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

2.3 CPM 无机水溶性离子在 WFGD、 WESP 中转化

水溶性离子是CPM无机的重要组成部分，其分布情况见图 4。经过WFGD、WESP 处理后，CPM 无机中 K⁺、Ca₂⁺、Na⁺、Mg₂⁺的离子质量浓度有较大降低。这主要由于4种阳离子来源于穿透FPM滤膜的PM0.3，而PM0.3在WFGD系统中会被脱硫浆液喷淋洗涤而脱除一部分。 WESP系统通过高压电荷放电使粉尘荷电，也能捕集一部分的 PM0.3，从而导致阳离子质量浓度降低。

烟气中的 NH₃来源于SCR系统的逃逸。在WFGD系统中，气态NH3会凝结在颗粒物表面或溶解到小液滴中，使脱硫后FPM 中NH₄⁺质量浓度增加。同时气态NH₃的质量浓度随之降低，导致CPM中NH₄⁺质量浓度下降，如图 4 所示。

图 4 CPM 水溶性离子分布

WESP对气态的NH3没有去除作用，因此WESP出口 CPM中NH4+质量浓度与WFGD 出口的相近。图4观察到CPM无机阴离子的质量浓度比阳离子高出很多，测量WFGD 入口、出口、WESP 出口CPM无机溶液pH，分别为 4.40、3.96、3.57，推断出 CPM凝结过程以形成酸雾为主。

烟气经过WESP处理后， SO₄^2-、NO₃^-浓度有所增加。这一现象归因于烟气中SO₂和NO被电晕放电时产生的活性物质（如O）氧化成 SO₃和 NO₂，与前人的发现一致 ，其反应见式（1）和（2）。SO₃、NO₂在非凝结气体（如N₂）存在的条件下，易发生凝结形成酸雾。WESP 氧化后的SO₃、NO₂进入采样装置中的冷凝管，冷凝形成了H₂SO₄和HNO₃，增加了 SO₄^2-、NO₃^-浓度，导致 CPM 无机的液体pH下降，其反应如式(3)~(5)所示：

从图 5~7 可知， CPM无机水溶性离子中SO₄^2-质量浓度比重始终占据主导地位，且其占比在 WFGD 入口、出口和WESP出口逐渐加大，从52.82%增加到 81.67%，可见硫氧化物对CPM 的贡献较大。 另外，CPM无机的pH分布见图 8.

图 5 WFGD 入口 CPM 水溶性离子分布

图 6 WFGD 出口 CPM 水溶性离子分布

图 7 WESP 出口 CPM 水溶性离子分布

图 8 CPM 无机的 pH 分布

3 结论

（1）在装有超低排设施的燃煤电厂， WFGD和WESP装置对CPM有较好地去除作用，但CPM依旧占据主导，分别为FPM的 2.17、3.59、2.60 倍。

（2）在WFGD和WESP装置中，CPM有机去除率比CPM无机高，使得烟气中CPM 化学组分发生了变化，而在WESP出口处CPM有机在排放量上与CPM无机几乎相等。

（3）CPM 中的 K⁺、Ca₂⁺、Na⁺、Mg₂⁺等离子，能被 WFGD和WESP设施很好的去除；逃逸的 NH₃在WFGD中有较好的脱除效果，导致其对CPM贡献较少；在 WFGD、WESP系统中，SO₄^2-质量浓度比重一直占据主导作用，硫氧化物对CPM 贡献较大。

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