燃煤煙氣與PM25_內(nèi)蒙會(huì)議ppt課件

1、燃煤煙氣與PM2.5馬果駿2021.6自我引見馬果駿國(guó)電環(huán)境維護(hù)研討院，教授級(jí)高工，東南大學(xué)兼職教授，結(jié)合國(guó)WHO援華工程主任，結(jié)合國(guó)ESCAP組織工程專家，世界銀行煙氣脫硫工程顧問(wèn)1983年赴美，作為訪問(wèn)學(xué)者在美學(xué)習(xí)、任務(wù)1985年至今從事煙氣脫硫脫硝工程和咨詢?nèi)蝿?wù)參與、擔(dān)任多個(gè)煙氣脫硫工程工程下關(guān)電廠、錢清電廠、望亭電廠.手機(jī)：18070781: 18070781內(nèi)容PM2.5的根本概念；燃煤煙氣排放與PM2.5；ESP與PM2.5；布袋除塵器與PM2.5；濕式除塵器與PM2.5；可凝結(jié)PM2.5的脫除；小結(jié)PM2.5問(wèn)題將引發(fā)一場(chǎng)“空氣革命PM2.5的定義PM是Particle Matt

2、er的縮寫；PM2.5：空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物；空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑：是表述粒子運(yùn)動(dòng)的一種假想粒徑，其定義為：?jiǎn)挝幻芏?=1g/cm3的球體，在靜止空氣中做低雷諾數(shù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，到達(dá)與實(shí)踐粒子一樣的最終沉降速度時(shí)的直徑。PM2.5與頭發(fā)絲PM2.5的構(gòu)成PM2.5來(lái)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l量不同化學(xué)成分組成的一種復(fù)雜而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NP和有機(jī)碳BP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(tài)污染物經(jīng)過(guò)冷凝或在大氣中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反響而生成的PM2.

3、5稱為“二次粒子。環(huán)境大氣PM粒徑分布PM2.5的組成PM2.5隨地域、氣候和氣候條件的變化很大；為保證2021年北京奧運(yùn)會(huì)空氣質(zhì)量開展的“北京市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)戰(zhàn)略研討闡明，北京市的PM2.5的組成：29% 工業(yè)燃煤15% 生物質(zhì)熄滅13% 二次硫酸鹽10% 機(jī)動(dòng)車9% 二次硝酸鹽8% 揚(yáng)塵16% 其它北京PM2.5主要來(lái)源PM2.5的組成美國(guó)PM2.5的組成PM2.5對(duì)安康的危害PM2.5可被直接進(jìn)入人體肺泡，又稱可入肺顆粒物；PM2.5會(huì)引起三種呼吸系統(tǒng)的疾?。篜M2.5作為病毒、病菌的載體，引起感冒、肺結(jié)核和肺炎；PM2.5會(huì)引起呼吸系統(tǒng)的過(guò)敏，如哮喘病、肺泡炎；PM2.5會(huì)引起免疫力降低

4、，添加肺癌的發(fā)生率。PM2.5對(duì)大氣能見度的影響大氣能見度是有大氣中顆粒物對(duì)光的散射和吸收決議的；假設(shè)完全沒有顆粒物，大氣分子對(duì)光的散射是很小的，能見度可到達(dá)100-300km；在極干凈的城空氣中能見度可以到達(dá)30km；當(dāng)大氣能見度下降到10km，大氣的相對(duì)濕度低于80%時(shí)，定義為霾；PM2.5對(duì)大氣能見度的影響在大氣的氣溶膠中，主要是0.1-1.0的顆粒的散射降低了物體與背景之間的對(duì)比度，呵斥了能見度的下降；在此范圍的PM2.5主要是硫酸鹽和硝酸鹽；PM2.5對(duì)光的吸收主要是炭黑和含有炭黑的顆粒物引起的。炭黑的排放量只占顆粒物排放的0.2-1%，但是其消光效應(yīng)很強(qiáng)，在某些地方可以是能見度下降

5、一半以上。PM2.5對(duì)大氣能見度的影響PM2.5對(duì)大氣能見度的影響PM2.5對(duì)大氣能見度的影響燃煤煙氣和PM2.5燃煤煙氣對(duì)PM2.5的奉獻(xiàn)，根據(jù)地域不同約在10%-25%之間；燃煤煙氣排放的特點(diǎn)：固定點(diǎn)源；煙氣排放量大；有組織排放；可控排放；合理推論：燃煤企業(yè)又將成為嚴(yán)控“領(lǐng)頭羊。燃煤煙氣和PM2.5由燃煤煙氣排放的PM2.5可分為：可過(guò)濾顆粒一次PM；機(jī)械性顆粒；顆粒較大，1-2.5；可凝結(jié)顆粒二次PM；氣體、蒸汽形狀；在環(huán)境中生成二次PM可過(guò)濾顆粒與可凝結(jié)顆粒的比例約為1:31:1？燃煤煙氣PM2.5的控制技術(shù)目前沒有專門針對(duì)PM2.5的控制技術(shù)工業(yè)部門現(xiàn)有的、已成熟運(yùn)轉(zhuǎn)的APC都有脫除

6、PM2.5的才干；WESP是以控制細(xì)顆粒、SO3和Hg為目的的公用APC設(shè)備。ESPESP的脫除效率與顆粒粒徑的關(guān)系；美國(guó)EPA在其“靜止源控制技術(shù)導(dǎo)那么中對(duì)ESP的效率做了如下描畫：靜電除塵器可以捕集99%以上的一切粒徑的顆粒；ESP的總體捕集效率普通取決于那些細(xì)粒子，尤其是0.2-2，的分級(jí)捕集效率；普通來(lái)說(shuō)，ESP最難捕集的是空氣動(dòng)力學(xué)直徑在0.1-1.0范圍的粒子。直徑為0.2-0.4 的粒子的穿透率最大。ESP無(wú)論是ESP還是布袋除塵器，只能脫除可過(guò)濾顆粒，對(duì)可凝結(jié)顆粒無(wú)能為力！ESP能有效地脫除PM2.598%；ESP對(duì)于粗顆粒粉塵有更高的脫除效率；ESP出口煙氣中PM2.5的比例

7、比入口高；ESP的除塵效率越高，PM2.5的脫除效率提高越顯著。ESP表1 ESP 對(duì)各種工業(yè)爐煙氣PM的總脫除率、PM10和PM2.5脫除效率ESPESP除塵效率為99.65%時(shí)，PM2.5的脫除效率為98.4%；ESP除塵效率提高到99.88%時(shí)，PM2.5的脫除效率為99.26%；ESP除塵效率提高0.23%，PM2.5的脫除效率提高0.86%；因此盡量提高ESP除塵效率是降低PM2.5排放的措施之一。ESP除塵效率與PM2.5排放的關(guān)系改造ESP脫除PM2.5煙氣調(diào)質(zhì)除了SO3調(diào)質(zhì)之外；提高ESP除塵效率脈沖電源；凝并技術(shù):電凝并Indigo蒸汽凝并其它凝并技術(shù)：磁凝并、聲凝并等Adv

8、anced Hybrid Filter技術(shù)；COHPAC電袋除塵器WESP濕式電除塵器Indigo細(xì)顆?？刂葡到y(tǒng)Indigo細(xì)顆?？刂葡到y(tǒng)Indigo凝并器在澳大利亞開發(fā)，目的是為降低燃煤鍋爐煙羽的可見度；Indigo包括2部分：雙極荷電器和混合區(qū)；與ESP不同的是在雙極荷電器內(nèi)有多個(gè)交錯(cuò)陳列的分別帶正負(fù)電場(chǎng)的通道，顆粒經(jīng)過(guò)通道后會(huì)分別帶上正負(fù)電荷；在下游的混合區(qū)中帶異電荷的細(xì)顆粒會(huì)相互凝并成為大顆粒，這樣會(huì)更易被ESP脫除。Indigo細(xì)顆?？刂葡到y(tǒng)Indigo細(xì)顆?？刂葡到y(tǒng)Crynack (2004)報(bào)告在美國(guó)Watson電廠的250MW燃煤鍋爐上，安裝Indigo后PM2.5的排放有所降

9、低；Indigo安裝在兩條平行煙道中的一個(gè)上，以便進(jìn)展對(duì)比；對(duì)于美國(guó)的西部和東部煤。Indigo都顯示了很明顯的脫除作用；Indigo細(xì)顆?？刂葡到y(tǒng)顆粒直徑小于5的排放降低了2/3；煙氣濁度降低2/3；總的煙氣顆粒的質(zhì)量排放降低1/3；沒有Indigo通道1顆粒的穿透率是15%，而Indigo通道的穿透率是3%；粒徑小于2.5的顆粒的質(zhì)量排放降低了75%參見下表Indigo細(xì)顆?？刂葡到y(tǒng)安裝Indigo凝并器后的性能比較 A不安裝 B:安裝Advanced Hybrid FilterAdvanced Hybrid FilterAdvaced Hybrid是一種復(fù)合電袋技術(shù)；內(nèi)部構(gòu)造是ESP構(gòu)件

10、放電電極、和多孔極板與布袋交錯(cuò)陳列如圖；原煙氣進(jìn)入后，大部分粉塵被ESP搜集，少部分透過(guò)多孔極板后被布袋除塵器搜集；除塵器的布袋上有Gore-Tex涂料涂覆，并采用脈沖吹洗；當(dāng)布袋在吹洗時(shí)飛出的粉塵，會(huì)被ESP搜集，減少了沖洗時(shí)粉塵的排放；Gerbert2004報(bào)告，在美國(guó)Big Stone電廠的全容量實(shí)驗(yàn)中，除塵效率為99.99%，而原來(lái)的ESP的除塵效率為99.5%WESP干式ESP的問(wèn)題：在輸入電壓電流添加是會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的火花和反電暈，對(duì)于燃低硫煤產(chǎn)生的高比電阻飛灰問(wèn)題更加嚴(yán)重；ESP在低溫下運(yùn)轉(zhuǎn)可以提高對(duì)可凝結(jié)顆粒的脫除效率，但是會(huì)呵斥ESP的腐蝕；濕式ESPWESP是處理問(wèn)題的方法之一

11、:ESP的搜集極板外表為液膜；WESP安裝在WFGD與煙囪之間或是在WFGD洗滌塔的頂部WESP在美國(guó)燃煤電廠從1986年開場(chǎng)就運(yùn)用WESP了，目前曾經(jīng)在1000MW的電廠中運(yùn)轉(zhuǎn)；Farber2004報(bào)告WESP的功率密度2W/acfm可以到達(dá)干式ESP0.1-0.5W/acfm的4-20倍；WESP可以非常有效地脫除煙氣中的硫酸氣溶膠90%+。WESP最新的進(jìn)展是采用膜式極板用織物替代金屬極板；優(yōu)點(diǎn)：水膜分布均勻；不采用合金，價(jià)錢低廉；利用毛細(xì)管景象吸水和除去搜集到的顆粒，無(wú)需噴淋；缺陷：容易起火WESPWESP安裝在SSCC水泥窯上的WESPWESP運(yùn)轉(zhuǎn)5000小時(shí)的結(jié)垢情況WESP運(yùn)轉(zhuǎn)5

12、000小時(shí)后的結(jié)垢情況WESPWESP布袋除塵器Lillieblad等2003對(duì)一個(gè)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(jìn)展了測(cè)試；布袋材質(zhì)為有PTFE涂層的PPS聚苯硫醚，已運(yùn)用了31,000小時(shí)，情況良好；實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5-2所示。布袋除塵器布袋除塵器Lillieblad的測(cè)試結(jié)果：布袋除塵器出口的煙氣中，PM1.0為3-6%，PM2.5為15-20%，PM10為79-88%；布袋除塵器出口的顆粒尺寸分布與ESP出口有很大的區(qū)別。ESP的出口顆粒分布的平均直徑比較大，而且亞微米級(jí)的顆粒很少見圖；被測(cè)試的布袋除塵器的亞微米級(jí)顆粒排放的添加是由于布袋的覆膜具有約0.4直徑的小孔

13、的緣故見圖布袋除塵器布袋除塵器圖 布袋除塵器搜集粗顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像注：圖中小圓形為布袋覆膜上的小孔，直徑為0.4布袋除塵器圖 布袋除塵器搜集的細(xì)顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像注：細(xì)顆粒飛灰呈凝并形狀布袋除塵器Lillieblad的結(jié)論是：在正常的鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，即使布袋材質(zhì)曾經(jīng)運(yùn)用了31,000小時(shí)，粉塵排放濃度仍可到達(dá)15mg/Nm3；與ESP相比，布袋除塵器出口飛灰中的PM1.0和PM2.5的份額明顯要低，這闡明布袋除塵器的，很低的由于覆膜的小孔引起的走漏，對(duì)于排放粉塵濃度的影響很?。辉跓焽枧欧趴诘腜M1.0、PM2.5和PM10的質(zhì)量比大約為5%、15%和80%；布袋除塵器的捕集效率在

14、顆粒直徑為0.2-3范圍內(nèi)，大約為99.5%。布袋除塵器美國(guó)GE公司對(duì)三種典型的濾料進(jìn)展了PM2.5通透性實(shí)驗(yàn)；PC008：PPS氈料，微焦整理RY025：PPS/P84混合纖維，帶PTFE涂層QR003：PPS纖維，帶BHA-TEXePTFF覆膜布袋除塵器布袋除塵器PC008， 材質(zhì)：PPS布袋除塵器RY025 材質(zhì)：PPS/P84混合纖維，外涂PTFE布袋除塵器QR033 材質(zhì): PPS 帶有BHX-TEX資料的 ePTFE覆膜布袋除塵器三種不同濾料的PM脫除效率布袋除塵器布袋除塵器GE對(duì)布袋濾料實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：常規(guī)的針刺氈料對(duì)于PM2.5有很好的脫除才干，但是運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)脫除效率有很大的影響；建議

15、布袋除塵器運(yùn)轉(zhuǎn)在一個(gè)很窄的差壓窗口：12-25mm水柱；新的除塵器在建立起要求的差壓之前，不應(yīng)清灰；布袋除塵器ePTFF覆膜能極大程度降低可過(guò)濾顆粒的排放，對(duì)PM2.5的排放要求很容易到達(dá)。覆膜濾料對(duì)于異常工況有更大的寬容度；覆膜濾料應(yīng)一直在一個(gè)相對(duì)恒定的差壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，以免細(xì)顆粒在膜下面的纖維上積聚起來(lái)。布袋除塵器布袋除塵器在燃煤電廠鍋爐運(yùn)用業(yè)績(jī)濕式洗滌除塵器濕式洗滌除塵器主要用在小熱電、冶金和石化部門的工業(yè)鍋爐上；煙氣脫硫的濕法洗滌器對(duì)于PM2.5的脫除效率不高；這里的討論主要針對(duì)文丘里洗滌器。濕式洗滌除塵器對(duì)于文丘里洗滌器，壓降和喉速是除塵效率的關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；根據(jù)文丘里洗滌器的設(shè)計(jì)曲線，對(duì)于

16、平均動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑為0.5的顆粒：文丘里壓降為7.5kPa時(shí)，估計(jì)除塵效率為97%；文丘里壓降為10kP時(shí)，估計(jì)的除塵效率為97%；文丘里壓降為12.5kP時(shí)，估計(jì)的除塵效率為99%；濕式洗滌除塵器文丘里洗滌器對(duì)大于2的顆粒的預(yù)期除塵效率可到達(dá)99.9%；壓降為10kPa時(shí)，對(duì)0.5的脫除效率為97%，而對(duì)0.1的脫除效率只需35%；因此文丘里洗滌器對(duì)亞微米顆粒的脫除效率很低， 而且對(duì)0.1-2范圍的顆粒的脫除效率，在很大程度上取決于洗滌器的設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)工況。排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)除塵器細(xì)粒子排放的傳統(tǒng)方法是監(jiān)測(cè)煙羽的濁度。但是濁度監(jiān)測(cè)儀經(jīng)常不能評(píng)價(jià)治理系統(tǒng)的單個(gè)模塊，而且在低濁度時(shí)誤差很大；正在研發(fā)

17、的延續(xù)顆粒監(jiān)測(cè)技術(shù)有：利用粒子之間摩擦產(chǎn)生靜電的原理的Triboelectric效應(yīng)；后向散射；這些技術(shù)的特點(diǎn)是可以找出治理系統(tǒng)中每個(gè)模塊如布袋除塵器的布袋走漏的問(wèn)題，而且能比傳統(tǒng)的濁度檢測(cè)安裝更快發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。可凝結(jié)PM2.5脫除燃煤煙氣可凝結(jié)顆粒物的主要來(lái)源是SOxSO2+SO3和NOx，其中以SOx為主；煙氣中SO3與煙氣中水分結(jié)合，構(gòu)成硫酸氣溶膠， 粒徑0.3；硫酸氣溶膠排出煙囪，進(jìn)入大氣后與環(huán)境中的正離子反響生成二次PM2.5近地污染煙氣中的SO2在環(huán)境中因光化學(xué)氧化、液相氧化和顆粒氧化等過(guò)程被氧化為SO3，并生成硫酸鹽氣溶膠。SO2在大氣環(huán)境中的壽命為數(shù)天，硫酸鹽氣溶膠可遷移1000k

18、m以上遠(yuǎn)程污染；干式ESP和布袋除塵器無(wú)法脫除可凝結(jié)PM2.5！煙氣SO3引起的黃煙問(wèn)題干法FGD主流干法FGD工藝：CFB-FGD：循環(huán)流化床煙氣脫硫SDA：旋轉(zhuǎn)噴霧枯燥工藝DSI：煙道吸收劑噴入工藝NID干法FGD在脫除SO2的同時(shí)，可以有效脫除SO3、HCl和HF等酸性氣體；干法FGD大部分干法FGD的終端設(shè)備是除塵器，假設(shè)采用布袋除塵器，一次PM2.5的排放問(wèn)題得到處理。濕法FGD常規(guī)濕法FGD不能有效脫除微細(xì)顆粒常規(guī)濕法FGD會(huì)因帶出漿液中的固體物而添加排放顆粒的濃度；常規(guī)濕法FGD不能有效脫除SO3；降低濕法FGD出口煙氣中PM2.5的有效措施：在FGD的下游安裝WESP在FGD的上游安裝干法FGD，如Alstom的IAQCS系統(tǒng)。濕法FGD丹麥兩個(gè)發(fā)電廠濕法脫硫后煙氣中顆粒物粒徑分布兩個(gè)電廠煙囪中粉塵的排放濃度很低，約10mg/m3。煙囪粉塵的質(zhì)量粒徑分布見左圖，呈雙峰分布，對(duì)應(yīng)非球形顆粒在0.2m有一亞微峰，對(duì)應(yīng)粗顆粒在2-3 m有最頂峰。大部分顆粒50-80是PM2.5，還有相當(dāng)大的一部分20-40是PM1。經(jīng)研討發(fā)現(xiàn)，濕法脫硫只脫除了靠慣性力捕獲的大顆粒，但對(duì)細(xì)顆粒是不起作用的。Alstom的IAQCS系統(tǒng)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)SCR催化劑在復(fù)原煙氣中NOx的同時(shí)，會(huì)將煙氣中約1