燃煤烟气与PM25_内蒙会议ppt课件

1、燃煤烟气与PM2.5马果骏2021.6自我引见马果骏国电环境维护研讨院，教授级高工，东南大学兼职教授，结合国WHO援华工程主任，结合国ESCAP组织工程专家，世界银行烟气脱硫工程顾问1983年赴美，作为访问学者在美学习、任务1985年至今从事烟气脱硫脱硝工程和咨询任务参与、担任多个烟气脱硫工程工程下关电厂、钱清电厂、望亭电厂.手机：18070781: 18070781内容PM2.5的根本概念；燃煤烟气排放与PM2.5；ESP与PM2.5；布袋除尘器与PM2.5；湿式除尘器与PM2.5；可凝结PM2.5的脱除；小结PM2.5问题将引发一场“空气革命PM2.5的定义PM是Particle Matt

2、er的缩写；PM2.5：空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物；空气动力学当量直径：是表述粒子运动的一种假想粒径，其定义为：单位密度0=1g/cm3的球体，在静止空气中做低雷诺数运动时，到达与实践粒子一样的最终沉降速度时的直径。PM2.5与头发丝PM2.5的构成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l量不同化学成分组成的一种复杂而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NP和有机碳BP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响而生成的PM2.

3、5称为“二次粒子。环境大气PM粒径分布PM2.5的组成PM2.5随地域、气候和气候条件的变化很大；为保证2021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讨阐明，北京市的PM2.5的组成：29% 工业燃煤15% 生物质熄灭13% 二次硫酸盐10% 机动车9% 二次硝酸盐8% 扬尘16% 其它北京PM2.5主要来源PM2.5的组成美国PM2.5的组成PM2.5对安康的危害PM2.5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

4、，添加肺癌的发生率。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议的；假设完全没有颗粒物，大气分子对光的散射是很小的，能见度可到达100-300km；在极干净的城空气中能见度可以到达30km；当大气能见度下降到10km，大气的相对湿度低于80%时，定义为霾；PM2.5对大气能见度的影响在大气的气溶胶中，主要是0.1-1.0的颗粒的散射降低了物体与背景之间的对比度，呵斥了能见度的下降；在此范围的PM2.5主要是硫酸盐和硝酸盐；PM2.5对光的吸收主要是炭黑和含有炭黑的颗粒物引起的。炭黑的排放量只占颗粒物排放的0.2-1%，但是其消光效应很强，在某些地方可以是能见度下降

5、一半以上。PM2.5对大气能见度的影响PM2.5对大气能见度的影响PM2.5对大气能见度的影响燃煤烟气和PM2.5燃煤烟气对PM2.5的奉献，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。燃煤烟气和PM2.5由燃煤烟气排放的PM2.5可分为：可过滤颗粒一次PM；机械性颗粒；颗粒较大，1-2.5；可凝结颗粒二次PM；气体、蒸汽形状；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1:31:1？燃煤烟气PM2.5的控制技术目前没有专门针对PM2.5的控制技术工业部门现有的、已成熟运转的APC都有脱除

6、PM2.5的才干；WESP是以控制细颗粒、SO3和Hg为目的的公用APC设备。ESPESP的脱除效率与颗粒粒径的关系；美国EPA在其“静止源控制技术导那么中对ESP的效率做了如下描画：静电除尘器可以捕集99%以上的一切粒径的颗粒；ESP的总体捕集效率普通取决于那些细粒子，尤其是0.2-2，的分级捕集效率；普通来说，ESP最难捕集的是空气动力学直径在0.1-1.0范围的粒子。直径为0.2-0.4 的粒子的穿透率最大。ESP无论是ESP还是布袋除尘器，只能脱除可过滤颗粒，对可凝结颗粒无能为力！ESP能有效地脱除PM2.598%；ESP对于粗颗粒粉尘有更高的脱除效率；ESP出口烟气中PM2.5的比例

7、比入口高；ESP的除尘效率越高，PM2.5的脱除效率提高越显著。ESP表1 ESP 对各种工业炉烟气PM的总脱除率、PM10和PM2.5脱除效率ESPESP除尘效率为99.65%时，PM2.5的脱除效率为98.4%；ESP除尘效率提高到99.88%时，PM2.5的脱除效率为99.26%；ESP除尘效率提高0.23%，PM2.5的脱除效率提高0.86%；因此尽量提高ESP除尘效率是降低PM2.5排放的措施之一。ESP除尘效率与PM2.5排放的关系改造ESP脱除PM2.5烟气调质除了SO3调质之外；提高ESP除尘效率脉冲电源；凝并技术:电凝并Indigo蒸汽凝并其它凝并技术：磁凝并、声凝并等Adv

8、anced Hybrid Filter技术；COHPAC电袋除尘器WESP湿式电除尘器Indigo细颗粒控制系统Indigo细颗粒控制系统Indigo凝并器在澳大利亚开发，目的是为降低燃煤锅炉烟羽的可见度；Indigo包括2部分：双极荷电器和混合区；与ESP不同的是在双极荷电器内有多个交错陈列的分别带正负电场的通道，颗粒经过通道后会分别带上正负电荷；在下游的混合区中带异电荷的细颗粒会相互凝并成为大颗粒，这样会更易被ESP脱除。Indigo细颗粒控制系统Indigo细颗粒控制系统Crynack (2004)报告在美国Watson电厂的250MW燃煤锅炉上，安装Indigo后PM2.5的排放有所降

9、低；Indigo安装在两条平行烟道中的一个上，以便进展对比；对于美国的西部和东部煤。Indigo都显示了很明显的脱除作用；Indigo细颗粒控制系统颗粒直径小于5的排放降低了2/3；烟气浊度降低2/3；总的烟气颗粒的质量排放降低1/3；没有Indigo通道1颗粒的穿透率是15%，而Indigo通道的穿透率是3%；粒径小于2.5的颗粒的质量排放降低了75%参见下表Indigo细颗粒控制系统安装Indigo凝并器后的性能比较 A不安装 B:安装Advanced Hybrid FilterAdvanced Hybrid FilterAdvaced Hybrid是一种复合电袋技术；内部构造是ESP构件

10、放电电极、和多孔极板与布袋交错陈列如图；原烟气进入后，大部分粉尘被ESP搜集，少部分透过多孔极板后被布袋除尘器搜集；除尘器的布袋上有Gore-Tex涂料涂覆，并采用脉冲吹洗；当布袋在吹洗时飞出的粉尘，会被ESP搜集，减少了冲洗时粉尘的排放；Gerbert2004报告，在美国Big Stone电厂的全容量实验中，除尘效率为99.99%，而原来的ESP的除尘效率为99.5%WESP干式ESP的问题：在输入电压电流添加是会产生过多的火花和反电晕，对于燃低硫煤产生的高比电阻飞灰问题更加严重；ESP在低温下运转可以提高对可凝结颗粒的脱除效率，但是会呵斥ESP的腐蚀；湿式ESPWESP是处理问题的方法之一

11、:ESP的搜集极板外表为液膜；WESP安装在WFGD与烟囱之间或是在WFGD洗涤塔的顶部WESP在美国燃煤电厂从1986年开场就运用WESP了，目前曾经在1000MW的电厂中运转；Farber2004报告WESP的功率密度2W/acfm可以到达干式ESP0.1-0.5W/acfm的4-20倍；WESP可以非常有效地脱除烟气中的硫酸气溶胶90%+。WESP最新的进展是采用膜式极板用织物替代金属极板；优点：水膜分布均匀；不采用合金，价钱低廉；利用毛细管景象吸水和除去搜集到的颗粒，无需喷淋；缺陷：容易起火WESPWESP安装在SSCC水泥窑上的WESPWESP运转5000小时的结垢情况WESP运转5

12、000小时后的结垢情况WESPWESP布袋除尘器Lillieblad等2003对一个芬兰燃煤电厂的高气布比的布袋除尘器的PM2.5和汞排放进展了测试；布袋材质为有PTFE涂层的PPS聚苯硫醚，已运用了31,000小时，情况良好；实验结果如表5-2所示。布袋除尘器布袋除尘器Lillieblad的测试结果：布袋除尘器出口的烟气中，PM1.0为3-6%，PM2.5为15-20%，PM10为79-88%；布袋除尘器出口的颗粒尺寸分布与ESP出口有很大的区别。ESP的出口颗粒分布的平均直径比较大，而且亚微米级的颗粒很少见图；被测试的布袋除尘器的亚微米级颗粒排放的添加是由于布袋的覆膜具有约0.4直径的小孔

13、的缘故见图布袋除尘器布袋除尘器图 布袋除尘器搜集粗颗粒飞灰的电子显微镜图像注：图中小圆形为布袋覆膜上的小孔，直径为0.4布袋除尘器图 布袋除尘器搜集的细颗粒飞灰的电子显微镜图像注：细颗粒飞灰呈凝并形状布袋除尘器Lillieblad的结论是：在正常的锅炉运转工况下，即使布袋材质曾经运用了31,000小时，粉尘排放浓度仍可到达15mg/Nm3；与ESP相比，布袋除尘器出口飞灰中的PM1.0和PM2.5的份额明显要低，这阐明布袋除尘器的，很低的由于覆膜的小孔引起的走漏，对于排放粉尘浓度的影响很小；在烟囱排放口的PM1.0、PM2.5和PM10的质量比大约为5%、15%和80%；布袋除尘器的捕集效率在

14、颗粒直径为0.2-3范围内，大约为99.5%。布袋除尘器美国GE公司对三种典型的滤料进展了PM2.5通透性实验；PC008：PPS毡料，微焦整理RY025：PPS/P84混合纤维，带PTFE涂层QR003：PPS纤维，带BHA-TEXePTFF覆膜布袋除尘器布袋除尘器PC008， 材质：PPS布袋除尘器RY025 材质：PPS/P84混合纤维，外涂PTFE布袋除尘器QR033 材质: PPS 带有BHX-TEX资料的 ePTFE覆膜布袋除尘器三种不同滤料的PM脱除效率布袋除尘器布袋除尘器GE对布袋滤料实验的结论：常规的针刺毡料对于PM2.5有很好的脱除才干，但是运转对脱除效率有很大的影响；建议

15、布袋除尘器运转在一个很窄的差压窗口：12-25mm水柱；新的除尘器在建立起要求的差压之前，不应清灰；布袋除尘器ePTFF覆膜能极大程度降低可过滤颗粒的排放，对PM2.5的排放要求很容易到达。覆膜滤料对于异常工况有更大的宽容度；覆膜滤料应一直在一个相对恒定的差压下运转，以免细颗粒在膜下面的纤维上积聚起来。布袋除尘器布袋除尘器在燃煤电厂锅炉运用业绩湿式洗涤除尘器湿式洗涤除尘器主要用在小热电、冶金和石化部门的工业锅炉上；烟气脱硫的湿法洗涤器对于PM2.5的脱除效率不高；这里的讨论主要针对文丘里洗涤器。湿式洗涤除尘器对于文丘里洗涤器，压降和喉速是除尘效率的关键运转参数；根据文丘里洗涤器的设计曲线，对于

16、平均动力学当量直径为0.5的颗粒：文丘里压降为7.5kPa时，估计除尘效率为97%；文丘里压降为10kP时，估计的除尘效率为97%；文丘里压降为12.5kP时，估计的除尘效率为99%；湿式洗涤除尘器文丘里洗涤器对大于2的颗粒的预期除尘效率可到达99.9%；压降为10kPa时，对0.5的脱除效率为97%，而对0.1的脱除效率只需35%；因此文丘里洗涤器对亚微米颗粒的脱除效率很低， 而且对0.1-2范围的颗粒的脱除效率，在很大程度上取决于洗涤器的设计和运转工况。排放监测系统评价除尘器细粒子排放的传统方法是监测烟羽的浊度。但是浊度监测仪经常不能评价治理系统的单个模块，而且在低浊度时误差很大；正在研发

17、的延续颗粒监测技术有：利用粒子之间摩擦产生静电的原理的Triboelectric效应；后向散射；这些技术的特点是可以找出治理系统中每个模块如布袋除尘器的布袋走漏的问题，而且能比传统的浊度检测安装更快发现问题。可凝结PM2.5脱除燃煤烟气可凝结颗粒物的主要来源是SOxSO2+SO3和NOx，其中以SOx为主；烟气中SO3与烟气中水分结合，构成硫酸气溶胶， 粒径0.3；硫酸气溶胶排出烟囱，进入大气后与环境中的正离子反响生成二次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1000k

18、m以上远程污染；干式ESP和布袋除尘器无法脱除可凝结PM2.5！烟气SO3引起的黄烟问题干法FGD主流干法FGD工艺：CFB-FGD：循环流化床烟气脱硫SDA：旋转喷雾枯燥工艺DSI：烟道吸收剂喷入工艺NID干法FGD在脱除SO2的同时，可以有效脱除SO3、HCl和HF等酸性气体；干法FGD大部分干法FGD的终端设备是除尘器，假设采用布袋除尘器，一次PM2.5的排放问题得到处理。湿法FGD常规湿法FGD不能有效脱除微细颗粒常规湿法FGD会因带出浆液中的固体物而添加排放颗粒的浓度；常规湿法FGD不能有效脱除SO3；降低湿法FGD出口烟气中PM2.5的有效措施：在FGD的下游安装WESP在FGD的上游安装干法FGD，如Alstom的IAQCS系统。湿法FGD丹麦两个发电厂湿法脱硫后烟气中颗粒物粒径分布两个电厂烟囱中粉尘的排放浓度很低，约10mg/m3。烟囱粉尘的质量粒径分布见左图，呈双峰分布，对应非球形颗粒在0.2m有一亚微峰，对应粗颗粒在2-3 m有最顶峰。大部分颗粒50-80是PM2.5，还有相当大的一部分20-40是PM1。经研讨发现，湿法脱硫只脱除了靠惯性力捕获的大颗粒，但对细颗粒是不起作用的。Alstom的IAQCS系统SCR烟气脱硝系统SCR催化剂在复原烟气中NOx的同时，会将烟气中约1