Investigation on the relationship between the fine particle emission and crystallization characteristics of gypsum during wet flue gas desulfurization process

The relationship between the fine particles emitted after desulfurization and gypsum crystals in the desulfurization slurry was investigated, and the crystallization characteristics varying with the operation parameters and compositions of the desulfurization slurry were discussed. The results showed that the fine particles generated during the desulfurization process were closely related to the crystal characteristics in the desulfurization slurry by comparison of their morphology and elements. With the higher proportion of fine crystals in the desulfurization slurry, the number concentration of fine particles after desulfurization was increased and their particle sizes were smaller, indicating that the optimization of gypsum crystallization was beneficial for the reduction of the fine particle emission. The lower pH value and an optimal temperature of the desulfurization slurry were beneficial to restrain the generation of fine crystals in the desulfurization slurry. In addition, the higher concentrations of the Fe^3 + ions and the F⁻ ions in the desulfurization slurry both promoted the generation of fine crystals with corresponding change of the morphology and the effect of the Fe^3 + ions was more obvious. With the application of the desulfurization synergist additive, it was beneficial for the inhibition of fine crystals while the thinner crystals were generated.     

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.     

中小燃煤锅炉PM2.5排放特征实测研究

中小燃煤锅炉是我国工业和民用部门最主要的供热方式,掌握其一次颗粒物的排放特征对于研究大气PM2.5的来源和控制途径具有重要意义.本研究通过实测中小燃煤锅炉烟气,获得了中小燃煤锅炉PM2.5及以下粒径段的排放因子和分布,并分析了各粒径段的颗粒密度及除尘装置的去除效率.研究发现,PM2.5质量排放因子平均为(0.123±0.061)kg·t-1,PM2.5粒子数的排放因子平均为(3.17±1.65)×105t-1,烟气中70~120 nm粒径段的积聚模态颗粒在质量和数量上都高于其他粒径段.锅炉燃烧负荷是影响锅炉PM2.5排放的重要因素,锅炉的燃烧负荷越低,PM2.5排放将随之降低.实测锅炉的PM2.5排放因子显著低于物料衡算结果,说明采用物料衡算方法可能极大地高估了现有排放清单中工业燃煤锅炉的一次PM2.5排放量.     

湿式烟气脱硫系统同时脱汞研究

研究表明,湿法烟气脱硫装置（WFGD）可去除烟气中绝大部分Hg^2＋,但对单质汞的吸收效果不明显,因此研究提高湿法烟气脱硫系统中单质汞的氧化率的方法对控制汞的排放具有重要意义。综述了WFGD及在此系统中各种添加剂的脱汞性能,认为在添加剂中,气态的臭氧、液态的次氯酸和氯化钠稀溶液、黄磷乳浊液、氢硫化钠溶液及EDTA的汞去除效果较好,且不会被SO2大量消耗,可在WFGD系统实现同时脱硫脱汞;而气态的氯气,液态的K2S2O8溶液虽然也有较好的汞去除效果,但因易被SO2或亚硫酸盐溶液消耗,当在WFGD系统中用其氧化单质汞时,需要对脱硫塔进行分层或其他改造,使烟气中的SO2被吸收后再控制汞,提高经济性。     

钙基湿法烟气脱硫主要参数的影响规律

以综合性能优越的旋流板塔为脱硫塔,研究了钙基湿法烟气脱硫的主要参数对脱硫率的影响规律,这些参数包括吸收剂、浆液pH值、气流量G、液流量L与气流量G同时增减等;由实验结果得出上要参数对脱硫率影响的回归关联式．同时对实验结果进行了分析,本研究为工业装置的设计、操作和运行提供了基础数据     

京津冀农业源氨排放对PM2.5的影响

根据收集的京津冀区域农业氨排放源活动水平数据,使用排放因子法建立了2014年京津冀地区农业氨排放清单.结果表明,2014年京津冀地区农业源氨排放总量为1750695t,平均排放强度为8.09t/km²;河北省、北京市和天津市农业氨排放量分别为1594087t、58822t和97786t.;猪和蛋鸡是畜禽养殖业中氨排放的主要来源,分别占31.29%和26.07%.模拟结果表明,农业氨减排使京津冀地区PM_2.5的年均浓度下降12.04μg/m³,下降比例约为18.36%,4月份和7月份农业氨减排对PM_2.5的影响较大,而1月份影响较低;农业氨减排使无机盐（硫酸盐+铵盐+硝酸盐）的年均浓度下降10.00μg/m³,年均浓度下降比例为41.84%,对硝酸盐的影响最大,铵盐次之,硫酸盐最小.     

复合脱硫添加剂在湿法烟气脱硫系统中的工程应用

在某300MW脱硫机组对添加剂强化SO2吸收,实现高效SO2脱除的作用规律进行了研究.结果表明,脱硫添加剂的加入可以有效提高WFGD系统污染物的脱除效率,减少吸收塔浆液池浆液pH值的波动,提高石灰石传质,增加石灰石利用率和脱硫副产品石膏的品质;添加剂对SO2浓度变化具有良好的适应性,能够保证系统高效、长期稳定的运行;添加剂在脱硫系统的主要损失是石膏携带导致.通过添加剂实现WFGD系统的高效稳定运行是一种有效的手段.     

Transformation and removal of ammonium sulfate aerosols and ammonia slip from selective catalytic reduction in wet flue gas desulfurization system

Selective catalytic reduction (SCR) denitration may increase the emission of NH₄⁺ and NH₃. The removal and transformation characteristics of ammonium sulfate aerosols and ammonia slip during the wet flue gas desulfurization (WFGD) process, as well as the effect of desulfurization parameters, were investigated in an experimental system equipped with a simulated SCR flue gas generation system and a limestone-based WFGD system. The results indicate that the ammonium sulfate aerosols and ammonia slip in the flue gas from SCR can be partly removed by slurry scrubbing, while the entrainment and evaporation of desulfurization slurry with accumulated NH₄⁺ will generate new ammonium-containing particles and gaseous ammonia. The ammonium-containing particles formed by desulfurization are not only derived from the entrainment of slurry droplets, but also from the re-condensation of gaseous ammonia generated by slurry evaporation. Therefore, even if the concentration of NH₄⁺ in the desulfurization slurry is quite low, a high level of NH₄⁺ was still contained in the fine particles at the outlet of the scrubber. When the accumulated NH₄⁺ in the desulfurization slurry was high enough, the WFGD system promoted the conversion of NH₃ to NH₄⁺ and increased the additional emission of primary NH₄⁺ aerosols. With the decline of the liquid/gas ratio and flue gas temperature, the removal efficiency of ammonia sulfate aerosols increased, and the NH₄⁺ emitted from entrainment and evaporation of the desulfurization slurry decreased. In addition, the volatile ammonia concentration after the WFGD system was reduced with the decrease of the NH₄⁺ concentration and pH values of the slurry.     

2000~2016年中国PM2.5时空格局

本文在检验PM_2.5遥感数据可靠性的基础上,使用标准偏差分析、Hurst指数、Theil-Sen median趋势分析与Mann-Kendall检验和局部空间自相关等方法,在像元尺度上研究了2000~2016年中国PM_2.5浓度的分布格局和演变过程.结果表明：①在空间分布上,PM_2.5的浓度东部高,多年平均值为30.21μg/m³,西部低,多年平均值为4.37μg/m³,东西两侧差异巨大.西部地区和东北地区PM_2.5的浓度整体呈现增长的态势,但西部地区变化较为平缓.PM_2.5污染严重的区域分布在人口多且密集,经济较为发达的区域,如华北平原,东北平原,长江中下游平原,四川盆地等地区.②在时间序列上,以2007年为界,PM_2.5的年变化趋势可分为两个阶段,从2000~2007期间我国的PM_2.5浓度总体呈现上升趋势,年均增长0.95μg/m³,2007~2016年PM_2.5浓度呈波动下降趋势,年均下降0.15 μg/m³;③稳定性：PM_2.5浓度的稳定性在空间上差异显著,整体呈现出西部较稳定、东部不稳定的分布状态.东部极不稳定区域主要分布在四川盆地,华北平原,东北平原中部,长江中下游平原;④持续性：中国PM_2.5持续性特征以弱反持续为主,主要分布在中国东部地区,预测未来PM_2.5的变化规律与目前相反.其次弱持续性分布的区域较广,主要分布在山地、高原及高寒地区,说明这一区域未来PM_2.5变化趋势与过去的变化趋势相同,但又具有复杂性和反复性.⑤人口暴露分析：分析不同PM_2.5浓度级别上的人口百分比,发现2016年中国有52%的人口生活在PM_2.5浓度年平均值为35 μg/m³以上的环境中,还有14.38%的人暴露在PM_2.5年均浓度值为60 μg/m³以上的环境中.     

基于碳捕集的富氧燃煤烟气联合脱硫脱硝试验研究

富氧燃煤烟气压缩液化CO2的高压低温工况为NO氧化为易溶于水的NO2提供了十分有利的条件.基于小型高压吸收试验装置,采用配制的富氧燃煤模拟烟气,在高压常温下进行了NO、SO2、O2与H2O的吸收反应试验.根据反应前后的气液产物分析,测定了不同组分比例与不同压力下混合气体中NO与SO2的转化率.NO氧化与吸收试验表明,NO转化为HNO3的比率随压力升高而增加,在0.5 ～2 MPa之间增加很快,在2 ～3 MPa之间增速趋丁平缓,压力达3 MPa以上时,90％以上的NO均转化为稀硝酸,且初始NO浓度越高,NO的转化率越大.混合气体中同时存在5O2与NO的联合吸收试验发现,只有少量的NO转化成了NO3-,SO2向H2SO4的转化率随压力升高而增加,初始SO2浓度越大,转化率越高.分析表明,SO2与NO同时存在时SO2先行转化为SO3,NO充当了催化剂,但SO2转化为SO3的一次转化率小于35％,反应酸液产物的多次循环能使SO2的转化率达到90％以上.建议的工艺流程中需采用两座吸收反应塔顺序脱除SO2与NO并回收稀酸溶液,有望在富氧燃煤发电捕集CO2系统中降低脱硫脱硝成本,部分地弥补富氧燃烧机组发电成本的增加.     

有机固废燃烧烟气中PM2.5的过滤比较研究

垃圾焚烧是PM_2.5的重要来源之一,目前焚烧烟气系统中无有效去除PM_2.5的控制单元.在实验室探究了几种过滤介质对木屑、猪五花肉、污泥这3种有机质固体废物燃烧产生的PM_2.5的去除效果.这几种过滤介质包括：涤纶针刺毡、聚四氟乙烯（PTFE）覆膜滤料、偏聚氟乙烯（PVDF）微滤膜、石墨烯及其组合.PTFE覆膜滤料+PVDF微滤膜的组合对木屑燃烧产生的PM_2.5的过滤效果最好,可以达到97.45%.双层PVDF微滤膜对猪五花肉和污泥燃烧产生的PM_2.5过滤效果都最好,分别为99.39%和98.03%.根据实验结果和SEM-EDS分析,PVDF微滤膜对碳组成的颗粒有较高的选择性截留效果.叠加使用过滤介质可以提高对PM_2.5的过滤效率,但双层过滤可能会增加阻力,不利于对大量废气进行除尘处理.     

基于AERONET数据估算近地面PM2.5

近年来对PM_(2.5)估算的研究大多是从卫星遥感的气溶胶光学厚度出发,而从气溶胶粒子谱本身出发的研究较少.基于此,本文提出一种新方法,利用2016—2017年AERONRT北京、香河、徐州和太湖4个站点的气溶胶粒径分布数据估算了近地面PM_(2.5)质量浓度,经标高订正和湿度订正后用地面监测数据对估算结果进行评价检验.结果表明:①估算的2016—2017年PM_(2.5)日均值和地面实测数据的拟合度R~2分别为北京0.42、香河0.31、徐州0.05和太湖0.49,经标高订正和湿度订正后分别提升至0.69(RMSE=39.33μg·cm~(-3))、0.79(RMSE=35.36μg·cm~(-3))、0.49(RMSE=32.93μg·cm~(-3))和0.75(RMSE=15.24μg·cm~(-3));②将估算的PM_(2.5)季均值与地面实测季均值进行对比分析,结果也显示二者基本相当,同时基于该方法估算了2006—2017年北京和香河地区PM_(2.5)年均值,分析了其变化趋势.由此可见,基于AERONET的粒子谱数据能够较好地估算近地面PM_(2.5)质量浓度,并且可以利用该方法估算PM_(2.5)历史数据,分析变化趋势.     

苏南农村地区大气PM2.5元素组成特征及其来源分析

为了解苏南农村地区大气细颗粒物的污染水平及其可能的来源,在2002年7月-2003年1月的夏、秋、冬3个季节对雪堰镇和太湖站PM_2.5进行采样和分析,得到了PM_2.5和14种组成元素的质量浓度.研究表明,苏南农村地区PM_2.5的污染水平较高,S,Zn,Pb和As 4种污染元素的质量浓度水平与城市接近;组成元素的季节分布规律存在区域差异,这可能与局地源的贡献,大气细颗粒物中、长距离传输以及复杂的气象条件有关.因子分析结果表明,土壤源、燃煤源、冶金或垃圾焚烧和汽车尾气4类源对PM_2.5有明显贡献,说明人类活动对苏南农村地区PM_2.5具有重要影响.      

Improving the removal of fine particles by chemical agglomeration during the limestone-gypsum wet flue gas desulfurization process

Coal-fired power plants are considered a major source of fine particle emissions in China.Aimed to improve the removal efficiency of fine particles during the limestone-gypsum wet flue gas desulfurization(WFGD) process, a novel technology using chemical agglomeration to abate the emission of fine particles is presented herein. The relationship between fine particle emission and the proportion of fine particles in the desulfurization slurry was studied.Additionally, the influence of chemical agglomeration on fine particle size distribution, both in the flue gas and slurry was experimentally investigated. When chemical agglomeration agents were added to the desulfurization slurry, the fine particle removal performance as well as the effects of the operation parameters was also explored via the simulated experimental facility.The results revealed that the fine particles in both the desulfurization slurry and flue gas were significantly enlarged after the addition of the agglomeration agents. This was more marked in the submicron particles. Thus, the proportion of fine particles( 10 μm) in the slurry decreased from 31.1% to 22.6%. An increase in the desulfurization slurry temperature and liquid-to-gas ratio aided the reduction in fine particle emission. Moreover, the addition of an agglomeration agent in the slurry did not affect the desulfurization efficiency of the desulfurization tower and even promoted the WFGD process. Thus, the proposed chemical agglomeration technique reduced the fine particle emission of the WFGD system by ～30%, while a desulfurization efficiency 90% was maintained.     

云下湿清除作用对长三角PM2.5模拟的影响

为探讨云下湿清除作用对长三角地区PM_2.5浓度模拟的影响,在华东区域大气环境数值预报系统中新增了气溶胶云下湿清除过程参数化方案,对比分析了2018年12月1日至2019年2月28日降水对长三角地区PM_2.5的清除作用及其对数值模拟效果的改进.结果表明,模式对该时段内的降水和PM_2.5浓度均有很好的模拟效果,模拟的数值、空间分布和变化趋势均与观测有良好的一致性;增加云下湿清除作用后长三角地区PM_2.5浓度模拟效果得到明显改善：平均偏差、平均误差和均方根误差分别减小4.85,1.72,2.35μg/m³,归一化偏差和归一化误差分别降低0.14和0.08,约90%城市的相关系数、均方根误差、平均误差、归一化误差得到改进;云下湿清除作用使模拟PM_2.5浓度随雨强增大而降低,解决了模式湿清除过程的不足.同时,增加云下湿清除作用会加剧部分城市PM_2.5模拟浓度偏低的现象,这需要通过其他过程的完善予以改进.     

双循环流化床烟气悬浮脱硫技术工业化试验研究

在一台75t/h电站燃煤锅炉上，设计建造了基于双循环流化床烟气悬浮脱硫技术工艺的脱硫装置，烟气处理量为140000m^3/h，该脱硫装置主要特征是循环灰采用两经分离，内外双重循环方式和石灰浆液采用多层喷浆方式。介绍了该装置的系统组成、工作原理、工艺流程、工业化实验结果。实际表明：当Ca/S=1.3,△T=10℃时，脱硫效率达90%；固体颗粒物的循环使脱硫效率提高15%左右。     

苏州市大气细颗粒物(PM2.5)工业源排放清单

通过发放调查表、现场咨询等形式,获得苏州市2012年工业企业基本信息,参照国内外已有研究成果,确定排放因子,并根据实际情况对钢铁行业进行了系数修订,得到苏州市工业源大气细颗粒物排放清单.结果表明:苏州地区工业源PM_(2.5)排放总量约为6.57×10~4t,工艺过程源和固定燃烧源分别占94%和6%;张家港地区贡献率最大,为51%,其次为常熟13.8%;姑苏区贡献率最小,为0.13%;苏州市平均排放强度为10.42 t·km~(-2),张家港排放强度最大,达到了43.57 t·km~(-2),其次为新区12.38 t·km~(-2);钢铁与炼焦、火电、水泥行业是PM_(2.5)的主要贡献者,分别为50%、17%和14%;空间分布显示苏州北部相对细颗粒污染较大,重点企业多集中在张家港、常熟地区,东部污染较少.     

中国大陆城市PM_(2.5)污染时空分布规律

为分析中国大陆城市PM_(2.5)污染的时空分布规律,运用统计学方法和GIS技术对2014年开展PM_(2.5)常规监测的161个城市进行分析,结果发现:仅8.1%的城市年评价结果达标,日均质量浓度超标天数占26.6%.夏季及春末、秋初PM_(2.5)污染相对较轻,冬季污染较重.PM_(2.5)的日变化曲线呈现不太明显的双峰分布,最低值出现在16:00前后,最高值出现在10:00前后,而凌晨至清晨保持相对较高的污染水平.京津冀及周边地区,中部地区的湖北、湖南、安徽PM_(2.5)污染较重,东南沿海和云南、西藏污染相对较轻.PM_(2.5)的空间分布与风速、相对湿度、土地利用等因素的空间分布具有较强的相关性.PM_(2.5)与PM10质量浓度比值的平均值为0.591,空间上呈由西北向东南逐渐升高、南方高于北方的格局,时间上除1、2月份较高、5月份较低外,其余月份基本稳定在0.55~0.6.研究结果有利于从宏观上认识中国城市PM_(2.5)污染的时空格局,从而针对性地开展环境污染防控.     

不同湿法脱硫工艺对燃煤电厂PM2.5排放的影响

湿法脱硫系统被广泛应用于火电厂脱除烟气中的SO_2,一方面对烟气中的PM_(2.5)有一定的去除作用,但同时也会产生新的颗粒物,其净效应近年来受到广泛关注.选择3台装有不同湿法脱硫工艺的燃煤机组(石灰石-石膏单塔脱硫、石灰石-石膏双塔串联脱硫以及海水脱硫),采集了脱硫系统入口和出口的PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)的质量浓度和元素组成.根据PM_(2.5)化学组分物质守恒建议了一种估算脱硫塔对PM_(2.5)去除率和增加率的方法,可选择Ti、Pb、Cr和V等元素作为参照.结果表明,所测试的3种湿法脱硫系统对PM_(2.5)的去除率较为一致(67. 5%～84. 4%),平均为77. 1%,但增加率差别较大.其中,石灰石-石膏双塔串联系统的PM_(2.5)增加率较低,仅为8. 6%,主要是由于二级吸收塔入口烟气温度降低,脱硫浆液液滴蒸发减弱导致携带减少;海水脱硫系统PM_(2.5)增加率为23. 9%,这可能与脱硫海水不循环从而所含固体浓度较低有关;而石灰石-石膏单塔脱硫系统可能由于除雾器运行效率较差导致PM_(2.5)增加率高达162. 3%.     

南昌市城市空气PM2.5和PM10时空变异特征及其与景观格局的关系

基于2013—2015年南昌市9个空气环境监测点的连续数据,分析了空气PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度(以下简称浓度)的时空变异规律,并以景观格局指数为定量指标,研究了监测点的两种颗粒物浓度与其周边500 m半径、1000 m半径缓冲区的土地利用状况的关系.结果表明:(1)南昌市3年来PM_(2.5)和PM_(10)浓度逐年显著降低.(2)通过聚类分析,9个监测站依据颗粒物污染可分为4大类,表现出一致的城乡梯度差异.(3)在斑块类型水平上,PM_(2.5)和PM_(10)浓度与500、1000 m半径缓冲区的C-PLAND(建筑用地覆盖率)、C-SHDI(建筑用地多样性指数)显著正相关,与1000m缓冲区的F-ED(林地边界密度)显著正相关;与F-PLAND(林地覆盖率)、C-Fi(建筑用地分离度指数)、F-MPS(林地平均斑块面积)显著负相关.在景观水平上,PM_(2.5)和PM_(10)浓度在500 m缓冲区与LPI(最大斑块所占景观比例)显著负相关;与1000 m缓冲区的MPS(平均斑块面积)显著负相关.景观格局指数直接反映土地利用状况,它与PM_(2.5)和PM_(10)浓度的相关性,表现出生态学中典型的"源汇景观"关系.