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燃煤电站湿式电除尘器对PM2.5、SO3和Hg的脱除性能及排放特性

北极星环保网  来源:《应用化工》  作者:杨用龙 苏秋凤等  2018/5/31 8:19:52  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:湿式电除尘器 超低排放 WESP

北极星大气网讯:摘要:对典型装机容量机组湿式电除尘器的PM2.5、SO3及Hg的脱除性能进行了分析,并研究了PM2.5、SO3及Hg的排放特性。结果表明:湿式电除尘器对PM2.5、SO3和Hg的脱除效率分别能达到78%、62%和58%以上,PM2.5排放绩效在6.00~15.00mg/(kW˙h)之间,SO3排放绩效在3.00~24.00mg/(kW˙h)之间,Hg排放绩效在11.00~26.00μg/(kW˙h)之间。通过非线性回归模型模拟得出湿式电除尘器出口PM2.5、SO3、Hg的排放绩效计算模型,降低了燃煤机组烟气中PM2.5、SO3、Hg排放总量预估的难度。

随着燃煤机组超低排放改造逐渐深入,各类新型环保技术快速发展,为控制大气污染物排放提供了技术路线。湿式电除尘器作为引入燃煤发电领域的新型环保技术,其高效的除尘性能得到国内外科技工作者广泛认可。湿式电除尘器运行性能良好,污染物协同脱除性能好,在燃煤发电领域发展迅速,国内投运的湿式电除尘器数量已超过欧美日等国在役设备总和。

目前,对湿式电除尘器除尘性能影响因素的研究报道较多,然而,针对湿式电除尘器出口非常规污染物的排放特性的研究报道很少,在超低排放的环保背景下,对非常规污染物排放总量的预测鲜见报道。

本文通过对四种不同容量等级的燃煤机组的湿式电除尘器进行性能测试研究,分析湿式电除尘器对烟气中PM2.5、SO3及Hg的协同脱除性能,并研究其排放特性,建立排放绩效模型预测其排放总量。

1研究方法

1.1机组概况

本文选择了4台典型燃煤机组湿式电除尘器作为研究对象,对湿式电除尘器的污染物协同脱除能力和污染物排放特性进行分析研究,涉及机组装机容量等级分别为150MW、300MW、600MW、1000MW级。为了便于测试结果比较研究,选择的各机组环保技术工艺均为低氮燃烧(LNB)+SCR脱硝装置+静电除尘器(ESP)+石灰石-石膏湿法脱硫装置(FGD)+湿式电除尘器(WESP)。

1.2测试依据及仪器

测试期间要求机组及环保设施正常运行,燃用煤质、运行负荷稳定、在线CEMS表计指示正确。试验依据及仪器如表1所示。

表1试验依据及主要仪器

测试方法依照表1所列相关标准执行,文中PM2.5采用芬兰生产的DekatiPM-10测试,颗粒物粒径测试范围为>PM10>PM2.5>PM1,采用称重法计算得到PM2.5浓度。全自动便携式汞采样系统(PMS30B)进行烟气中汞样品采集,采用美国生产的汞分析仪(HydraIIC)进行汞浓度检测。SO3浓度依据《石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范》(DL/T998-2016)进行测试,红外气体分析仪测试烟气中SO2、NOx、O2等浓度。为了保证测试结果的准确性,采用了平行采样及平行样分析的方法。现场采样位置示意图如图1所示。

图1采样测点示意图

1.3WESP条件下PM2.5、SO3及Hg的绩效模型计算

为了分析湿式电除尘器对PM2.5、SO3及Hg的排放特性的影响,引入烟气中PM2.5、SO3及Hg排放绩效和湿式电除尘器PM2.5、SO3及Hg消减绩效两个概念。烟气中PM2.5、SO3及Hg排放绩效指燃煤机组单位发电量(1kW˙h)产生的烟气中的PM2.5、SO3及Hg对环境贡献的总量(质量),湿式电除尘器PM2.5、SO3及Hg消减绩效指燃煤机组单位发电量(1kW˙h)时湿式电除尘器脱除某一污染物的总量(质量)。文中无特别注明,所述汞排放浓度,均指总汞(Hg)排放浓度,所述机组为纯发电机组,所述气体成分状态为标态、干基、6%O2。

通过非线性回归模型模拟得到烟气中PM2.5、SO3及Hg排放绩效的计算公式和湿式电除尘器PM2.5、SO3及Hg消减绩效的计算公式,如式(1)、(2)所示。

式(1)中,θi为某一种烟气成分的排放绩效,mg/(kW˙h)(Hg以μg/(kW˙h)计);i指PM2.5、SO3及Hg中的任一种成分;ε为烟气排放体积与机组发电量比值系数,3.15≤ε≤3.75,m3/(kW˙h),与空气过剩系数正相关;Cout为湿式电除尘器出口PM2.5、SO3及Hg排放浓度,mg/m3(Hg以μg/(kW˙h)计)。

式(2)中,σi为某一种气体成分湿式电除尘器消减绩效,mg/(kW˙h)(Hg以μg/(kW˙h)计);ηi为某一种气体成分的湿式电除尘器脱除率,%。

由式(1)和式(2)可以得到烟气中PM2.5、SO3及Hg排放绩效与湿式电除尘器PM2.5、SO3及Hg消减绩效之间的关系,如式(3)所示。

污染物排放绩效比排放浓度更清晰的反映不同容量等级燃煤机组外排污染物对大气环境的影响,污染物排放绩效能侧面反映环保设施的运行性能。取得污染物排放浓度数据,即可进行排放绩效计算,然后进行污染物排放总量预估,消除机组运行工况、运行参数等不确定性因素影响污染物排放总量数据的准确度。污染物消减绩效反映湿式电除尘器对减排污染物所作的贡献,也能体现湿式电除尘器对污染物的脱除效率。

2结果与讨论

2.1WESP对PM2.5、SO3及Hg的脱除性能

为了考察装机容量大小对湿式电除尘器协同脱除PM2.5、SO3及Hg性能的影响,以及我国燃煤机组实施超低排放后,PM2.5、SO3及Hg排放值在世界范围内所处水平,选取典型机组湿式电除尘器PM2.5、SO3及Hg的脱除效率和排放浓度进行现场测试,结果如图2所示。

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