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05湿法脱硫排放的可溶性盐
湿法脱硫排放的可溶性盐可以分为二部分,一部分是烟气中的三氧化硫排入大气中形成的盐,另一部分是液态水中溶解的盐。
1.湿法脱硫减少了三氧化硫排放形成的PM2.5
不管是干法脱硫还是湿法脱硫,排放烟气中均存在三氧化硫,排入大气中会形成盐,其颗粒粒径小于2.5微米(PM2.5)。需要明确的是,湿法脱硫本身不产生三氧化硫,相反可以协同脱除部分三氧化硫,即湿法脱硫对减少烟气中三氧化硫排放形成的PM2.5是有贡献的。
根据国内近百台燃煤机组的实测结果,湿法脱硫对烟气中三氧化硫的脱除效率在20%-90%之间,超低排放机组一般在70%以上,脱除效率与脱硫塔的形式有关,复合塔的脱除效率明显高于空塔。实现超低排放的机组多采用复合塔脱硫技术,超低排放机组烟气中三氧化硫测试结果的平均值8.86毫克每立方米,其中加装湿式电除尘器的20台机组平均值6.6毫克每立方米。实现超低排放之前,烟气中三氧化硫的排放浓度平均不超过30毫克每立方米。
2016年煤电机组容量8.98亿千瓦,湿法脱硫机组容量8.76亿千瓦(含海水脱硫、氨法脱硫等),年平均利用小时取4500小时,可以算出所有湿法脱硫煤电机组没有超低之前,年排放三氧化硫约36万吨,全部折算成硫酸铵约为59.4万吨;全部实现超低排放后,年排放三氧化硫约10.6万吨,全部折算成硫酸铵约为17.5万吨
根据国内现有工程的测试结果,超低排放条件下湿法脱硫协同脱除三氧化硫的效率一般在70%以上,高于干法脱硫的56.6%(介于48.5%-64.2%)。
2.液态水排放携带的可溶盐量很小
(1)湿烟气中的液态水含量
湿法脱硫过程中会产生液滴随烟气上升,为减少这些液滴排放,湿法脱硫系统中均设有除雾器,除雾器后的湿烟气中仍会含有液态水,环保标准中称之为雾滴。雾滴浓度与除雾器的除雾效果密切相关,2005年颁布实施的环保标准《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法》中规定:在正常运行工况下,烟气中的雾滴浓度应低于75毫克每立方米。2017年颁布实施的环保标准《火电厂污染防治可行技术指南》中要求超低排放烟气中雾滴浓度低于25毫克每立方米。
雾滴浓度不是指烟气中实际排放的液态水浓度或液滴浓度,而是指折算到相应湿法脱硫浆液中镁离子浓度条件下,标准状态干烟气中的雾滴总质量浓度,包括雾滴中的液态水及其溶解的盐。
据国电环境保护研究院近三年对燃煤电厂烟气中的雾滴监测结果,26台超低排放机组排放烟气中雾滴浓度介于1.1-19.7毫克每立方米,平均6.6毫克每立方米;其中10台超低排放机组,湿法脱硫后湿式电除尘器前烟气中雾滴浓度介于4.0-43.4毫克每立方米,平均16.8毫克每立方米。未实现超低排放但达标排放的9台机组,湿法脱硫出口烟气中雾滴浓度介于10.5-71.4毫克每立方米,平均38.5毫克每立方米。由此可见,规范建设、运行的湿法脱硫装置,其排放烟气中的雾滴浓度均是满足环保标准要求的。
(2)液态水携带的可溶盐
除雾器后烟气中的液态水溶液,包括湿法脱硫过程中形成的随烟气上升的液滴、除雾器冲洗水形成的液滴、烟气中气态水冷凝形成的液滴、以及烟气中的三氧化硫与二氧化硫等气态物质部分溶入液态水中。
湿烟气液态水中可溶盐含量的测定,目前尚无标准测试方法,国内外的测试结果均很少。根据上海3台超低排放机组烟囱液(顺着烟囱内壁流下的烟气中的液态水)中离子组份的测定,发现烟囱液中离子组分与脱硫浆液、脱硫废水的成分有很大的差异,烟囱液的pH值低至2左右,成分中以硫酸根与钙离子为主,硫酸根占阴离子摩尔浓度的99.8%-100%,平均99.9%;钙离子占阳离子(钙、镁、铝、铁)摩尔浓度的32%-64%,平均50%;可溶盐浓度介于501.8-869.2毫克每升,平均677.1毫克每升。
同时采用国家标准方法测试了相应机组烟气中大于3微米的液滴浓度,7次测试结果介于216.5-640.2毫克每立方米,平均409.6毫克每立方米。据此可计算出液态水排放携带的可溶盐浓度平均为0.28毫克每立方米。考虑到小于3微米的液滴(目前无标准的采集方法)中溶解的盐,实际排放的可溶盐浓度会稍大。
需要特别强调的是液态水中才有可溶盐,气态水中没有可溶盐。如上所述,湿烟气中的液态水平均浓度为409.6毫克每立方米,气态水含量在100克每立方米以上,可见液态水占总水量的比例小于千分之四。
由以上计算结果可以看出,湿法脱硫排放的可溶盐对大气中PM2.5的影响较小。综合对比湿法脱硫对三氧化硫的协同脱除量、湿烟气中液态水携带的可溶盐,湿法脱硫对大气中PM2.5的减少具有较大的贡献。
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