）及其水溶性离子的相互作用与影响因素.结果表明：北京市超低排放燃煤锅炉FPM基准氧含量排放浓度介于1.04~1.11mg·m^-3之间,TPM基准氧含量排放浓度介于3.82~8.69mg·m^-3之间,均满足国家超低排放颗粒物限值要求（10mg·m^-3）,燃煤电厂TPM排放浓度超过了北京市颗粒物排放标准限值要求（5 mg·m^-3）.燃煤供暖锅炉CPM及其总水溶性离子排放水平分别为3.05mg·m^-3和1.30mg·m^-3,显著低于燃煤电厂,与燃煤电厂的负荷和烟温较高有关;燃煤电厂锅炉CPM及其总水溶性离子排放浓度分别是燃煤供暖锅炉的2.2~2.4倍和1.7~2.2倍.燃气电厂TPM及其总水溶性离子排放水平分别为1.99mg·m^-3和1.44mg·m^-3,均明显低于燃煤锅炉.CPM是燃烧源排气中颗粒物的主要形式,在超低排放锅炉烟气中CPM对TPM的质量贡献显著增加,并随烟温的升高而增加,燃煤锅炉为72.6%~88.1%,燃气电厂为93.1%,且水溶性离子总量的66.1%~94.2%存在于CPM中.排气烟温显著影响颗粒物及其水溶性离子的赋存形态、脱除效率与排放水平.SO₄^2-是燃煤锅炉颗粒物的主要特征离子,排放浓度介于0.98~1.18mg·m^-3,占水溶性离子排放总量的27.7%~49.6%,来源于烟气脱硫;F^-是燃煤电厂颗粒物中又一主要特征离子,排放浓度介于1.91~2.32mg·m^-3,占水溶性离子排放总量的54.4%~56.1%,可能与燃料煤含氟量高有关;NH₄⁺是燃气电厂颗粒物的主要特征离子,排放浓度为0.92mg·m^-3,占水溶性离子排放总量的64.2%,来源于选择性催化还原法（selective catalytic reduction,SCR）脱硝过程中的NH₃逃逸,其排放浓度显著高于燃煤锅炉,可能与燃气电厂缺少其它净化设施的协同去除效应有关.     

燃煤电厂PM2.5超细颗粒物排放测试方法研究

分析了燃煤电厂PM_2.5超细颗粒物的排放特征,介绍了目前主要的PM_2.5超细颗粒物的排放测试方法。其中较为成熟的燃煤电厂PM_2.5排放测试方法主要是美国国家环境保护局(US EPA)推荐的201A,202法和国际标准化组织(ISO)发布的ISO 23210:2009法。近年来开发的稀释采样原理PM_2.5排放测试方法及ELPI法表现出良好的发展应用前景。最后结合我国燃煤电厂大气污染物减排经验提出了建议。     

我国燃煤电厂颗粒物排放特征

基于我国燃煤电厂(不含港、澳、台数据,下同)的燃烧技术及颗粒物控制技术分类,建立了燃煤电厂颗粒物排放计算方法. 利用该方法,分析了2000─2010年我国燃煤电厂颗粒物排放量及分布特征. 结果表明:我国燃煤电厂颗粒物排放量自2000年起持续增加,于2005年达到最高值(375×104 t),其中PM₁₀、PM_2.5排放量分别为237×104、129×104 t;此后逐年降低,2010年降至166×104 t,其中PM₁₀、PM_2.5排放量分别降至126×104、85×104 t. 随着静电除尘及湿法脱硫的普及,颗粒物中PM_2.5所占比例由2005年的34.3%升至2010年的51.2%. 我国燃煤电厂颗粒物排放地区分布不均衡,2010年内蒙古、山东、河南、江苏、山西和广东六省区的排放量占全国排放总量的44%. PM_2.5排放因子也因各省燃煤电厂颗粒物排放控制技术不同而产生差异,其中煤粉炉、循环流化床锅炉的PM_2.5排放因子分别为0.35~0.75、0.27~0.90 kg/t. 从机组规模影响来看,单台容量在30×104 kW以下的燃煤机组是粗颗粒(PM>10)的主要来源,而在30×104 kW以上的燃煤机组对PM_2.5排放贡献(64.6%)较大,这主要与这类燃煤机组静电除尘和湿法脱硫的安装比例高有关.      

电厂PM2．5排放现状与控制技术

大气颗粒物特别是超细颗粒物PM2．5对人体健康及环境会产生很大危害．燃煤电厂是超细颗粒物的重要排放源。本文简要阐述了燃煤电厂超细颗粒物排放的现状,并针对燃煤电厂重点介绍了超细颗粒物的排放控制技术．包括传统的除尘器加湿法脱硫设施的除尘、混合除尘控制技术、以及在传统除尘器前设置团聚预处理装置的技术等。指出了各种技术的利弊、应用现状及应用前景展望。     

燃煤锅炉烟气中细颗粒物的排放特征和控制现状

从来源解析的角度来看,燃煤锅炉是我国环境空气中细颗粒物的主要一次排放源之一。为了解和掌握我国燃煤锅炉烟气中细颗粒物的排放特征和控制现状,总结了国内外已有研究成果中燃煤锅炉烟气细颗粒物的粒径谱分布特征、组分特征、排放形式及可能的影响因素;综述了目前我国除尘装置对燃煤锅炉烟气中细颗粒物的去除率及其针对性的技术改进状况;对近年来国内外固定污染源排放的管理现状以及细颗粒物的采样方法进行了归纳总结。针对目前研究和管理过程中存在的不足,提出以下建议:1)从源头控制的角度对燃煤锅炉产生和排放的细颗粒物粒径分布及形成机制进一步加强研究,将减少燃煤锅炉一次可凝结颗粒物和二次细颗粒物前驱物的排放作为今后的研究目标;2)加强区域性燃煤锅炉烟气细颗粒物组分特征的研究;3)加快高效除尘技术的发展,尤其应大力发展工业燃煤锅炉经济实用细颗粒物控制技术;4)对细颗粒物和超细颗粒物粒数浓度的研究和管理政策给予足够的重视;5)建议相关管理部门制订合理的固定污染源细颗粒物标准采样方法和排放限值。     

燃煤电厂细颗粒物排放粒径分布特征

目前细颗粒物区域污染已成为普遍现象,控制燃煤电厂细颗粒物的排放是控制大气中细颗粒物的重要途径之一,而了解燃煤电厂细颗粒物的排放粒径分布及其形成的可能原因和影响因素显得尤为重要.针对浙江某电厂660 MW燃煤机组,在120、100、90和85℃四种不同运行工况下,采用Dekati ELPI+对电除尘器入口和出口以及烟囱60 m横断面处烟尘进行多平台同步采样测试,以研究该电厂所排放细颗粒物的粒径分布特征、不同工况下细颗粒物的排放浓度及其变化规律.结果表明:① 不同工况下,电除尘器出口和烟囱60 m横断面处颗粒物数浓度都主要集中在亚微米态（粒径 < 1 μm）,并随粒径增大而数浓度快速减小.② 随着烟冷器出口烟气温度的降低,烟气经过除尘装置后,无论是颗粒数浓度还是质量浓度均有一定程度的下降,但当烟气温度降至90℃时,继续降温对电除尘器除尘效果的影响基本趋于恒定.③ 无论燃用设计煤还是校验煤,当烟冷器出口烟气温度相对较低时,经脱硫后积聚模态颗粒物质量浓度较除尘后有明显增加;而烟气温度较高时,呈现出脱硫后较除尘后粗模态颗粒物质量浓度增长的现象.④ 当原烟气稀释倍数从7倍增至10倍时,6~27 nm粒径段颗粒物数浓度呈指数倍增长,说明稀释过程主要影响纳米级颗粒物的数浓度.⑤ 燃用设计煤,烟冷器出口烟气温度90℃时,电除尘器对PM₁的去除效果最明显为63.9%~99.8%,可见降低电除尘器入口运行烟温,可促进其对亚微米态颗粒物的捕集率.      

测量固定源可凝结颗粒物的稀释间接法及系统

固定源排放的可凝结颗粒物（CPM）已引起广泛关注,但我国尚没有标准测量方法.本研究报道了可用于固定源可凝结颗粒物测量的稀释间接法,并开发了基于单旋风切割头的测量系统,提高了可凝结颗粒物测量的准确性及测量仪器的便携性.在常温和烟气温度下旋风切割头的颗粒物分离效率均满足国际标准对切割头分离效率的要求.基于燃煤电厂等固定源现场评测结果和测量系统适用性的考量,建议稀释间接法及测量系统的关键运行参数如下：稀释比为10∶1,停留时间为10 s,稀释后的烟气温度≤30℃,相对湿度≤70%.用所研发的稀释间接法测量系统对燃煤电厂、钢铁厂烧结机机头和钢铁焦化厂总排口可凝结颗粒物进行了测试,结果表明,燃煤电厂总排口CPM平均浓度为（0.8±0.3）mg·m^-3,钢铁厂烧结机机头总排口CPM平均浓度为（6.2±1.7）mg·m^-3,钢铁焦化厂总排口CPM平均浓度为（1.2±0.8）mg·m^-3.     

典型的固定源排放可凝结颗粒物中无机组分研究

近年来我国各类典型固定源排放可过滤颗粒物（Filterable Particulate Matter,FPM）的水平已经明显降低,然而固定源可凝结颗粒物（Condensable Particulate Matter,CPM）的排放水平却逐渐引起人们的关注和重视.因此研究不同类型固定源CPM的排放特征对进一步了解和控制固定源颗粒物的排放具有重要意义.本研究根据美国EPA Method 202搭建了一套CPM的采样装置,对5个不同固定源排放的CPM进行了采样.实验结果表明在两个燃煤电厂、一个烧结厂和两个垃圾焚烧厂中,CPM的排放浓度分别为 7.65、26.00、28.89、6.82和5.53 mg·m^-3,无机组分在CPM中的占比分别为69%、62%、43%、62%和71%.其中SO₄^2-是燃煤电厂和烧结厂排放CPM中最主要的水溶性离子,占总离子的67%以上.Cl^-是垃圾焚烧厂排放CPM中最主要的水溶性离子,占总离子的37%以上.K、Ca、Na、Fe、Mg和Al等元素在各类固定源CPM排放的总元素中占比较高,大约在80%以上.此外,在燃煤电厂和烧结厂排放CPM中的未知组分比例大约在20%以上,说明现阶段我们对CPM组成成分的研究还有限,未来应当继续探索研究.     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

西安城区燃煤锅炉颗粒物排放特征研究

针对西安市雾霾频发,在集中供热期利用冷凝法收集了5台燃煤锅炉排放的湿烟气中的冷凝液,分析了湿烟气中颗粒物的排放特征。实验结果表明:5台锅炉排放的烟气中可溶性盐的浓度为0. 92～10. 59 mg/m3,不溶性颗粒物浓度为0. 46～6. 31 mg/m3,供热燃煤锅炉的可溶性盐和不溶性颗粒物的排放量明显高于电厂燃煤锅炉。水溶性盐中主要成分含有SO2-4、NH+4、Cl-以及Ca2+,其中SO2-4含量最高,质量分数为55. 69%～66. 84%。根据现场测试结果和西安城区燃煤锅炉的燃煤量推算:当静风天气持续48 h时,分别以300,500 m的空间高度为基准,计算得出燃煤锅炉排放的可溶性盐对西安城区大气中颗粒物浓度的贡献量分别为6. 6,3. 96μg/m3。     

燃煤电厂和钢铁厂烧结烟气有色烟羽排放特征与管控建议

超低排放改造后,电力和钢铁行业常规大气污染物排放量大幅削减,非常规污染物及有色烟羽问题逐步引起关注,视觉污染及“脱白”问题一时成为讨论的焦点。基于国内外相关标准方法,对3家燃煤电厂和2家钢铁厂烧结机机头烟气总排口处的SO₃、NH₃、可过滤颗粒物(FPM)和可凝结颗粒物(CPM)的排放水平进行测试,评估超低排放实施效果和有色烟羽治理的可行性。结果表明,3家燃煤电厂和2家钢铁厂烧结烟气SO₃、NH₃和FPM的排放浓度分别为0.11～1.61,0.02～1.66,0.81～5.76 mg/Nm³,均处于较低水平,其中FPM排放浓度均能够满足超低排放要求,实施烟气“脱白”改造后SO₃和NH₃排放浓度与同行业相比均有显著下降,但减排效果较为有限。3家燃煤电厂和2家钢铁厂烧结烟气中CPM排放浓度分别为3.39～4.82,26.6～29.1 mg/Nm³,其中钢铁厂CPM排放浓度处于较高水平,约为颗粒物超低排放限值的3倍,CP...     

燃煤电厂颗粒物超低排放技术路线选择

与SO₂和NO_x超低排放技术不同,颗粒物超低排放是多个处理环节共同作用的结果,是一个系统工程,需同时考虑一次除尘和二次除尘技术的适用性和有效性。随着燃煤电厂除尘技术和协同除尘新技术的发展及推广应用,目前我国燃煤电厂实现颗粒物超低排放的技术路线出现多元化,在过去依赖湿式电除尘做为二次除尘技术的超低排放技术路线基础上,还出现了以湿法脱硫协同除尘做为二次除尘和以超净电袋复合除尘为基础不依赖二次除尘的超低排放技术路线。在分析一次除尘和二次除尘技术的发展与应用现状、效果与适用性等基础上,提出燃煤电厂颗粒物超低排放技术路线选择方法。     

固定源稀释通道的设计和外场测试研究

为研究固定源产生的颗粒物的污染情况,自行设计了固定源稀释通道采样装置以便模拟颗粒物在大气中的稀释扩散过程.该装置采用不同尺寸的采样嘴,以保证对烟道内的颗粒物等速采样,采样烟气与洁净空气在稀释腔内混合,腔内雷诺数典型值可以达到10000,保证了采样烟气和洁净空气能够稀释混合均匀.颗粒物在停留室中的停留时间达到90s,保证了颗粒物有足够的时间长大成核.将该装置应用于国内的9个燃煤、燃油固定源,取得了颗粒物的质量浓度、OC、EC组成、排放因子等数据.     

燃煤电站用高气速电除雾器的研制

本文介绍了湿式电除雾器的工作原理,湿式电除雾器可有效控制燃煤烟气中的SO3、气溶胶、微细颗粒物、重金属汞等污染物。从燃煤电厂大烟气量的特点出发,论述了高气速电除雾器及关键部件,如导电玻璃钢沉淀极、电晕极及阴极框架等的研制。最后通过工程实例验证了高气速电除雾器在燃煤电厂应用中的显著效果,能满足国家对燃煤电厂提出的低排放要求。高气速电除雾器在我国的燃煤电厂中的推广运用是可以预见的。     

燃煤锅炉烟气可凝结颗粒物研究进展

可凝结颗粒物(CPM)是指在固定污染源排气中在采样位置处为气态、离开烟道后在环境状况下降温数秒内凝结为液态或固态的一类颗粒物。采取过滤-捕集-烘干称重的方式测定固定源的颗粒物浓度,无法对气态CPM进行有效捕集而逃脱监测,导致固定污染源排放清单不完善。为了减少固定污染源CPM的排放,并准确地评估固定污染源对大气环境的影响,国内外学者对CPM测试方法、排放特征及转化机理进行了研究,使得CPM逐渐成为研究热点。该文从CPM问题的由来、其测试方法问题及采样装置的改进等方面入手,总结多种固定污染源CPM的量级和成分谱,描述燃煤电厂CPM排放特征及转化机理,并指出当前研究存在的问题,明确下一步研究方向。     

燃煤电厂可凝结颗粒物的测试与排放

建立了固定源可凝结颗粒物(condensable particulate matter,CPM)采样-分析方法,开发了CPM采样配件,与EPA Method202方法进行比对后应用于燃煤电厂.结果表明燃煤电厂CPM排放均值为(21.2±3.5)mg·m-3,同步使用国标方法测得的FPM为(20.6±10.0)mg·m-3;高效除尘器可有效降低FPM的排放水平,但对CPM无太大影响.高效除尘改造后CPM对TPM的贡献将有所提高,应引起足够的重视.CPM中冷凝液贡献了68%,滤膜为32%,有机组分较少,为1%.