基于漿液滴對燃煤電廠超低排放顆粒物的特征分析研究

周道斌，易玉萍，張文杰，段玖祥，魏 晗

(國電環(huán)境保護研究院，江蘇 南京 210023)

0 引言

依據(jù)2014年9月12日國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護部、國家能源局、發(fā)改能源[2014]2093號文件的要求，燃煤電廠根據(jù)燃用的實際煤質(zhì)，采用不同的煙氣污染治理技術(shù)路線，使得燃煤電廠大氣污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度在基準氧含量 6%條件下分別不高于10、35、50 mg/m3[1]。

燃煤電廠排放的顆粒物主要來自于燃煤產(chǎn)生的煙塵和煙氣經(jīng)過石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)后的漿液中的石膏等顆粒物。目前國內(nèi)達到超低排放的燃煤機組通常采用的技術(shù)路線是在濕法脫硫后加裝濕式電除塵器[2-5]，有些機組使用單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)[6]。通過對顆粒物和漿液滴現(xiàn)場實測，分析研究了超低排放煙氣中顆粒物的相關(guān)特征，為火電廠根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備情況并選擇合適的技術(shù)路線實現(xiàn)超低排放提供科學依據(jù)。

1 試驗項目、方法、標準及儀器

試驗項目、方法、標準及儀器如下：

(1)顆粒物質(zhì)量濃度

試驗標準：《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》[7](GB-16157-1996)、Stationary source emissions -Determination of mass concentration ofparticulate matter (dust) at low concentrations-Manual gravimetric method(ISO 12141-2002)[8]。

試驗方法：網(wǎng)格法采樣、將原有的濾筒改為采樣嘴和濾膜一體化[9]，采樣前后整體恒重，計算顆粒物質(zhì)量濃度。

試驗儀器：自動煙塵(氣)測試儀、皮托管、一體化采樣嘴和濾膜。試驗測點：濕式除塵器出口或者脫硫除塵一體化出口。

(2)漿液滴質(zhì)量濃度

試驗標準：《燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測試方法》(GB/T21508-2008)[10]。

試驗方法：通過對采樣煙氣攜帶液滴中Mg2+總量和吸收塔漿液Mg2+濃度計算煙氣攜帶漿液體積，最后根據(jù)吸收塔的漿液密度計算出煙氣攜帶的液滴含量。

試驗儀器：液滴捕集器、自動煙塵(氣)測試儀、皮托管。試驗測點：濕式除塵器出口或者脫硫除塵一體化出口。

(3)漿液含固量

試驗方法：重量法，取一定質(zhì)量的漿液過濾后，得到的固體烘干、稱重，計算漿液含固量。

試驗儀器：天平。試驗測點：脫硫吸收塔。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗機組參數(shù)及超低排放要求

實測電廠裝機容量、治理設(shè)施、試驗期間機組負荷等參數(shù)見表1。火電廠超低排放要求煙塵濃度低于5mg/m3、SO2濃度低于35mg/m3、NOx濃度低于50mg/m3。

表1 實測燃煤電廠主要技術(shù)參數(shù)

電廠裝機容量/MW檢測負荷/MW脫硝系統(tǒng)除塵系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)A10001000低氮燃燒、三層催化劑SCR雙室五電場、高頻電源、低低溫、濕式電除塵雙層交互式噴淋層+雙托盤濕法B10001000低氮燃燒，二層催化劑SCR雙室五電場、高頻電源、濕式電除塵單塔雙循環(huán)濕法C660600低氮燃燒，三層催化劑SCR雙室五電場、高頻電源、脫硫除塵一體化脫硫除塵一體化D630605低氮燃燒、三層催化劑SCR雙室四電場、高頻電源、濕式電除塵單塔雙循環(huán)濕法E600600低氮燃燒、三層催化劑SCR雙室四電場、高頻電源、低低溫、濕式電除塵器雙塔雙循環(huán)濕法F330302低氮燃燒、三層催化劑SCR雙室四電場、高頻電源、濕式電除塵雙托盤濕法G330300低氮燃燒、三層催化劑SCR雙室五電場、高頻電源、脫硫除塵一體化脫硫除塵一體化H300300低氮燃燒、三層催化劑SCR雙室四電場、高頻電源、濕式電除塵單塔濕法

試驗期間，機組負荷均大于95%，最大波動幅度不超過±5%；燃燒煤種、煤質(zhì)基本不變，燃料配比不變；煙氣脫硝系統(tǒng)、電除塵器、脫硫系統(tǒng)等各系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2.2 結(jié)果與分析

各實測電廠顆粒物排放質(zhì)量濃度、漿液滴質(zhì)量濃度及漿液含固量和漿液滴排放的顆粒物占總顆粒物比率見表2。從表2中檢測結(jié)果可以看出，實測電廠顆粒物排放濃度值為1.25～7.10mg/m3。

實測電廠漿液滴質(zhì)量濃度最高為18.7mg/m3，最小為2.1mg/m3，根據(jù)吸收塔漿液中固體含量百分數(shù)折算排放漿液滴中所含的顆粒物濃度最高為3.57mg/m3，最低為0.30mg/m3。脫硫系統(tǒng)去除煙塵的同時，也會通過漿液滴排放的石膏固體顆粒物。通過漿液滴排放的顆粒物占總顆粒物排放比率最大為98.4%，最小為14.5%，平均值為63.1%，通過漿液滴排放的顆粒物在超低排放中占很大的比重。

除塵裝置為雙室四電場、高頻電源、濕式電除塵的超低排放電廠，通過漿液滴排放的顆粒物占總顆粒物排放的比率最大為60.3%，最小為14 .5%，平均值為38.3%，由此可以得出，應(yīng)用這種技術(shù)路線的顆粒物排放主要以由燃煤產(chǎn)生的煙塵，通過漿液滴排放的顆粒物也占有較大比率。

除塵裝置為雙室五電場、高頻電源、濕式電除塵或脫硫除塵一體化的超低排放電廠，通過漿液滴排放的顆粒物占總顆粒物排放的比率最大為98.4%，最小為77.0%，平均值為88.0%，由此可以得出，應(yīng)用這種技術(shù)路線的顆粒物排放主要是通過脫硫漿液滴排放的顆粒物。

表2 各實測燃煤電廠試驗結(jié)果

電廠顆粒物質(zhì)量濃度(標干態(tài)、6%O2)/mg·m-3漿液滴質(zhì)量濃度(標干態(tài)、6%O2)/mg·m-3吸收塔漿液含固量/%漿液滴折算為顆粒物質(zhì)量濃度(標干態(tài)、6%O2)/mg·m-3漿液滴排放的顆粒物占總顆粒物比率/%A1．256．020．21．2197．0B3．6011．823．52．7777．0C3．8918．416．83．0979．5D7．1010．816．41．7724．9E2．032．113．80．3014．5F1．9213．08．91．1660．3G3．2416．719．13．1998．4H4．107．828．12．1953．5均值3．3910．818．41．9663．1

3 結(jié)語

(1)實測燃煤電廠漿液滴質(zhì)量濃度介于2.1～18.7mg/m3，用吸收塔漿液中固體含量百分數(shù)折算后通過漿液滴排放的顆粒物質(zhì)量濃度介于0.30～3.57mg/m3，脫硫系統(tǒng)除去煙塵的同時，也會通過漿液滴排放石膏等固體顆粒物。

(2)通過漿液滴排放的顆粒物占總顆粒物排放比率介于14.5%～98.4%，平均值為63.1%，通過脫硫系統(tǒng)漿液滴排放的顆粒物在超低排放中占很大的比重。

(3)除塵裝置為雙室四電場、高頻電源、濕式電除塵的電廠通過漿液滴排放的顆粒物占總排放顆粒物介于14.5%～60.3%，這類電廠總顆粒物主要是燃煤產(chǎn)生的煙塵，通過漿液滴排放的顆粒物也占有較大比率。

(4)除塵裝置為雙室五電場、高頻電源、濕式電除塵或脫硫除塵一體化的電廠以漿液滴排放的顆粒物占總排放顆粒物介于77.0%～98.4%，這類電廠總顆粒物主要是通過脫硫漿液滴排放的顆粒物。

(5)燃煤電廠要實現(xiàn)超低排放，應(yīng)根據(jù)目前現(xiàn)有的設(shè)備情況，選擇合適的技術(shù)路線，從而達到超低排放。

參考文獻：

[1]朱法華,王臨清.煤電超低排放的技術(shù)經(jīng)濟與環(huán)境效益分析[J].環(huán)境保護,2014,42(21):28-33.

[2]趙琴霞,陳招妹,周超炯,等.濕式電除塵技術(shù)及其在電廠的應(yīng)用前景探討[J].電力科技與環(huán)保,2012,28(4):24-26.

[3]陳 俊,林祖涵,顏 迅.新型濕式電除霧(塵)器在脫硫脫硝尾氣深度凈化處理工程的實踐應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保,2014,30(3):46-48.

[4]彭華宇.一體式濕式電除塵器流場的數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計[J].電力科技與環(huán)保,2016,32(1):30-32.

[5]王臨清,朱法華,趙秀勇.燃煤電廠超低排放的減排潛力及其PM2.5環(huán)境效益[J].中國電力,2014,47(11):150-154.

[6]孟令媛,朱法華,張文杰,等.基于SPC-3D技術(shù)的煙氣超低排放工程性能評估[J].電力科技與環(huán)保,2016,32(1):13-16.

[7]GB16157-1996, 固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].

[8]ISO12141-2002,Stationary source emissions -Determination of mass concentration ofparticulate matter (dust) at low concentrations-Manual gravimetric method.

[9]易玉萍,段玖祥,周道斌,等.重量法測定燃煤電廠煙氣中細顆粒物[J].電力科技與環(huán)保,2015,31(5):57-59.

[10]GB/T21508-2008,燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測試方法[S].