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燃煤烟气与PM2.5
2020-10-18
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1PM2.5基本概念

近年来,中国成为世界上雾霾现象最严重的地区之一,PM2.5浓度居高不下。根据国电环境保护研究院教授级高工世界银行烟气脱硫项目顾问马果骏先生的研究报告,燃煤电厂在降低PM2.5上还有很多优化空间。


PM2.5:空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物;

PM2.5来自于自然和人为的污染源;

PM2.5不是一种单一成分的空气污染物,是由大量不同化学成分组成的一种复杂又可变的大气污染物

PM2.5的主要成分是硫酸、硫酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、元素碳C和有机碳。由污染源直接排出的PM2.5成为一次粒子;由污染源排出的气态污染物经过冷凝或在大气中发生复杂的化学反应而生成的PM2.5称为二次粒子

为保障2008年北京奥运会空气质量开展的北京市空气质量达标战略研究表明,北京市的PM2.5 的组成:

• 29%工业燃煤

• 15%生物质燃烧

• 13%二次硫酸盐

• 10%机动车

• 9%二次硝酸盐

• 8%扬尘

• 16%其它

2PM2.5的影响

2.1 PM2.5对健康的危害

•·PM 2.5可被直接进入人体肺泡, 又称可入肺颗粒物;

• PM2.5会引起三种呼吸系统的疾病:

• PM2.5作为病毒、病菌的载体,引起感冒、肺结核和肺炎;

• PM2.5会引起呼吸系统的过敏,如哮喘病、肺泡炎;

• PM2.5会引起免疫力降低,增加肺癌的发生率。

2.2 PM2.5对大气能见度的影响

大气能见度是有大气中颗粒物对光的散射和吸收决定的:

如果完全没有颗粒物,大气分子对光的散射是很小的,能见度可达到100-300km在极干净的城空气中能见度可以达到30km当大气能见度下降到l0km,大气的相对湿度低于80%时,定义为霾


3燃煤烟气与PM2.5

燃煤烟气对PM 2.5 的贡献,根据地域不同约在10%-25%之间

燃煤烟气排放的特点:

固定点源;烟气排放量大;有组织排放;可控排放;

合理推论:燃煤企业又将成为严控领头羊

由燃煤烟气排放的PM 2.5可分为:

可过滤颗粒(一次PM)机械性颗粒颗粒较大,1~ 2.5μm;

可凝结颗粒( 二次PM' )气体、蒸汽状态;在环境中生成二次PM

可过滤颗粒与可凝结颗粒的比例约为1:3~1:1

目前没有专门针对PM 2.5的控制技术工业部门现有的、己成熟运行的APC都有脱除PM2.5 的能力;但效率或容量均有限制

4SCR烟气脱硝系统

SCR烟气脱硝系统的影响

SCR催化剂在还原烟气中NOx的同时,会将烟气中约1~ 3%SO2催化氧化成为SO3,这会使含硫量较高的燃煤烟气中可凝结硫酸气溶胶增加;过量氨逃逸会增加烟气中氨盐的浓度。

减少SCR生成的SO3PM2.5的影响,有以下方法:

选用对SO2氧化能力较低的催化剂;缺点:价格贵、对烟气脱汞不利

在空预器前设置DSI装置脱除烟气中的SO3缺点:需要增加投资,吸收剂价格贵,运行费用高。

5、布袋除尘器

2003Lillieblad对一个芬兰燃煤电厂的高气布比的布袋除尘器的PM2.5和汞排放进行了测试布袋材质为有PTFE涂层的PPS(聚苯硫醚)已使用了31000小时, 状况良好;试验结果如表所示


测试结果表明:

布袋除尘器出口的烟气中,PM1.036%PM2.51520%PM107988%。被测试的布袋除尘器的亚微米级颗粒排放的增加是由于布袋的覆膜具有约0.4μm直径的小孔的缘故

结论是:布袋除尘器的捕集效率在颗粒直径为0.2 - 3μm范围内,大约为99.5%


6、可凝结颗粒物

6.1 气溶胶与有色烟羽

燃煤烟气可凝结颗粒物的主要来源是SOxNOx,以SOx为主烟气中SO3与烟气中水分结合,形成硫酸气溶胶,粒径<0.3μm;硫酸气溶胶排出烟囱先进入大气后与环境中的正离于反应生成二次PM2.5(近地污染)烟气中的SO2在环境中因光化学氧化、液相氧化和颗粒氧化等过程被氧化为SO3,并生成硫酸盐气溶胶。SO2在大气环境中的寿命为数天,硫酸盐气溶胶可迁移1000km 以上(远程污染)

干式ESP和布袋除尘器无法脱除可凝结PM2.5!



6.2 湿式洗涤器

常规湿法FGD不能有效脱除微细颗粒物常规湿法FGD会因带出浆液中的固体物而增加排放颗粒的浓度;常规湿法FGD不能有效脱除SO3


因此,烟气脱硫的湿法洗涤器对于PM2.5的脱除效率不高;湿法脱硫还可能增加颗粒物的排放,且氨法脱硫更增加了氨逃逸的风险。降低湿法FGD出口烟气中PM2.5的有效措施:

1FGD的下游安装WESP容量有限,且对氨法脱硫效果很差

2FGD 的上游安装干法FGD

 

6.3 干法FGD

干法FGD在脱除SO2 的同时,可以有效脱除SO3HClHF等酸性气体;大部分干法FGD的终端设备是除尘器,如果采用布袋除尘器,一次PM2.5的排放问题得到解决。


艾尔环保引进****的苏打制造商比利时索尔维公司的干法FGD产品,结合自身丰富的大气治理工程技术和经验,已在国内建设了数十套干法FGD装置并可靠运行,为中国的大气环境治理事业做出了一份努力!