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超低排放路线下燃煤烟气可凝结颗粒物在WFGD、WESP中的转化特性

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 杨柳2018/11/2 9:08:38我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:超低排放 湿法脱硫 湿式电除尘

北极星环保网讯:固定污染源可凝结颗粒物在监测时常被忽视,为了减少可凝结颗粒物排放,本文研究了其在烟气净化设施中的转化规律。结果表明,湿法脱硫装置、湿式电除尘装置对可凝结颗粒物的去除有协同作用,烟气中可凝结颗粒物质量浓度均高于可过滤颗粒物,但总颗粒物(可凝结颗粒物和可过滤颗粒物之和)排放量达到超低排放要求。

在湿法脱硫进出口处可凝结颗粒物中有机物的质量浓度均超过了无机物的质量浓度,但在在湿式电除尘出口处趋近相等。根据可凝结颗粒物无机部分水溶性离子成分及浓度的测试结果,推测可凝结颗粒物捕集过程中会有 PM0.3进入,可凝结颗粒物形成过程中会产生酸雾,并且在湿法脱硫、湿式电除尘作用下,酸性加强。本研究发现 SO42-是可凝结颗粒物无机部分主要的特征水溶性离子。

从完整的固定污染源排放颗粒物谱系角度划分,燃煤电厂排放的一次颗粒物包括可过滤 颗粒物(filterable particulatematter,FPM)与可凝结颗粒物(condensable particulatematter,CPM)。CPM是在固定污染源排气中在采样位置处为气态,离开烟道后在环境状况下降 温数秒内凝结为液态或固态的颗粒物。我国固定污染源颗粒物测试标准采取过滤-捕集-烘 干称重的方式测定固定源中的颗粒物浓度,无法对气态CPM进行捕集因而逃脱了监测。

到目前为止,CPM 研究多集中于其在烟囱出口的排放特征,主要包括排放量级与成分 谱分析。Corio 等归纳了 18 个燃煤电厂 CPM 排放规律,显示 CPM 平均占总 PM10排放量 的 76%;其中 CPM 最大排放量占总颗粒物(total particulate matter, TPM)的 92%、CPM 最小 排放量占 TPM 的 12%,CPM 平均占 TPM 为 49%。

Yang 等研究了燃煤电厂、制砖厂、 焚化炉、电弧炉和烧结炉排放 CPM 的化学组成,其中 CPM 无机质量浓度分别占总 CPM 的89.0%、72.3%、89.8%、72.8%和95.4%。 胡月琪等分析了CPM无机中K+、Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、F-等离子的排放特征,表明F-、Cl-、NO3-、SO42-是CPM中主要特征水溶性离子。但这些研究尚未涉及CPM在烟气净化装置中的转化。

湿法脱硫装置( wet flue gas desulfurization, WFGD)和湿式电除尘装置( wet electrostaticprecipitator, WESP)对烟气中的气态污染物存在影响。莫华等研究了不同湿法脱硫装置对SO3的去除效果,发现旋汇耦合湿法脱硫装置捕集效果最好。 

Li 等发现 WFGD 处理后多环芳烃浓度下降。陈鹏芳等在WESP进出口实测SO3质量浓度,得出WESP对SO3有55.63~76.11%去除效果。另外 Mizuno 等认为WESP对有机物(多环芳烃、二噁英等)有一定的去除作用。

由于CPM在烟道中为气态,可以推测WFGD和WESP装置对其迁移转化必然也会存在影响。鉴于此,本研究利用自主搭建的CPM采样装置,结合烟气中FPM的排放规律,分析了CPM在WFGD和 WESP装置中的转化特性,以期为减少CPM排放提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 测试机组

本研究对象为河北省某燃煤电厂一台达到超低排放限值的煤粉炉(300MW 发电机组),测试期间的发电负荷为100%,依次配备选择性催化还原脱硝系统(SCR)、电除尘器(ESP)、湿法脱硫装置(WFGD)和湿式电除尘器(WESP),其中WFGD采用为石灰石-石膏法,采样点位如图 1 所示。

QQ截图20181102085129.jpg

图 1 采样点选择示意

1.2 采样方法

采样点设置在WFGD前后和WESP出口处。自主搭建FPM、CPM同时采样装置,采样装置如图2所示。样品采集利用等速跟踪方式,现场采样设备采用青岛崂应的3012D烟尘采样仪进行跟踪、抽气。烟气首先经过设置在烟道内的 FPM 滤膜过滤,捕集FPM;过滤后含有 CPM 的烟气进入循环冷凝的两级冷凝管(温度设定为 20~30℃),然后将冷凝生成的 CPM随烟气冲击捕集于2个抽滤瓶中,实现控温冷凝和冲击冷凝的双冷凝。

延伸阅读:

干货 湿法脱硫WFGD中喷淋塔液气比计算方法的探讨

湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析

WESP在燃煤电厂粉尘“近零排放”工程的应用

1000MW机组超低排放改造后粉尘控制策略与探讨

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