基于中试平台的低低温电除尘器深度试验研究

基于50 000 m³/h实际烟气中试试验系统,采用常规采样枪+玻纤滤筒和一体化采样头+石英滤膜测定总尘,采用ELPI测定PM_2.5,采用自制的控制冷凝+异丙醇吸收系统测定SO₃,采用BDL型飞灰工况比电阻测试仪测定飞灰工况比电阻。试验结果表明,130℃、90℃、80℃时电除尘器出口烟尘浓度分别为11.7mg/m³、9.7 mg/m³、5.4 mg/m³,PM_2.5浓度分别为0.8 mg/m³、0.4 mg/m³、0.2 mg/m³,总尘及PM_2.5减排效果显著;电除尘器出口SO₃浓度分别为1.25 mg/m³、0.10 mg/m³、0.14 mg/m³,对应低低温电除尘系统的SO₃脱除效率分别为22.84%、96.15%、96.61%,低低温电除尘系统可脱除烟气中绝大部分SO₃;电除尘器入口飞灰工况比电阻分别为3.02×10¹³ Ω·cm、6.15×10¹² Ω·cm、5.24×10¹¹ Ω·cm。     

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。     

燃煤锅炉颗粒物粒径分布和痕量元素富集特性实验研究

文中用基于空气动力学直径分级的8级Andersen撞击器对煤粉锅炉排放的飞灰进行了现场采样,给出了电除尘器入口和出口的气溶胶颗粒物粒径分布.使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）,测定了不同粒径颗粒物上8种痕量元素As、Pb、Cr、Cd、Ni、Co、Cu、Zn的含量.结果表明,电除尘器入口烟气中飞灰粒径在0.7～17.5μm范围内呈单峰分布,峰值在7.48～10.97μm,而除尘器出口排放的颗粒物在1～10μm之间分布则比较平缓,PM2.5的质量份额明显增加.上述痕量元素在小粒径的飞灰上有明显的富集,同一粒径上的富集程度正相关于它们的挥发性,Cu、Cr、Co、Ni的相对富集倍数为4～6倍,挥发性最强的As的相对富集倍数接近30倍.此外,痕量元素的质量粒径频度分布在1～10μm有细微的双峰.     

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。     

燃煤循环流化床痕量元素排放特性试验研究

在50k W循环流化床试验台上,采用美国EPA Method29痕量元素取样分析方法,研究小龙潭褐煤(含石灰石脱硫剂)循环流化燃烧过程中As、Cd、Pb、Sb、Cr、Mn、Co、Cu、Mo、Ba 10种痕量元素在底渣、飞灰、烟气中的分布富集特性、排放浓度。结果表明:痕量元素的质量平衡率在95%~125%范围内,试验结果具有良好的可靠性。痕量元素主要分布于底渣、飞灰中,烟气气态痕元素所占比例极小(0.05%);所研究的痕量元素具有半挥发性,在飞灰中有富集趋势在底渣中存在耗散;烟气中气态痕量元素浓度极低,最大值小于0.7μg/m3,但As、Pb、Cr远高于国家环保部关于空气质量的要求,燃煤电厂烟气痕量元素的排放应引起足够的重视。烟气中颗粒态痕量元素具有很高的浓度且变化较大,通过飞灰的高效捕集可很大程度减少烟气颗粒态痕量元素的排放。     

痕量元素在煤粉炉中排放特性的研究

该文分析了Cr、Pb、Mn、As、Se、Hg、Cd、Zn8种痕量元素在煤粉炉中的排放特性,得出表征痕量元素排放特性的6种数值。并根据这些数值,将元素分成3类：第1类元素：Hg;第2类元素：Pb、Zn和Cd;第3类元素：Mn;Se介于第1类元素和第2类元素之间,cr同时具有第1类和第3类元素性质。研究还发现：除Mn外,其它元素在飞灰中的富集程度随粒径减小而增加;Cr、Cd、Zn在飞灰中的相对富集程度与各自熔点成反比;Pb对烟气中活性原子Cl的亲和力大于Cd;飞灰对各痕量元素吸附机理不同;痕量元素主要分布于电除尘器飞灰和气相中;烟气中Mn和Cr含量均超过我国和欧盟关于垃圾焚烧控制标准。     

燃煤电厂痕量元素协同脱除及排放

为了研究痕量元素在电厂排放物中的分布、富集以及常规污染物净化设施（脱硝装置（SCR）、电除尘器（ESP）、湿法烟气脱硫装置（WFGD）、湿式电除尘器（WESP））对痕量元素的协同脱除效果,采用美国环境保护署（USEPA）方法29,对某350 MW典型燃煤机组烟气及各污染物净化设施排放物中11种痕量元素（Be、Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Pb、Hg）浓度进行了测试。结果表明,煤粉燃烧后释放的痕量元素主要富集在ESP飞灰和石膏中,而在炉渣和烟囱入口烟气中分布较少;富集在ESP飞灰和石膏中的痕量元素分别占痕量元素排放总量的54.51%~97.58%和1.61%～38.08%;常规污染物净化设施对烟气中痕量元素的综合脱除效率为91.98%~99.98%,烟囱入口排放的痕量元素质量浓度为0.02~9.23 μg/m³,其中Mn、As、Se、Pb等元素质量浓度高于美国EPA颁布的火电厂环保标准中新建燃煤机组排放限值。     

O2/CO2气氛下痕量元素的赋存和迁移特性

在管式炉中进行徐州烟煤的燃烧实验。通过改变燃烧气氛,用电感耦合质谱分析仪(inductively coupled plasma- mass spectrometry,ICP-MS)研究O2/CO2燃烧方式下O2含量及温度对煤中As、Cr、Pb等痕量元素赋存、迁移特性的影响,并在相同的氧浓度下研究CO2浓度对痕量元素排放的影响。结果表明：痕量元素及其化合物的熔点、沸点等物理性质对元素挥发影响很大;较之常规燃烧方式,O2含量的变化并没有改变As、Cr、Pb、Ni等痕量元素在底灰中的含量随温度升高而降低的总体规律;随着燃烧气氛中O2含量的升高,Cr、Ni在底灰中的含量有所降低,而As、Pb在底灰中明显富集;随着温度升高,燃烧气氛对As在底灰中富集的影响逐渐减弱;此外,在相同的O2含量下,CO2含量越高,As在底灰中的含量越低,因为高浓度的CO2在一定程度上抑制了更易挥发的次氧化物或单质的生成。     

基于CFB-FGD技术的烟气超低排放工程性能测试评估

以基于烟气循环流化床脱硫除尘技术的中国中部地区某新建350 MW循环流化床机组超低排放工程为研究对象,对100%和75%负荷工况下SO₂、颗粒物等常规污染物和PM_2.5、SO₃、汞等非常规污染物的浓度进行现场检测,评估CFB锅炉炉内脱硫+炉外CFB-FGD脱硫除尘技术实现SO₂和颗粒物超低排放的达标能力。现场监测及评估结果表明,该技术组合能实现SO₂小于35 mg/m³和颗粒物小于10 mg/m³的超低排放要求,对SO₃、汞等非常规污染物具有一定的协同脱除作用。     

煤气化过程中痕量元素迁移规律与气化温度的关系

在一台常压流化床气化炉上，维持流化风量7Nm3/h、蒸汽量1.32kg/h、给煤量3.17kg/h、静止床层高度400mm等气化参数不变，详细研究了痕量元素迁移规律与气化温度之间的关系。结果表明：气化温度对痕量元素迁移规律的影响比较复杂，并非气化温度的升高都能促进所有痕量元素挥发，元素及其化合物的熔、沸点对元素挥发影响很大，但不是唯一决定因素。痕量元素在高、低温焦中受气化温度影响变化趋势相同，即随着气化温度的升高，As、Cd、Co、Cr、Cu、Mg、Ni、Pb、Se的相对富集系数增加，Zn的相对富集系数减小，Mn、Hg、V、Sr的相对富集系数变化很小。 相对于高温焦，低温焦中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn具有较高的相对富集系数。底渣中大部分痕量元素（As、Cd、Co、Cu、Mg、Ni、Pb、Se）的相对富集系数随着气化温度的升高而减小。     

低低温电除尘技术特点及在高灰煤超低排放工程中的应用

低低温电除尘器在燃煤机组节能提效的同时,对SO₃也具有很高的脱除率。当灰硫比大于100时,低低温电除尘器不会发生低温腐蚀。从低低温电除尘器主要工艺参数选择、需关注问题及应对措施、污染物减排特性等方面进行了阐述和分析。重点介绍了典型工程案例淮北平山电厂660 MW机组,经测试,低低温电除尘器除尘效率为99.97%,出口烟尘浓度为4.47 mg/m³,PM_2.5浓度为2.4 mg/m³,湿法脱硫后烟尘浓度为2.3 mg/m³。表明低低温电除尘技术配合旋转电极式电除尘等技术组合,不但可以实现电除尘器出口5 mg/m³的烟尘浓度,而且还可实现高灰煤烟尘超低排放。     

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%。     

江苏省火电超低排放对环境空气中PM2.5质量浓度影响模拟研究

为研究火电行业的超低排放对环境空气中PM_2.5下降的贡献,以江苏省火电行业实施超低排放为研究对象,通过建立中尺度气象模型MM5与环境空气质量模型CALPUFF的耦合模型系统,分别模拟计算了超低排放实施前后2013年和2017年火电大气污染物排放对全省环境空气中PM_2.5质量浓度的影响及其下降情况。结果表明,全省火电厂对13个地级市贡献的PM_2.5年均质量浓度从2013年的8.0 μg/m³下降至2017年的4.6 μg/m³,平均下降幅度为42.5%。环境空气质量现状监测结果表明,2017年江苏省13个地级市PM_2.5年均质量浓度较2013年下降了24.1 μg/m³,下降幅度为32.9%,明显低于火电行业贡献的PM_2.5年均浓度下降幅度,相差9.6%,表明这5年间江苏省火电行业通过实施超低排放实现的污染物减排力度总体上超过其他行业的污染物减排力度。最后,提出江苏省未来污染物的治理思路。     

不同煤燃烧源排放的PM10形态及重金属分布的对比研究

对3种煤燃烧源(煤粉炉、水煤浆炉和CFB炉) 形成的飞灰颗粒直接进行了烟道源环境采样，使用8级Andersen撞击器按空气动力学粒径分级采集样品。分级的样品进行SEM(扫描电镜)和ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)分析，获得颗粒物的微观形态和8种元素(As、Pb、Cr、Cd、Ni、Co、Cu、Zn)在不同粒径飞灰上的分布富集数据。结果显示，煤粉炉和水煤浆炉的PM10微观形态以球形颗粒为主，数量超过90%，但CFB炉中则以不规则、片状和絮状颗粒为主。煤燃烧中元素富集特性的强弱结果为：As>Pb>Cd、Zn>Ni>Co>Cu、Cr。煤粉炉和水煤浆炉中，元素随粒径减小以成倍速度富集，最末级(粒径最小)上As的相对富集因子分别为30、23，Pb的相对富集因子为16和13，Ni、Co、Cu、Cr也有4~8倍的富集；CFB炉中元素无明显富集现象，燃烧温度是主要影响因素。     

火电行业大气污染物排放对PM2.5 的贡献及减排对策

“十一五”期间,中国电力装机容量从2005年年底的50 841万kW增长至2010年年底的96 219万kW,其中火电装机从38 413万kW增长至70 663万kW。电煤消费量从2005年的10.63亿t 增长至2010年的15.11亿t。2010年,我国火电行业烟尘排放量为218.4万t,SO₂排放量为984.4万t,NO_x排放量为954.2万t。研究表明：2010年我国PM₁₀排放总量3 797.3万t,PM_2.5排放总量为2 278.4万t。2010年火电行业排放的一次细颗粒物PM_2.5为100.8万t,火电行业排放的SO₂转化为二次细颗粒物PM_2.5为350万t,排放的NO_x转化为二次细颗粒物PM_2.5为265.5万t,排放的SO₃转化为二次细颗粒物PM_2.5为107.3万t,合计占PM_2.5排放总量的36.1%。为减少火电行业PM_2.5排放,建议加强环保设施的运行监管,同时出台经济政策引导企业主动减排,湿法脱硫后加装湿式电除尘器以有效减少PM_2.5的排放。     

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...     

燃用神华煤2 028 t/h亚临界锅炉超低NOx 燃烧优化试验研究

为摸清燃用神华煤锅炉深度空气分级超低NO_x燃烧规律,实现防结渣、高效燃烧和超低NO_x排放一体化目标,以多目标综合优化技术为基础进行定向调整试验。主要是通过制粉系统和辅助风系统配风方式优化后,机组热效率由94.00%提升至94.14%,SCR入口处NO_x排放由129.0 mg/m³降为108.3 mg/m³;空气预热器入口处CO体积分数由338×10^-6降为50×10^-6,同时飞灰可燃物质量分数和大渣可燃物质量分数均有大幅降低。完整吹灰次数也由每班1次减少为每天1次,炉内清洁程度明显加强。     

燃用水煤浆锅炉排放物中痕量元素的分布

测定了燃用水煤浆锅炉的水煤浆样、炉渣及飞灰中Mn、Pb、Cr、Ni、Cu、Cd、Zn等痕量元素的含量。结果表明,制浆过程中洗煤、煤浆颗粒的较大体积和燃烧温度较低等对燃烧过程中痕量元素的排放具有一定的抑制作用。痕量元素在飞灰中的富集,随飞灰粒径减小而增加。飞灰对痕量元素吸附机理不同。