湿式电除尘器对烟气中颗粒物的去除特性

当前,中国以PM2.5为代表的灰霾污染形势依然严峻,采取更为严格的措施进一步降低燃煤电厂等重点大气污染源排放已成必然趋势。湿式电除尘器(WESP)由于具有去除PM2.5等细颗粒物的能力而被越来越多的电厂选用。对上海长兴岛第二发电厂烟气中可过滤颗粒物(FPM)、可凝结颗粒物(CPM)、SO3、液滴等关键指标进行了测试分析。结果表明,在湿式电除尘器停运和运行时,烟囱中总颗粒物(TPM)排放浓度分别为30.31 mg/m3和15.74 mg/m3,FPM排放浓度分别为20.31 mg/m3和6.09 mg/m3,PM2.5排放浓度分别为4.06 mg/m3和2.50 mg/m3,CPM分别占TPM的33%和61%,SO3排放浓度分别为4.51 mg/m3和3.06 mg/m3,液滴排放浓度分别为114 mg/m3和102 mg/m3。测试证明,湿式电除尘器的投运对颗粒物和液滴的去除均有明显效果。     

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.     

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。     

生物质锅炉烟气中PM-VOCs一体化脱除装置的设计

针对生物质成型燃料锅炉烟气中的颗粒物(PM)和挥发性有机物(VOCs)排放浓度高的问题,采用布袋除尘技术与生物炭吸附技术相结合的工艺技术,集成通风直接冷却技术,设计了颗粒物和挥发性有机物一体化脱除装置,并开展了脱除效果验证实验。结果表明:装置对颗粒物去除率87.8%～90.7%,VOCs去除率69.1%～72.0%,颗粒物和VOCs的排放浓度远低于《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014),表明该装置对生物质锅炉烟气中的颗粒物和VOCs具有较好的脱除效果,研究可为生物质成型燃料锅炉烟气净化工艺提供技术支撑。     

降温凝膜影响颗粒物脱除特性的实验研究

为了探究降温凝膜对颗粒物脱除特性的影响,采用电称低压冲击器对模拟烟气(过饱和湿烟气)在静电除尘器前后的颗粒物进行在线监测和分析,得到颗粒物浓度及粒径分布特征,研究了不同降温幅度下凝结相变对颗粒物脱除特性的影响,并着重关注细颗粒物。研究结果表明:降温幅度增大,细颗粒物核化凝结长大,发生凝并、团聚,粒径明显变大;降温凝膜后,静电除尘器对细颗粒物脱除效果明显增强;降温5℃与降温0℃时对比,PM10的质量脱除效率提高约30百分点。降温幅度为4℃时,PM2.5的质量总脱除效率和数量总脱除效率分别已达到73.09%、67.44%。考虑到降温成本,实际应用中,降温幅度选择4℃为宜。     

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。     

烟气参数对细颗粒湍流聚并的影响

细颗粒湍流聚并技术是控制燃煤烟气中细颗粒排放的有效措施之一。为了研究烟气参数对湍流聚并效果的影响,在一种细颗粒湍流聚并器中分别对烟气流速、烟气温度、颗粒物浓度以及烟气含湿量进行实验测试。结果表明:烟气流速能显著增大聚并器内湍流强度,提高飞灰颗粒的聚并效率,烟气流速为16 m·s-1时,PM2.5聚并效率为44.51%;烟气温度在酸露点以上时,其对飞灰颗粒聚并效率的促进作用有限;颗粒物浓度越大,则烟道内单位体积的颗粒物数量越多,从而增加了颗粒间的碰撞概率,飞灰颗粒聚并效率明显提高,颗粒物浓度为35 mg·L~(-1)时,PM2.5的聚并效率达到52.48%;烟气含湿量较低时对飞灰颗粒聚并过程影响不大。     

燃煤电厂SO3排放特征及其脱除技术

通过现场实测和文献调研相结合的方式,对目前燃煤电厂SO_3排放特征进行较全面的表征,排放浓度为0.3～22.7 mg·m~(-3),按10 mg·m~(-3)和5 mg·m~(-3)排放限值考核,达标率分别为89.8%、66.7%。对现有除尘、脱硫设备及新技术的SO_3脱除能力进行定量分析,常规电除尘器对SO_3脱除率仅为10%～20%;低低温电除尘技术可达95%以上;电袋复合除尘器可达80%以上;常规石灰石石膏湿法脱硫技术多在30%～60%,采用旋汇耦合、双托盘等技术后,SO_3脱除率可达90%以上;金属板式湿式电除尘器多在50%～80%,导电玻钢管式湿式电除尘器多在60%～90%;碱基干粉或溶液喷射技术均可达到80%以上的SO_3脱除效果;烟气冷凝相变凝聚技术在消除有色烟羽的同时,也具有一定的SO_3脱除效果。根据不同SO_3脱除技术对比结果,碱基喷射技术不仅可以实现较高SO_3脱除效果,还可有效解决空预器的腐蚀、堵塞等问题,将是未来解决高浓度SO_3问题的主流技术方向。     

基于实测的燃煤电厂烟气协同控制技术对SO_3去除效果的研究

选取国内10台典型燃煤电厂发电机组,对其主要烟气控制设备进出口SO_3浓度进行实测。结果发现,选择性催化还原(SCR)反应器的主要功能是脱硝,而低低温电除尘器、湿法脱硫装置和湿式静电除尘器具有很好的脱硫效果。实测得到某典型发电机组负荷率分别为75%、100%的工况下,SO_3综合脱除率可达89.67%、93.98%。因此,SCR反应器/低低温电除尘器/湿法脱硫装置/湿式静电除尘器联用是良好的脱硫脱硝烟气协同控制技术。     

管式湿式电除尘器气流分布的组织与优化

管式湿式电除尘器可看作由多个线管式电除尘器并联组成,若各电除尘器之间处理烟气流量偏差过大,将导致湿式电除尘器总的除尘效率下降。采用CFD数值模拟技术,对某热力公司116 MW锅炉配套管式湿式电除尘器的内部气流分布进行研究分析,并对气流分布进行组织与优化。在电场进口断面气流速度分布满足相对均方根指标要求的基础上,将各单管处理烟气流量偏差控制在一定范围之内,以保障湿式电除尘器达到规定的排放要求。现场测试结果表明,出口粉尘浓度满足项目技术规范规定的排放要求,数值模拟结果可指导管式湿式电除尘器设计。     

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。     

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。     

低低温电除尘技术对PM2.5及SO3的脱除性能

为了较全面地表征低低温电除尘技术的污染物减排特性,采用实验室研究及工程实测相结合的手段,对低低温电除尘器的PM_(2.5)及SO_3减排情况进行测试。实验研究发现,当烟气温度从100℃降低至90℃时,不同工况下电除尘器对TSP脱除的提效幅度分别为54.78%、 54.42%, PM_(2.5)脱除的提效幅度分别为43.44%、42.37%,SO_3脱除的提效幅度分别为88.92%、84.17%,且细颗粒物存在明显的团聚现象;工程实测发现,低低温电除尘器对TSP、PM_(2.5)、SO_3脱除的提效幅度分别为36.54%～42.86%、14.29%～37.93%、73.30%～86.46%,提效规律与实验室实验一致。通过分析可知,低低温电除尘技术对PM_(2.5)及SO_3均具有较好的脱除效果,为该技术的大规模推广应用提供了借鉴。     

基于MOVES的轻型车颗粒物排放来源和特征分析

利用实测数据对MOVES模型进行本地化修正,测算了轻型车颗粒物的排放来源以及粒径、组分构成特征。分析结果表明,全部颗粒物中,轻型汽油车的非尾气排放PM10所占比例为72.70%,PM2.5为42.64%;轻型柴油车非尾气排放PM10所占比例为40.78%,PM2.5为15.41%。2种燃油车辆的尾气排放颗粒物主要来源于尾气管排放,粒径集中在0~2.5μm;而非尾气排放颗粒物主要来源于刹车磨损,粒径集中在2.5~10μm。轻型汽油车的尾气排放颗粒物主要组分为有机碳,轻型柴油车则为元素碳和有机碳。进一步分析不同速度下颗粒物排放变化发现:轻型车非尾气排放颗粒物随行驶速度的增大而降低,而尾气排放颗粒物则随速度的增大先降低后升高;非尾气排放颗粒物占全部颗粒物比例随速度的增大先升高再降低;全部颗粒物中PM2.5的比例则随速度的增大先降低后升高。     

SO2、NO对汞在湿法电除尘器中脱除的影响

湿法电除尘器(WESP)作为一种控制烟气中超细颗粒物的有效手段被应用于燃煤电厂的超低排放改造中,然而烟气中的Hg~0受电场、水膜、烟气组分等因素的影响在WESP中的协同脱除机理尚不明确。为了深入了解该机理,探讨了WESP电场和水膜对Hg~0的控制机理,并进一步研究了烟气中SO_2、NO对Hg~0在WESP中脱除的影响。结果表明:电场静电作用对烟气中Hg~0脱除贡献较小,O_2电离产物?O对Hg~0的氧化作用是O_2促进Hg~0脱除的主要途径,水蒸气通过电离产生?OH促进Hg~0氧化以及通过黏附作用促进Hg~0脱除;水膜的裹挟作用对WESP系统Hg~0的脱除贡献较小,溶于水中的汞不稳定且容易再释放;SO_2、NO均通过在电场中电离产生?O促进Hg~0氧化脱除,其中,SO_2及其电离产物溶于水膜后可以与Hg~(2+)形成稳定配合物抑制汞的再释放,而NO的电离产物在水膜中对汞再释放的抑制作用较小。     

烧结(球团)烟气典型环保工艺的SO3排放及NaHSO3喷射脱SO3技术的工程应用

SO_3对人体及环境的危害均远大于SO_2,为了较全面地表征烧结(球团)烟气SO_3排放特征并研究其SO_3控制技术,以实验研究为基础,对不同SO_3测试方法进行了对比分析;采用PENTOL SO_3分析仪,首次对5个典型的烧结(球团)工程实施SO_3测试,研究其SO_3排放特征及现有设备的SO_3脱除规律。测试结果表明:烧结(球团)烟气SO_3排放浓度为9.1～145.2 mg·m~(-3),高于燃煤电厂的SO_3排放量,这主要与烧结(球团)工程原料、燃料含硫量有关;烟气治理工艺全流程的总SO_3脱除效率为79.93%～93.75%,且循环流化床干法脱硫+袋式除尘器的工艺组合对SO_3的脱除性能明显优于石灰石-石膏湿法脱硫。针对高SO_3的烧结(球团)项目(723.6 mg·m~(-3))首次实施碱喷射脱SO_3改造,工程实验表明,不同摩尔比(Na_2:SO_3)亚硫酸氢钠干粉喷射后,SO_3排放浓度降幅显著,烟气治理工艺全流程的SO_3总脱除效率从79.70%提高至96.31%～99.25%,电除尘器前后喷射(摩尔比(0.5+0.5)∶1)时SO_3排放浓度最低,为5.3 mg·m~(-3);NO_x、SO_2和颗粒物排放均满足超低排放限值要求。研究结果可为后续烧结(球团)烟气的SO_3排放控制提供参考。     

固定源烟气颗粒物稀释采样器的设计及应用

自行设计了固定源烟气颗粒物稀释采样器,该系统可以模拟烟气颗粒物在大气中的稀释扩散过程。采样器由稀释箱、清洁空气发生器、流量调节控制箱和真空泵4部分组成,通过控制进出气体流量实现烟道内的颗粒物等速采样。稀释箱设置大颗粒物预分离装置分离大粒子,可有效减小采样器切割负荷。将该系统应用到烟气稀释混合多通道分级采样器技术中,用于锅炉原煤与型煤燃烧特征的研究,获得了可靠的PM10、PM2.5、元素碳(EC)、有机碳(OC)排放数据。     

中国燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展前景

本文在综述我国燃煤中小型锅炉和电站锅炉烟气脱硫技术现状的基础上，分析了我国燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展前景．分析结果指出：我国中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术近期是以完善湿法脱硫技术为主，远期将大力发展干法脱硫技术；在电站锅炉烟气脱硫方面，规模较小的电站锅炉将以喷雾干燥法为主要发展方向，大型电站锅炉近期仍以湿式石灰石－石膏法为主，远期将大力发展电子束辐照氨法脱硫脱硝技术。     

东莞市大气PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1中多环芳烃/正构烷烃的污染特征和来源解析

2011年8月—2012年7月间于东莞市生活区(NC)点和工业区(ZT)点采集大气PM10/PM2.5/PM1样品,并检测分析了颗粒物上的多环芳烃(PAHs)和正构烷烃。粒径分布结果显示,PAHs和正构烷烃均主要富集在PM1上,而正构烷烃富集程度更高。PAHs环数分析结果显示,PM1中主导PAHs为6环,PM1~2.5和PM2.5~10中则为4环。利用特定比值法分析PAHs来源,结果表明,生活区NC点大气颗粒物中PAHs主要来自汽油车尾气、天然气燃烧、燃煤源和烹饪源,而工业区ZT点则主要来自柴油车尾气、燃煤和木材燃烧。通过主峰碳数、碳优势指数、植物蜡贡献率等方法分析正构烷烃来源,结果表明,化石燃料燃烧是东莞市大气颗粒物中正构烷烃的主要贡献源,其次是高等植物蜡排放,贡献率约为10.9%~28.9%。化石燃料燃烧源贡献率对PM1的贡献率明显较PM1~2.5和PM2.5~10高。     

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。