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燃煤煙氣與PM2.5
2020-10-18
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1PM2.5基本概念

近年來,中國成為世界上霧霾現象*嚴重的地區之一,PM2.5濃度居高不下。根據國電環境保護研究院教授級高工世界銀行煙氣脫硫項目顧問馬果駿先生的研究報告,燃煤電廠在降低PM2.5上還有很多優化空間。


PM2.5:空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物;

PM2.5來自于自然和人為的污染源;

PM2.5不是一種單一成分的空氣污染物,是由大量不同化學成分組成的一種復雜又可變的大氣污染物

PM2.5的主要成分是硫酸、硫酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、元素碳C和有機碳。由污染源直接排出的PM2.5成為一次粒子;由污染源排出的氣態污染物經過冷凝或在大氣中發生復雜的化學反應而生成的PM2.5稱為二次粒子

為保障2008年北京奧運會空氣質量開展的北京市空氣質量達標戰略研究表明,北京市的PM2.5 的組成:

? 29%工業燃煤

? 15%生物質燃燒

? 13%二次硫酸鹽

? 10%機動車

? 9%二次硝酸鹽

? 8%揚塵

? 16%其它

2PM2.5的影響

2.1?PM2.5對健康的危害

?·PM 2.5可被直接進入人體肺泡, 又稱可入肺顆粒物;

? PM2.5會引起三種呼吸系統的疾病:

? PM2.5作為病毒、病菌的載體,引起感冒、肺結核和肺炎;

? PM2.5會引起呼吸系統的過敏,如哮喘病、肺泡炎;

? PM2.5會引起免疫力降低,增加肺癌的發生率。

2.2?PM2.5對大氣能見度的影響

大氣能見度是有大氣中顆粒物對光的散射和吸收決定的:

如果完全沒有顆粒物,大氣分子對光的散射是很小的,能見度可達到100-300km在極干凈的城空氣中能見度可以達到30km當大氣能見度下降到l0km,大氣的相對濕度低于80%時,定義為霾


3燃煤煙氣與PM2.5

燃煤煙氣對PM 2.5 的貢獻,根據地域不同約在10%-25%之間

燃煤煙氣排放的特點:

固定點源;煙氣排放量大;有組織排放;可控排放;

合理推論:燃煤企業又將成為嚴控領頭羊

由燃煤煙氣排放的PM 2.5可分為:

可過濾顆粒(一次PM)機械性顆粒顆粒較大,1~ 2.5μm;

可凝結顆粒( 二次PM' )氣體、蒸汽狀態;在環境中生成二次PM

可過濾顆粒與可凝結顆粒的比例約為1:3~1:1

目前沒有專門針對PM 2.5的控制技術工業部門現有的、己成熟運行的APC都有脫除PM2.5 的能力;但效率或容量均有限制

4SCR煙氣脫硝系統

SCR煙氣脫硝系統的影響

SCR催化劑在還原煙氣中NOx的同時,會將煙氣中約1~ 3%SO2催化氧化成為SO3,這會使含硫量較高的燃煤煙氣中可凝結硫酸氣溶膠增加;過量氨逃逸會增加煙氣中氨鹽的濃度。

減少SCR生成的SO3PM2.5的影響,有以下方法:

選用對SO2氧化能力較低的催化劑;缺點:價格貴、對煙氣脫汞不利

在空預器前設置DSI裝置脫除煙氣中的SO3缺點:需要增加投資,吸收劑價格貴,運行費用高。

5、布袋除塵器

2003Lillieblad對一個芬蘭燃煤電廠的高氣布比的布袋除塵器的PM2.5和汞排放進行了測試布袋材質為有PTFE涂層的PPS(聚苯硫醚)已使用了31000小時, 狀況良好;試驗結果如表所示


測試結果表明:

布袋除塵器出口的煙氣中,PM1.036%PM2.51520%PM107988%。被測試的布袋除塵器的亞微米級顆粒排放的增加是由于布袋的覆膜具有約0.4μm直徑的小孔的緣故

結論是:布袋除塵器的捕集效率在顆粒直徑為0.2 - 3μm范圍內,大約為99.5%


6、可凝結顆粒物

6.1 氣溶膠與有色煙羽

燃煤煙氣可凝結顆粒物的主要來源是SOxNOx,以SOx為主煙氣中SO3與煙氣中水分結合,形成硫酸氣溶膠,粒徑<0.3μm;硫酸氣溶膠排出煙囪先進入大氣后與環境中的正離于反應生成二次PM2.5(近地污染)煙氣中的SO2在環境中因光化學氧化、液相氧化和顆粒氧化等過程被氧化為SO3,并生成硫酸鹽氣溶膠。SO2在大氣環境中的壽命為數天,硫酸鹽氣溶膠可遷移1000km 以上(遠程污染)

干式ESP和布袋除塵器無法脫除可凝結PM2.5!



6.2 濕式洗滌器

常規濕法FGD不能有效脫除微細顆粒物常規濕法FGD會因帶出漿液中的固體物而增加排放顆粒的濃度;常規濕法FGD不能有效脫除SO3


因此,煙氣脫硫的濕法洗滌器對于PM2.5的脫除效率不高;濕法脫硫還可能增加顆粒物的排放,且氨法脫硫更增加了氨逃逸的風險。降低濕法FGD出口煙氣中PM2.5的有效措施:

1FGD的下游安裝WESP容量有限,且對氨法脫硫效果很差

2FGD 的上游安裝干法FGD

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6.3 干法FGD

干法FGD在脫除SO2?的同時,可以有效脫除SO3HClHF等酸性氣體;大部分干法FGD的終端設備是除塵器,如果采用布袋除塵器,一次PM2.5的排放問題得到解決。


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