300MW燃煤电站化学团聚强化飞灰细颗粒物排放控制的研究

煤炭燃烧会产生大量飞灰颗粒物,其造成的空气污染给人类健康及生存环境带来了巨大影响。针对江西某电厂2???340MW燃煤机组,进行了细颗粒物化学团聚工业应用工程试验。通过安装自行设计制造的化学团聚系统,综合考察了化学团聚技术对燃煤电厂静电除尘器(electrostaticprecipitators,ESP)效率的影响,对电厂运行参数的影响,及团聚后排放至大气的颗粒物特性。试验结果表明,喷入化学团聚剂后,细颗粒物排放浓度显著降低。4号机组连续喷入240min团聚剂后,ESP后颗粒物浓度下降约61.7%,脱硫后颗粒物浓度下降了约77.9%;3号机组连续喷入化学团聚剂168h后,ESP后颗粒物平均浓度为22.6mg/m3。脱硫后颗粒物平均浓度为5.7mg/m3。采集脱硫后排入大气的烟尘颗粒物,粒径峰值为0.8?m,绝大多数飞灰颗粒粒径在0.1～1?m内。连续喷入化学团聚剂后,ESP后SO2浓度由2866mg/m3降至2354mg/m3,下降了约17.9%;NOx浓度和O2浓度无明显变化;烟气湿度提高了约0.4%。     

超低排放燃煤火电机组湿式电除尘器细颗粒物脱除分析

采用DPI细颗粒物采样仪对某已实现超低排放标准的300 MW级别燃煤机组的湿式电除尘器进行现场采样测试,测量湿式电除尘器入口和出口处烟尘总体质量和按照粒径分级的分级质量,得到烟气中颗粒物的总体和分级脱除效率,并得到颗粒物粒径分布的变化。结果表明,经过湿式电除尘器的除尘作用,烟气中颗粒物的质量浓度由16.1 mg/m3降低至1.8 mg/m3,脱除效率达到88%以上,充分满足超低排放的要求。其中PM2.5的脱除效率稳定在75%以上。机组负荷的变化也可以影响除尘效率。经过湿式电除尘器的除尘,10μm以上颗粒物质量浓度下降最大。     

660MW燃煤机组PM_(2.5)生成与排放特性

对某660 MW机组燃煤锅炉静电除尘器(ESP)前、后颗粒物和湿法石灰石-石膏脱硫装置(WFGD)后颗粒物分别进行了现场取样分析,研究了燃用2种煤时机组的PM_(2.5)生成特性,并分析了ESP及WFGD对PM_(2.5)粒径颗粒等不同排放特性的影响。结果表明:该锅炉燃用2种煤产生的细颗粒物PM_(2.5)均呈双模态分布,且PM_(2.5)与PM_(10)生成量与煤的灰分含量呈正相关关系;ESP对PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)的脱除效率分别为99.812%、99.711%和99.402%,对粒径0.1~1.0μm颗粒物的脱除效率低于其他粒径颗粒物;烟气经过装有气-气换热器(GGH)的WFGD后,粒径在1.0μm以上的颗粒物质量浓度下降约40%,而粒径1.0μm的颗粒物质量浓度升高约35%;脱硫浆液喷淋对颗粒物的洗涤作用会降低粒径1.0μm的颗粒物质量浓度;而超细颗粒物的团聚长大及脱硫浆液携带产生的石膏颗粒等则会导致1.0μm的颗粒物质量浓度有所升高。     

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...     

湿法脱硫超低排放改造工艺对细颗粒物迁移转化特性影响分析

经石灰石-石膏湿法烟气脱硫（WFGD）后燃煤烟气中细颗粒物特性会发生显著变化，具体与脱硫工艺有关。基于自行搭建的超低排放实验台及实际电厂测试数据，对WFGD超低排放工艺中细颗粒物的迁移转化特性进行了分析。结果表明:塔入口烟温70 ℃下塔出口细颗粒物数量与150 ℃下相比降低约1×106 个/cm3；5层喷淋对细颗粒物数量及质量浓度的去除效率提升11.5%和18.9%左右；增设清水喷淋和托盘、采用双循环工艺均有效降低了塔出口细颗粒物质量浓度，其中双塔双循环系统的去除效果最好，出口细颗粒物质量浓度可达10 mg/m3以下。     

电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除作用的实验研究

采用Andersen 8级撞击器对某300 MW燃煤电厂湿法烟气脱硫(wet flue gas desulphurization,WFGD)系统前后的飞灰颗粒物进行采集,获得了烟气中飞灰颗粒物的质量浓度和粒径分布特性。采样工况分别为100%和70%锅炉负荷。使用场发射扫描电镜-能谱分析,X射线荧光分析和电感耦合等离子体-原子发射光谱分析法对颗粒物进行了形貌分析和主、次量元素含量的检测。结果表明,WFGD系统入口飞灰质量粒径呈典型的双峰分布,峰值分别在1和3 mm处,颗粒多呈规则球形,PM2.5与PM10质量比为0.434,飞灰总浓度约为85 mg/m3标准状态;出口处飞灰质量粒径分布也呈现双峰性,其中细颗粒比例增大,PM2.5与PM10质量比为0.764,细颗粒间相互聚集粘连形成不规则的块状结构,飞灰总浓度在23 mg/m3(标准状态)以下,总飞灰的脱除效率为74.5%,分级脱除效率随粒径减小而明显下降。经过WFGD系统后,细颗粒上S和Ca元素含量增大,而Al,Ba,Fe,Mn和Si元素的含量降低。计算表明,WFGD出口烟气中新增的石灰石与石膏颗粒分别占颗粒物质量的47.5%和7.9%。     

电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物及SO_3酸雾脱除作用研究

对2家燃煤电厂湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)系统前后细颗粒及SO_3酸雾进行了测试分析,对比分析了单塔、双塔脱硫工艺、燃煤组分等与细颗粒物和SO_3酸雾脱除作用的关系。结果表明,双塔WFGD系统对细颗粒物和SO_3酸雾的脱除效率明显高于单塔系统。WFGD系统入口细颗粒物粒径分布相似,脱硫后细颗粒物粒径分布向小粒径方向迁移,同时PM_(2.5)相对比例有所增加,双塔脱硫系统更为明显。WFGD系统在脱除燃煤烟气中颗粒物的同时,本身也会形成新的细颗粒物,其主要成分为硫酸钙,呈板状及棱柱状。单塔、双塔WFGD系统对燃煤烟气中SO_3酸雾的脱除效率范围分别介于30%~40%、50%~65%,随着塔入口烟气中SO_3及颗粒物浓度的增加,其脱除效率有所提高;燃用高硫煤时,会出现蓝烟现象。     

燃煤机组SO_3迁移规律及排放特性试验

针对燃煤电厂SO_3排放现状,对国内多个典型燃煤机组(包括达标排放机组和超低排放机组)各污染物控制设备前后的SO_3质量浓度进行现场测试,并分析了国内典型燃煤机组的SO_3迁移规律。结果表明:达标排放机组的SO_3排放质量浓度普遍高于5 mg/m~3,而超低排放机组的SO_3排放质量浓度大多低于5 mg/m~3;燃煤机组SO_3迁移规律为烟气经选择性催化还原(SCR)脱硝装置后SO_3质量浓度明显增加,而经后续的电除尘装置、脱硫装置、低低温电除尘装置及湿电除尘装置后SO_3均得到有效脱除。     

燃煤电厂超低排放机组重金属铅、砷排放特性

为研究超低排放改造后燃煤电厂重金属元素铅(Pb)和砷(As)的排放特性,采用美国环保部推荐的EPA Method 29方法,对机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统前、电除尘器(ESP)前后和湿式电除尘器(WESP)前后的烟气进行平行取样分析,同时对入炉燃料、底渣、ESP灰、石灰石浆液、石膏和脱硫废水等进行了取样分析,然后通过质量平衡核算得到Pb、As在燃煤副产物中的分配比例以及迁移排放特性。结果表明:燃料中的Pb和As主要迁移到ESP灰和底渣中;ESP前颗粒态重金属是Pb和As在烟气中的主要存在形式,占比均达98%以上;污染物控制装置(APCDs)对Pb和As的协同脱除效率均达到99%以上,WESP出口Pb和As的质量浓度分别为2.71mg/m~3和0.18mg/m~3,排放因子分别为0.91×10~(-12) g/J和0.06×10~(-12) g/J。因此,该APCDs可以有效控制烟气中Pb和As的排放。     

某200MW燃煤发电机组颗粒物生成与排放特性

利用低压撞击器系统对某200 MW燃煤发电机组布袋除尘器入口和出口及石灰石-石膏湿法脱硫(WFGD)塔出口的颗粒物进行现场采样,分析了机组的颗粒物粒径分布情况、布袋除尘器的除尘特性,以及WFGD系统对颗粒物排放特性的影响。结果表明:煤粉燃烧生成的颗粒物呈明显的双模态粒径分布,超细颗粒物PM0.2在PM10中占比重较小,仅为0.64%;布袋除尘器对PM10颗粒物的脱除效率为99.98%,但对超细颗粒物PM0.2的脱除效率偏低,约为99.88%,这是由于布袋除尘器工作过程中小粒径颗粒更易穿透布袋及其表面的灰层;WFGD系统对粒径超过2.5μm的颗粒物具有脱除作用,但在WFGD系统运行中由于石膏浆液携带以及超细颗粒物的团聚长大,会使粒径在0.5μm左右的颗粒物质量浓度大幅增加。     

石灰石-石膏法脱硫烟气PM_(2.5)排放特性

对模拟试验系统和实际燃煤电厂石灰石-石膏法脱硫净烟气中的PM2.5排放特性进行了对比研究。结果表明:模拟系统燃煤细颗粒物数浓度在电称低压冲击器(ELPI)可测范围内呈单峰分布,以亚微米级微粒为主,多呈球形结构,主要为难溶于水的硅铝质矿物颗粒。然而,实际电厂燃煤细颗粒物数量浓度呈双峰分布。经过石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)的净烟气中,细颗粒物峰值粒径由脱硫前的0.07μm增至0.15μm,粗颗粒段数量较脱硫前稍有降低,但0.1~0.5μm粒径段颗粒数量浓度反而有所提高;出现少量微米级的块状结晶态细颗粒,Ca、S、O元素含量增加。     

超低排放燃煤电厂SO_3生成及控制的试验研究

针对3×340MW燃煤电厂超低排放改造机组,进行SO3排放控制的试验研究。探究SO3的生成转化规律及排放特征,并对比湿式电除尘技术和化学团聚强化除尘技术在不同机组负荷下对SO3的脱除效果。实验结果表明:SO3在炉膛内的转化率在0.8%～1.4%之间,在SCR催化装置中,SO3的转化率在0.8%～1.3%。SCR装置前后3台机组SO3浓度分别由10.4～30.7mg/m3、22.3～45.5mg/m3以及24.8～48.1mg/m3变为20.2～56.5mg/m3、42.5～74.8mg/m3以及51.4～82.5mg/m3。静电除尘器(electrostaticprecipitator,ESP)对SO3的脱除效率在19.3%～62.3%之间,化学团聚协同ESP对SO3的脱除效率在63.8%～75.2%之间,SO3脱除效率最高可提升51.4%。湿法脱硫系统(wet fluegasdesulfurization,WFGD)对SO3酸雾的脱除效率在50%左右,湿式静电除尘装置及化学团聚协同WFGD脱除SO3效率在50%～70%。超低排放改造后,3台机组的SO3总脱除效率基本维持在80%～90%,排放浓度在5.7～11.4mg/m3。     

新型湿式相变凝聚除尘、节水及烟气余热回收一体化系统性能研究

基于高湿烟气降温时大量水蒸气冷凝过程中的相变团聚和潜热释放,设计开发了集除尘、节水和汽化潜热回收一体化的湿式相变凝聚系统,并在首次独立应用后,实现了280 t/h燃煤锅炉粉尘超低排放。该系统布置在湿法烟气脱硫系统(WFGD)与烟囱之间,采用锅炉补水(除盐水)作为冷却介质,在脱除烟气颗粒物同时,实现深度节水和烟气余热回收。实际应用结果表明:在90%负荷和75%负荷2个测试工况下,该系统对颗粒物的脱除效率分别为53.05%、71.11%,颗粒物排放质量浓度均低于5 mg/m~3,最大收水量为4.32 t/h,最高回收热量为3.59 MW。     

燃煤电厂烟气冷凝除尘试验研究

通过在某300 MW燃煤机组湿法烟气脱硫(WFGD)系统的脱硫塔出口搭建烟气旁路,测试具有冷凝除尘作用的塑料型换热管束的传热系数、烟气侧阻力特性及除尘性能。结果表明:管束传热系数在350 W/(m^2·K)以上,烟气侧阻力随烟气流速增加而明显增大,除尘效率达到58.6%,出口粉尘质量浓度在4.5 mg/m^3左右;采用冷凝除尘技术不仅可以除尘,还能够回收烟气中的热量和水分。     

燃煤烟气SCR脱硝系统中细颗粒物排放特性综述

当前我国面临着严重的由PM_(2.5)导致的严重大气污染,燃煤电厂是大气环境中PM_(2.5)的主要排放源之一。燃煤电厂大规模安装的选择性催化还原(SCR)脱硝装置虽然减少了NOx转化生成的二次PM_(2.5),但却可能增加一次PM_(2.5)排放,其中以硫酸(氢)铵细颗粒物排放为主,同时,也改变了PM_(2.5)的物理化学特性。文中综述了SCR脱硝前后细颗粒物物理化学性质的变化及SCR脱硝过程对燃煤电厂细颗粒排放特征的影响,后续除尘、湿法脱硫系统(WFGD)烟气处理系统中细颗粒物排放的影响,重点阐述了硫酸(氢)铵细颗粒物的生成转化及影响因素,同时,也对今后SCR脱硝过程中细颗粒物的生成及控制的研究方向作出了进行了展望。     

1000 MW超低排放机组Hg迁移特性

为研究国内某燃煤电厂1 000 MW超低排放机组中汞（Hg）的排放特性,采用EPA Method 30B对机组不同位置的烟气进行平行取样,同时对原煤、底渣、飞灰、脱硫废水以及湿式电除尘器（WESP）废水等也进行了取样分析。结果表明:Hg的质量平衡率为96.65%,在可接受范围内;燃煤烟气中的Hg主要以颗粒态汞（HgP）、气态二价汞（Hg2+）以及气态单质汞（Hg0）3种形态存在;选择性催化还原（SCR）脱硝系统对Hg0的氧化率为43.81%;电除尘器（ESP）脱除烟气中汞的能力体现在对HgP的脱除,其对HgP的脱除效率为98.88%;湿法脱硫装置（WFGD）对Hg2+具有极佳的脱除效果,脱除效率达到98.10%;各污染物控制装置（APCDs）对总汞（HgT）的脱除效率按高低顺序排列为WFGD（60.13%）、WESP（40.00%）、ESP（38.95%）,整个系统对HgT的脱除效率为87.23%;最终排放烟气中的HgT质量浓度为1.89 ?g/m3,达到我国环保部规定的排放限值。     

低低温电除尘器粉尘及SO3协同去除研究

为使燃煤电厂大气污染物超低排放,近年低低温电除尘技术开始得到应用。以浙能温州电厂660 MW机组低低温电除尘器为研究对象,对低低温电除尘器粉尘及SO₃协同去除效果进行了测试,对烟气的常规温度和低低温状态下飞灰比电阻的变化及其除尘提效幅度开展研究。结果表明：烟气冷却器投运后,低低温工况条件下的飞灰工况比电阻值较常规烟气工况降低了1个数量级,烟尘排放质量浓度由6.94 mg/m³降至3.25 mg/m³,达到超低排放要求 ;SO₃脱除率达96.6%。     

燃煤飞灰颗粒物及重金属分布特性研究

对张家口电厂除尘前、除尘后、脱硫后飞灰颗粒物进行采集,同时检测仓灰和除尘前飞灰中重金属浓度,研究了燃煤飞灰颗粒物及重金属分布特性。结果表明,电厂燃用的5种典型煤种的Hg、As、Pb、Cr、Cd浓度差别较大;仓灰中出现明显富集的现象;除尘前飞灰颗粒物浓度达到13.1 g/m3,本次实验中电袋复合除尘器的除尘效率均高于静电除尘器;烟气经过湿法脱硫作用,脱硫出口颗粒物浓度比入口增大了,可能是脱硫过程生成了细颗粒物。As、Pb在除尘前飞灰中富集程度高于仓灰中浓度,如果在无控制条件下直接排放到大气中,会对生态环境造成严重威胁。     

某1000MW燃煤机组超低排放电厂烟气污染物排放测试及其特性分析

针对某1 000 MW燃煤机组超低排放示范工程,开展污染物现场测试及排放特性分析研究。对关键常规污染物、非常规污染物的脱除效率进行实测,并分析得到其排放特征及排放绩效。测试结果表明,通过燃煤电站超低排放技术改造可显著降低大气污染物排放水平,各污染物控制单元对常规污染物实现高效控制,非常规污染物通过现有污染物控制单元实现高效协同脱除。以测试的1号机组为例,测试期间,总排放口处烟尘、SO2、NOx平均排放浓度分别为1.1、13.38、31.75 mg/m3,Hg及其化合物、PM2.5、液滴及SO3平均排放浓度分别为1.65μg/m3、0.29、6.95、2.92 mg/m3。SO2、NOx排放绩效分别为0.039 7、0.094 2(k W·h),污染物排放远优于国际平均排放水平。100%负荷条件下,SCR、ESP、WFGD、WESP分别实现SO3的脱除效率为-27.1%、21.8%、76.8%及73.9%,WFGD对Hg的协同脱除效率达到80%。     

燃煤烟气常规污染物净化设施协同控制汞的研究

采用Ontario Hydro方法对国内20个典型燃煤电厂选择性催化还原脱硝(selective catalytic reduction denitrification,SCR)系统、除尘系统(静电除尘器electrostatic precipitator,ESP)、布袋除尘器(fabric filter,FF)、湿法烟气脱硫系统(wet flue gas desulfurization,WFGD)前后烟气汞的形态和浓度进行测试,研究电厂常规污染物控制设施对烟气汞的形态转化及协同控制作用。结果表明,SCR对烟气中总汞的减排效果不明显,但促进了Hg0向Hg2+的转变;SCR催化氧化Hg0与煤中的氯含量成正相关性,NH3对SCR催化氧化Hg0具有抑制作用。ESP/FF对烟气中汞的影响主要体现在对Hgp的协同脱除上,FF的脱汞效率高于ESP的脱汞效率,循环流化床锅炉配置ESP的脱汞效果高于煤粉炉配置ESP的脱汞效果。WFGD对汞的脱除依赖于烟气中Hg2+的比例,随着液气比(L/G)、pH的增加,WFGD脱汞效率逐渐增加。SCR促进了ESP、WFGD的脱汞效果,对于配置SCR+ESP+WFGD的燃煤电厂,对烟气汞的排放具有很好的协同控制能力。