燃煤电厂WESP颗粒物脱除机制及排放特征研究

从强化荷电和促进细颗粒团聚两方面对湿式电除尘器（WESP）细颗粒强化脱除机制进行了分析。并基于调研和现场实测方式,对国内投运的WESP颗粒物排放特征进行了系统研究。采用ELPI测定WESP进出口粉尘粒径分布,采用滤筒方法测定总尘,采用ELPI、PM-10或DGI测定PM₁₀、PM_2.5浓度,采用冷凝法测定SO₃。对调研及实测数据进行统计分析：ELPI将PM₁₀从0.03~10 μm被分为12等级,WESP对PM₁₀各级粒径均有明显的去除效率,数浓度、质量浓度去除效率均在40%以上,最高可达90%以上;WESP出口颗粒物浓度0.43~12.5 mg/m³,绝大部分在5 mg/m³以下,除尘效率均在70%以上,最高可达90%以上;WESP出口PM_2.5浓度0.35~1.59 mg/m³,大部分数据低于1 mg/m³,且脱除效率大部分在60%以上,最高可达90%以上;WESP出口SO₃浓度0.10~3.21 mg/m³,脱除效率均大于60%,最高可达90%以上。调研某350 MW机组WESP出口连续3个月CEMS数据,颗粒物小时浓度达标率为100%,系统实现了长期稳定运行。     

湿法脱硫系统PM2.5排放特性分析

为系统分析湿法脱硫系统出口PM_2.5的排放特性,基于26台湿法脱硫系统出口颗粒物和PM_2.5的排放情况的现场测试,研究入口颗粒物浓度、烟气流速、液气比、pH值以及雾滴浓度对PM_2.5排放特性的影响。烟气经过湿法脱硫系统处理后,出口PM_2.5占颗粒物的比重随着烟气中颗粒物浓度的降低而显著增大,PM_2.5排放系数随着吸收塔烟气流速、液气比、pH值或雾滴浓度的增大而增大,PM_2.5排放系数的增大速率大于烟气流速、液气比和pH值的增大速率,与雾滴浓度的增大速率基本一致。因此雾滴浓度对PM_2.5排放系数具有直接影响,湿法脱硫系统中控制雾滴浓度是降低出口PM_2.5排放的关键。     

多种负荷工况下湿式电除尘器的PM2.5脱除效率及排放特征

在燃煤发电机组带100%、75%、50%负荷,每种负荷下湿式电除尘器（WESP）以高功率和节能优化2种模式运行共6种工况下,使用ELPI+测试湿式电除尘器入口和出口烟尘的质量浓度和排放特征。实验结果表明,在高负荷下,湿式电除尘器采用节能模式会导致总烟尘、PM₁₀、PM_2.5浓度均显著升高,甚至排放质量浓度超过5 mg/m³;而在中低负荷下,湿式电除尘器采用节能模式会导致总烟尘排放浓度显著升高,但PM₁₀、PM_2.5浓度则变化不显著,且粒径越小变化越小;PM₁₀、PM_2.5浓度变化对总排放的影响较小,除尘系统节能优化试验可为机组实现超低排放下的优化运行提供有力支持;湿式电除尘器入口和出口飞灰颗粒质量呈现出典型的双模态分布;湿式电除尘器以高功率运行时,2~10 μm的颗粒仅占PM₁₀质量的30%左右,湿式电除尘器以节能模式运行时,2~10 μm的颗粒可占到PM₁₀质量的50%以上。     

燃煤电厂超低排放PM10/PM2.5实验室采样对比分析

为探究采用不同原理的颗粒物采样器在燃煤电厂超低排放设施PM₁₀及PM_2.5检测中的结果差异,基于颗粒物采样实验验证模拟系统及全自动滤膜批量称重系统,在0~6 mg/m³质量浓度环境下,对旋风分离器和虚拟冲击器的采样结果的相关性、稳定性进行测试比对,并验证分析了湿度对两种采样方式的影响。结果表明,旋风分离器和虚拟冲击器两种采样方式测试结果呈高度相关,干燥环境下旋风分离器稳定性和重复性优于虚拟冲击器,但湿度对旋风分离器的影响作用强于虚拟冲击器,在燃煤电厂超低排放PM₁₀及PM_2.5采样时,应根据环境差异合理选择采样方式。     

基于电湍耦合凝并机制的PM2.5捕集增效装置的开发及应用

常规电除尘器存在PM_2.5荷电困难的技术瓶颈,电湍耦合凝并技术可经济高效实现PM_2.5凝并,帮助电除尘器对PM_2.5高效脱除,在众多颗粒凝并技术中工程应用价值最高。对烟道PM_2.5捕集增效装置进行结构优化,确定双极荷电区、湍流聚合区关键部件结构及主要参数,总烟尘可减排20.3%,PM_2.5减排30.1%;研发出封头PM_2.5捕集增效装置,确定双极异性荷电颗粒最佳掺混方案,总尘可减排17.3%;与旋转电极+低低温电除尘器耦合后,PM_2.5可减排37%;多种布置及组合方式,可灵活适应工程实际条件的不同需求,满足燃煤电厂PM_2.5治理的环保急需。     

基于实测的烟气“消白”工程环境效益研究

为研究烟气“消白”工程的环境效益,采用RJ-SO₃-M型便携式SO₃分析仪对河北邯郸某电厂600 MW机组烟气“消白”工程进行了现场测试,收集了烟气“消白”工程实施前后相近运行负荷、相近煤质、相同时间段的烟尘、SO₂、NO_x的连续监测数据。研究结果表明,烟气“消白”工程中的冷却降温对FGD、WESP脱除SO₃的影响很小,烟气温降与FGD、WESP、FGD+WESP对SO₃的脱除效率之间没有相关性,温降为0 ℃、2.9 ℃、3.9 ℃和5.8 ℃的4种工况条件下,FGD+WESP对SO₃总的脱除效率介于75.6%~81.9%,平均为78.9%。烟气“消白”工程中,烟气降温有利于WESP对颗粒物的脱除,烟尘排放质量浓度约下降0.5 mg/m³,SO₂和NO_x排放浓度基本无变化。烟气中SO₃的脱除主要取决于FGD和WESP,而与烟气是否冷却降温基本无关。烟气冷却降温不是减少污染物排放的有效方法。     

大型煤粉锅炉细颗粒物生成与痕量元素分布特性研究

为了研究燃煤过程中痕量元素的迁移行为及其向细颗粒物、飞灰中的迁移特性和分布规律，采用承重撞击器和烟尘采样仪对某1000 MW煤粉锅炉除尘器入口处烟气中的PM₁₀和总飞灰进行现场采样。同时结合X射线荧光探针分析、微波消解、电感耦合等离子质谱和痕量元素淋滤特性测定，分析了PM₁₀的生成特性和痕量元素As、Cr、Pb和Mn在不同粒径颗粒物中的分布特性及富集规律。结果显示，其生成的PM₁和PM_2.5的质量浓度分别为14.85 mg/m³和74.41 mg/m³，相应的灰基PM₁和PM_2.5产率分别为1.31×10^-3和6.55×10^-3，结合已有文献分析显示，PM₁和PM_2.5的灰基产率与煤中灰质量分数呈现一定的负相关关系。As和Cr在PM_0.2～0.5中发生了显著富集，富集因子分别为17.58和4.05;Pb和...     

基于实测的烟气“消白”工程环境效益研究

为研究烟气“消白”工程的环境效益,采用RJ-SO₃-M型便携式SO₃分析仪对河北邯郸某电厂600 MW机组烟气“消白”工程进行了现场测试,收集了烟气“消白”工程实施前后相近运行负荷、相近煤质、相同时间段的烟尘、SO₂、NO_x的连续监测数据。研究结果表明,烟气“消白”工程中的冷却降温对FGD、WESP脱除SO₃的影响很小,烟气温降与FGD、WESP、FGD+WESP对SO₃的脱除效率之间没有相关性,温降为0 ℃、2.9 ℃、3.9 ℃和5.8 ℃的4种工况条件下,FGD+WESP对SO₃总的脱除效率介于75.6%~81.9%,平均为78.9%。烟气“消白”工程中,烟气降温有利于WESP对颗粒物的脱除,烟尘排放质量浓度约下降0.5 mg/m³,SO₂和NO_x排放浓度基本无变化。烟气中SO₃的脱除主要取决于FGD和WESP,而与烟气是否冷却降温基本无关。烟气冷却降温不是减少污染物排放的有效方法。     

燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM2.5环境效益

燃煤机组在燃用低硫优质煤的基础上采用先进的大气污染控制技术设备,实施主要大气污染物的超低排放,在新建机组与改造机组上均是可行的。长三角、京津冀的燃煤电厂实施超低排放环保改造后,与现有燃煤电厂排放的污染物相比,SO₂、NO_x和烟尘以及烟尘中一次PM_2.5减排比例均在90%以上,SO₃减排幅度也达到70%左右。采用MM5+CULPUFF耦合模型,以江苏省为例,定量模拟研究了2012年江苏省火电厂排放的大气污染物对各地级市PM_2.5的影响,结果表明,对各市贡献的日均浓度最大值介于27.3~42.9 μg/m³,平均为35.28 μg/m³,其中二次PM_2.5占87.4%;实施超低排放后对各市贡献的日均浓度最大值介于6.2~12.5 μg/m³,平均为9.43 μg/m³,其中二次PM_2.5占91.7%。     

1000MW近零排放燃煤机组细颗粒物及SO3排放和分布特征

针对国华寿光电厂2号1000MW近零排放燃煤机组,在100%、45%负荷和不同NO_x排放浓度下,对烟气全流程颗粒物和SO₃浓度进行现场采样测试,研究了分级颗粒物中水溶性离子含量分布,并给出了前体物SO₃的排放特征。结果表明：不同工况下PM₁₀和PM_2.5排放浓度分别不超过0.92mg/m~3和0.24mg/m~3;随着负荷的降低,颗粒物质量和数量浓度都出现下降,但粒径分布并未明显变化;随着NO_x排放浓度上升,选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后和电除尘(electrostatic precipitator,ESP)后部分粒径段颗粒物浓度出现下降,尤其是ESP后0.006～0.0138μm、0.0553～5.980μm粒径段的变化趋势较为明显。SCR前后PM_2.5中水溶性离子质量占比约4%,以Ca²⁺和SO₄^2-为主,各粒...     

湿式相变凝聚器协同多污染物脱除研究

燃煤发电机组多污染物协同脱除技术将是未来火电领域的研究热点,为此研发并设计了一种高湿烟气环境中实现细颗粒凝聚和多污染物协同脱除的新型装置——湿式相变凝聚器（Wet Phase Transition Agglomerator,WPTA）。该装置经过实验室实验、中试实验和某660 MW燃煤机组全烟气工况工程实验研究,发现其具有优良的细颗粒物凝聚能力和多种污染物协同脱除性能。中试实验结果表明,经过WPTA后,烟气中颗粒物的粒度分布曲线由单峰分布演变为双峰分布,且粒径在2 μm左右颗粒的峰值明显降低,粒径大于10 μm颗粒的峰值呈增加趋势。660 MW机组全烟气试验结果显示,满负荷下WPTA投运,PM_2.5、PM_1.0脱除效率分别比不投运提高约5个百分点、15个百分点;同时实现了烟气中Hg、As、Ba、Ga、Li、Mn、Sr和Ti元素的高效脱除, 其中Hg与As的脱除能力分别提高了4.18倍和2.82倍。研究结果表明,该湿式相变凝聚协同多污染物脱除技术能很好地实现燃煤机组污染物超低排放。     

燃煤电厂湿式电除尘器减排及能效特性研究

在工况及负荷稳定的情况下,对122台燃煤电厂配套湿式电除尘器(金属板式35台、导电玻璃钢87台)开展多污染物的减排特性和能耗测试分析,结果表明,湿式电除尘器对各类污染物均具有较高的脱除效率,绝大部分湿式电除尘器出口颗粒物、PM2.5、雾滴和SO3可分别控制在5、2.5、25和10 mg/m3以下,出口PM2.5/PM占...     

湿式电除尘器性能测试方法及排放特征研究

湿式电除尘器收尘极被水膜覆盖,放电区域存在水雾,无振打二次扬尘,且细颗粒物团聚现象显著,可有效减少细颗粒物、SO₃等排放。采用一体化采样头（内置滤膜）采集颗粒物,采用重量法（PM-10）和电荷法（ELPI）测定PM_2.5;采用冷凝法或冷凝法与异丙醇吸收相结合的采样方法测定SO₃。测定结果表明,不同型式的湿式电除尘器颗粒物、PM_2.5一般分别在2~5mg/m³及3mg/m³以下,除尘效率一般在75%~95%,金属极板湿式电除尘器为连续喷淋,因不存在细颗粒物的二次扬尘,颗粒物排放可达1mg/m³以下;不同型式的湿式电除尘器SO₃排放一般在5mg/m³以下,SO₃脱除效率一般在60%~80%,导电玻璃钢湿式电除尘器板电流密度一般比金属极板湿式电除尘器大,因此其SO₃脱除效率普遍更高一些。     

中国散烧煤消费地图及影响因素研究

基于政府监管能力和差异治理方式解析散烧煤内涵范围,建立中国民用散煤消费地图,分省、分领域统计散煤消费,识别出中国散烧煤的重点领域是工业小锅炉和农村生活,集中在东北-西南连线附近的少数省份;定量比较了散煤及集中燃煤的PM_2.5、SO₂、NO_x等排放情况,认为散煤的PM_2.5排放量多于燃煤电厂;分析煤炭生产供应、采暖需求、基础设施等因素对散煤消费及分布的影响,提出散煤治理的政策及措施建议。     

中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放相互影响建模分析

煤电在中国电力供应结构中占据主导地位,其环境影响是研究热点之一。建立中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放分析模型,基于文献调研构建参数数据库,测算中国煤电的单位发电量排放。结果表明,近年来中国煤电生命周期单位发电量的CO₂、SO₂、NO_x和PM_2.5排放分别为838.6 g/（kW·h）、0.34 g/（kW·h）、0.32 g/（kW·h）和0.08 g/（kW·h）。其中煤电单位发电量大气污染物排放,比实施超低排放改造前,下降幅度超过90%。研究发现,增大单机机组规模和进行超低排放改造能够有效降低煤电发电过程的大气污染物排放,采用煤电燃烧后碳捕集和存储(carbon capture and storage, CCS)处理技术能够使煤电CO₂排放下降到144 g/（kW·h）,助力碳中和目标实现。如果不采用更加严格的大气污染物排放标准和处理方式,CCS技术可能会使煤电大气污染物排放强度上升30%~40%,这与碳捕集过程使用的技术有关。