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湿式电除尘对PM2.5 SO3酸雾脱除特性的试验研究

北极星环保网来源:《东南大学学报》作者:雒飞等2017/5/11 10:29:56我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:湿式电除尘 湿法脱硫 超低排放

北极星环保网讯:摘要:采用实际燃煤烟气试验系统,测试分析了湿式电除尘器进口粉尘和SO3酸雾的粒度分布,考察了电压、烟温和入口浓度等对湿式电除尘器脱除PM2.5和SO3酸雾性能的影响.结果表明,湿式电除尘器进口粉尘和SO3酸雾均以亚微米颗粒为主;提高湿式电除尘器电压后不同粒径脱除效率的增幅各不相同。

湿式电除尘

湿式电除尘器对于PM2.5的脱除仍然以较大颗粒为主,相同条件下降低烟温有利于颗粒通过水汽相变和凝并作用而长大;湿式电除尘器对SO3酸雾的脱除效率总体上在30%60%之间;烟气中存在SO3酸雾可增强湿式电除尘对细颗粒的脱除效果.

关键词:PM2.5;SO3酸雾;湿式电除尘器;脱除;

燃煤电厂运行过程中会产生大量大气污染物,PM2.5与SO3酸雾是其中的重要组成部分.PM2.5比表面积大,易富集各种重金属及有害物质,对自然环境与人体都有直接或间接的危害;同时,烟气中也会含有少量SO3酸雾,不仅会造成设备、管路的低温腐蚀,当烟气中SO3浓度达到35mg/m3时可导致羽烟不透明度大于50%[1].

为应对日益严重的大气污染现状,2015年12月,环保部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,规定了我国东、中、西部燃煤电厂完成超低排放改造的期限.

燃煤电厂对于粉尘控制的主要设备是电除尘器.虽然静电除尘器对粉尘的脱除效率可达99%以上[2],但对PM2.5的脱除效率不高.WFGD(湿法烟气脱硫)系统通过脱硫浆液的喷淋洗涤作用可以协同脱除脱硫塔进口烟气中部分PM2.5,但由于脱硫浆液的雾化夹带也会生成部分PM2.5,使得PM2.5的物性发生显著变化[34].

例如在石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统中,新生成的细颗粒物同时含有脱硫形成的CaSO4˙2H2O晶粒及未反应的CaCO3颗粒[56].

在WFGD系统中,目前对PM2.5的控制措施主要有添加蒸汽、湿空气、润湿剂并结合除雾器改造、优化控制操作参数等方式,但效果均不明显.在WFGD系统下游安装湿式电除尘器是近年来满足超低排放要求而采用的有效改造措施,烟气流经湿式电除尘器后颗粒物浓度能控制在10mg/m3甚至5mg/m3内.

国内外学者已经开展了相关研究,diNatale等[7]和Bologa等[8]研究了湿式电除尘器采用模拟烟气时对细颗粒和超细颗粒的去除效果,发现颗粒的去除效率最高能达到90%以上.

D’Addio等[9]研究了荷电雾滴与颗粒受力的关系,发现镜像力对颗粒受力的影响很小.李林等[10]和孟凡腾[11]研究了荷电水雾对细颗粒物脱除的促进作用,发现水雾荷电后能促进颗粒之间的团聚,对于10μm以下颗粒物除尘效率的提高尤其明显.

Dey等[12]研究了湿式电除尘对纳米粒子的脱除,发现湿式电除尘对80~400nm粒子的脱除效率大于70%,但对20~80nm粒子的脱除效率很低.燃煤电厂运行产生的烟气中含有少量SO3,其中SCR脱硝装置能将烟气中部分SO2氧化为SO3[13].

SO3可与烟气中水汽结合形成H2SO4蒸气,当烟气冷却(如进入WFGD系统)时,在均质成核及以烟气中细颗粒为凝结核的异质成核作用下形成亚微米至微米级的SO3酸雾滴.由于其粒径细小,现有WFGD系统的脱除效率一般在30%~50%之间,导致大量SO3酸雾排入大气环境.

湿式电除尘器作为电厂末级污染物控制设备,具有对SO3酸雾的良好脱除效果.Reynolds等[14]分别采用金属极板和柔性极板湿式电除尘器测试其对SO3酸雾的脱除效果,发现二者对SO3酸雾的脱除效率都在85%以上.

Chang等[1517]研究了湿式电除尘器中不同集尘极材料对酸雾气溶胶脱除性能的影响,结果显示柔性集尘极的酸雾脱除效率均在95%以上,工作性能优于导电玻璃钢.目前,对于湿式电除尘器脱除SO3酸雾的试验研究基本以通入模拟酸雾气体为主,而采用湿式电除尘器脱除实际燃煤烟气中SO3酸雾及SO3酸雾与PM2.5相互影响的研究还很少.

本文利用实际燃煤烟气试验系统及SO3发生装置开展了湿式电除尘器对PM2.5及SO3酸雾脱除作用的研究,比较了不同粒径段细颗粒物的脱除效果及烟气温度、电压对PM2.5/SO3酸雾脱除性能的影响,以期为采用湿式电除尘器控制PM2.5/SO3酸雾排放提供试验基础.

1试验

1.1试验系统

燃煤试验系统平台由全自动燃煤锅炉、缓冲罐、干式电除尘器、湿法脱硫系统、烟气余热回收装置、湿式电除尘器和测试控制系统等组成,如图1所示.

延伸阅读:

电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物及SO3酸雾脱除作用研究

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