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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

电袋复合除尘+湿法脱硫工艺脱除多污染物的效果研究

为考察电袋复合除尘+湿法脱硫的超低排放工艺路线对多污染物的脱除能力,以某燃煤电厂已实施超低排放的660 MW机组配套的电袋复合除尘器和湿法脱硫塔为研究对象,对其进出口烟气中的烟尘、微细烟尘(PM_(10)、PM_(2.5)和PM_1)、Hg、SO_2、SO_3浓度进行测试,进而通过计算得出电袋复合除尘器及湿法脱硫塔对相应污染物的脱除效率。结果表明:在正常工况条件下,电袋复合除尘器对烟尘及微细烟尘的脱除效率高达99%以上,湿法脱硫对烟尘及微细烟尘的脱除效率均为40%左右;电袋复合除尘器对颗粒Hg的脱除效率达99.72%,对气态Hg的脱除效率为75.58%,湿法脱硫塔对气态Hg的脱除效率为57.24%;电袋复合除尘器对SO3的脱除效率达82.35%,湿法脱硫塔对SO_3的脱除效率为40.00%。电袋复合除尘+湿法脱硫的超低排放工艺路线可脱除99%以上的烟尘及微细烟尘,对总Hg的脱除效率为90.11%,对SO_3的脱除效率为89.41%,是一种可行的多污染物减排工艺路线。     

表面活性剂底喷填料塔的氯化铵微粒脱除增效作用

为高效去除微细颗粒物和减少水雾排放,设计了一种底喷式填料塔,利用表面活性剂能降低水的表面张力的原理,对比分析饮用水、SDBS、AEO-9、A-7对粒径小于1μm的氯化铵微粒的净化效果。结果表明,当底喷填料塔入口氯化铵微粒质量浓度为124.9～194.3 mg·m~(-3)时,饮用水洗涤液的微粒脱除效率仅在40%左右,出口氯化铵微粒质量浓度70 mg·m~(-3);当采用SDBS和AEO-9表面活性剂洗涤液后,微粒脱除效率大幅提高。AEO-9的提效作用较明显,当AEO-9浓度增至0.004%时,脱除效率达到74.8%,氯化铵微粒出口浓度为26.5 mg·m~(-3);当采用浓度为0.3%的A-7洗涤液时,脱除效率为89%,此时氯化铵微粒出口浓度仅为15 mg·m~(-3)。通过分析可知,表面活性剂洗涤液对微细颗粒物的脱除有提效作用。     

隔膜电解海水氧化耦合吸收脱硫脱硝净化船舶尾气技术

采用隔膜电解技术对海水进行改性,生成的氧化液和碱性液分别喷淋进入氧化洗涤塔和碱式吸收塔,通过耦合的二段式反应研究脱除模拟船舶尾气中NO与SO_2的性能,实验详细考察了NO与SO_2的气体流量与初始浓度、海水电解时间和氧化液有效氯浓度对SO_2和NO脱除效率的影响。结果表明:隔膜电解海水能够高效地脱除船舶尾气中的SO_2和NO;SO_2脱除效率高,在实验条件范围内几乎不受各因素的影响;NO脱除效率随NO初始浓度、海水电解时间、氧化液有效氯浓度的提升而增大,随SO_2初始浓度、气体流量的提升而减小。当气体流量为1 m~3·h~(-1),初始SO_2、NO浓度分别为600mL·m~(-3)和900 mL·m~(-3),海水电解时间为60 min,氧化液有效氯浓度为540 mg·L~(-1)时,模拟船舶尾气中SO_2和NO的去除效率可以分别达到98.6%和84.4%。     

燃煤机组烟气污染物排放特性研究

在分析超净排放技术和脱硫、脱硝及除尘中各污染物的作用机制基础上,研究了不同工况条件下SO_2、NO_x、烟尘的排放特性。结果表明:(1)脱硝工艺烟气温度控制在377~407℃,总风量控制在1 100~1 500t/h,出口NO_x质量浓度能够达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)超净排放(50mg/m~3)的脱硝标准,比改造前NO_x平均脱除效率提升6百分点。(2)改造后,出口烟气SO_2质量浓度为28.7 mg/m~3,低于35 mg/m~3;出口烟尘质量浓度为3.4 mg/m~3,低于5 mg/m~3,均达到了GB13223—2011超净排放的标准。(3)电厂完成改造后每年可减少SO_2及NO_x排放量分别为2.7万、1.3万t,年缴纳的SO_2和NO_x排污费用可减少2 526.3万元,具有显著的节能及经济效益。     

钙基干粉喷射联合袋式除尘器脱Hg/SO3的性能分析

针对燃煤电厂烟气中Hg/SO_3等非常规污染物的高效控制技术尚不完善,活性炭、钠基等吸附剂喷射技术运行成本高等问题,采用实验及工程应用验证相结合的手段,研究了价格低廉的钙基干粉喷射及其与袋式除尘器联合作用对Hg/SO_3的脱除性能。结果表明:发现氢氧化钙的脱除能力优于氧化钙,经卤素改性后,氢氧化钙对Hg的吸附效率明显提升,且提升幅度排序为NaBrCaBr_2NH_4Br;经NaBr、CaBr_2、NH_4Br改性后,氢氧化钙干粉喷射联合袋式除尘器脱Hg效率最高可达95.9%、89.1%、94.7%,氢氧化钙干粉喷射联合袋式除尘器脱SO_3效率最高可达79.2%。经工程应用验证,在满负荷、75%负荷、50%负荷条件下,对烟气中Hg的脱除效率分别达79.58%、81.20%、77.91%,对总Hg的脱除效率分别达95.13%、95.80%、96.06%,对SO_3脱除效率均在80%以上,且对袋式除尘器的除尘性能无负面影响。研究结果可为燃煤电厂非常规污染物的低成本高效控制提供参考。     

超声波雾化技术对磷矿浆脱硫强化的影响分析

为了对磷矿浆湿法脱硫技术进行强化,实验将超声波雾化技术应用于磷矿浆脱硫,考察了吸收温度、进气流量、固液比、雾化功率、pH对脱硫效率的影响。结果表明:在SO_2进口浓度为1 500 mg·m~(-3)、氧含量为15%、进气流量为0.3 L·min~(-1)、吸收温度为35℃、固液比为25∶100、雾化功率为30 W的最佳条件下,磷矿浆脱硫率≥90%的反应时间可持续在620 min以上。经过对反应前后的磷矿粉及吸收液的分析,得出反应过程中一些离子及元素的变化规律。该工艺操作简便,对SO_2净化效率高,原料价廉易得,同时可副产磷肥,有助于实现烟气中SO_2的净化与磷矿的资源化。     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NO_x、SO_2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850℃时,NO_x排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m~(-3),SO_2排放浓度由762.86 mg·m~(-3)降低至522.86 mg·m~(-3)。随着燃烧温度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s~(-1)和0.26 m·s~(-1)时达到最低。随着二次风率的增加,SO_2排放浓度与飞灰含碳量降低,NO_x排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

氧化锌吸收-空气氧化法烟气脱硫实验研究

采用次氧化锌配制成的悬浮浆液脱除吸收模拟烟气中的SO2,吸收产物亚硫酸锌浆液再通过鼓风湿式氧化成硫酸锌溶液,以验证氧化锌吸收空气氧化法烟气脱硫的效果。通过改变气体流量、SO2浓度、浆液温度及pH值等工艺参数,探索吸收和氧化过程的最佳控制条件。结果表明,氧化锌浆液对含SO2浓度从5800～8600mg/m3的烟气脱除效率均可达到90%以上,吸收容量为39gSO2/15g次氧化锌;氧化过程控制吸收终点浆液pH值为50以及浆液温度在38℃,氧化率可达95%。     

燃煤电厂典型超低排放除尘技术组合下的尘排放特性

为研究典型超低排放除尘技术组合下的尘排放特性,梳理了目前超低排放除尘技术改造的主流技术路线,归纳出典型的7种改造技术路线。依据典型的改造技术路线,选择了27台在2015—2017年完成改造的燃煤发电机组,并对其烟尘排放进行长期的连续监测,根据机组长期运行的排放表现对典型超低排放除尘技术路线的实际减排效果进行量化对比分析。结果表明,7种除尘改造技术路线均可达到控制烟尘排放浓度在10 mg·m~(-3)以下的超低排放标准,其中路线6改造后尘浓度控制在2 mg·m~(-3)以下。对减排效率的研究表明,各技术路线改造后的减排效率均可达到99.97%以上,计算得到机组的平均排放因子为0.025 7 kg·t~(-1)(95%置信区间0.025 4～0.026 1 kg·t~(-1)),其中路线6的排放因子最低,为0.008 6 kg·t~(-1)(95%置信区间0.008 4～0.008 8 kg·t~(-1))。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al_2O_3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和比表面积测试仪(BET)研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134～469mg·m~(-3)区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100℃,空速3 336h~(-1),[NH_3]/[NO]为0.9,烟气量20m~3·h~(-1)条件下连续反应168h,其催化效率可以稳定保持在75%～80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H_2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H_2O后抑制作用消失。反应气中通入143mg·m~(-3)SO_2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO_2后活性不能恢复。同时通入143mg·m~(-3)SO_2和5%H_2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO_2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO_2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

氧化锌吸收-空气氧化法烟气脱硫实验研究

采用次氧化锌配制成的悬浮浆液脱除吸收模拟烟气中的SO2，吸收产物亚硫酸锌浆液再通过鼓风湿式氧化成硫酸锌溶液，以验证氧化锌吸收-空气氧化法烟气脱硫的效果。通过改变气体流量、SO2浓度、浆液温度及pH值等工艺参数，探索吸收和氧化过程的最佳控制条件。结果表明，氧化锌浆液对含SO2浓度从5800～8600mg／m^3的烟气脱除效率均可达到90％以上，吸收容量为3．9gSO2／15g次氧化锌；氧化过程控制吸收终点浆液pH值为5．0以及浆液温度在38℃．氧化率可达95％。     

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。     

基于碱式硫酸铝再生法脱硫的SO32-氧化抑制剂的筛选

在碱式硫酸铝(碱铝)再生法脱硫过程中,抑制SO_3~(2-)氧化对于碱铝再生利用至关重要。实验选择碱度为30%、铝量为30 g·L~(-1)的脱硫溶液作为研究对象,通过添加茶多酚、抗坏血酸、乙二醇3种氧化抑制剂,与无添加的碱铝溶液(空白)进行SO_3~(2-)的氧化抑制和碱铝再生性能对比实验。结果表明:添加氧化抑制剂对SO_3~(2-)氧化具有抑制作用,抗坏血酸抑制氧化效果最佳;相比空白实验,添加茶多酚和抗坏血酸的最佳浓度均为5 mmol·L~(-1),SO_3~(2-)氧化率相对减少38%和42%,而添加10 mmol·L~(-1)的乙二醇氧化率仅减少35%;碱铝脱硫溶液添加氧化抑制剂也有助于提高SO_2的解吸性能,添加最佳浓度氧化抑制剂的解吸率相比空白实验提高8%以上。研究结果可为碱铝再生法脱硫技术的工业应用提供参考。     

耦合技术对炼化企业蒸汽吹扫废气的处理

为了解决炼化企业停车检修蒸汽吹扫废气难处理这一行业难题,采用喷淋水洗、膜分离、低温催化氧化组成的移动式废气处理技术,对某炼厂裂解重馏分罐蒸汽蒸煮和吹扫过程所产生废气进行处理。结果表明:进气非甲烷总烃浓度可达24 000 mg·m~(-3),温度为80～95℃;尾气中非甲烷总烃指标全部低于12 mg·m~(-3),去除率达99%以上,烃类物质的回收率可达75%;喷淋单元的功能是降低废气温度,去除酸性气体并回收重质烃类;膜分离单元有效提升装置运行稳定性,提高有机物回收效率;低温催化技术可对不可凝烃类进行深度处理。该处理技术能够为困扰炼厂的停检修蒸汽吹扫废气的治理提供参考。     

基于气液悬浮旋切掺混的气动旋流塔脱硫性能测试与分析

为了研制低运行能耗和高脱硫效率的新型脱硫塔,以满足国家最新环保超低排放标准,采用基于气液悬浮旋切掺混的气动旋流塔脱除燃煤烟气中的SO_2污染物,对其内部气动旋流单元的强化传质脱硫性能进行探究,考察了空塔喷淋段和气动旋流段的喷淋层位置和液气比对脱硫效率及系统阻力的影响,并对气动旋流单元的脱硫效率进行了理论计算模拟。结果表明:喷淋层距浆液池高度越高,液滴在吸收区停留的时间越长,脱硫效率越高,系统运行阻力也越大;增加液气比,可显著提高系统的脱硫效率,单层喷淋层阻力约为150 Pa;在低pH工况下,SO_2吸收过程为液膜控制,气动旋流单元的脱硫效率较低;随着pH的增大,SO_2吸收过程逐渐由液膜控制转变为双膜甚至气膜控制,气动旋流单元的脱硫效率逐渐增强;当pH=5时,液气比=25 L·m~(-3),5层喷淋层运行工况下的脱硫效率高达99.82%。气动旋流单元的脱硫效率模拟计算结果表明:在高pH下,气动旋流单元的脱硫效率更高;当pH=5.5时,气动脱硫单元的脱硫效率为62.56%,阻力为360 Pa,实验数据与理论计算曲线吻合较好。以上研究结果可为新型高效燃煤机组脱硫超低排放改造技术的开发及其在环境污染控制领域的应用提供参考。