基于浆液滴对燃煤电厂超低排放颗粒物的特征分析研究

周道斌，易玉萍，张文杰，段玖祥，魏 晗

(国电环境保护研究院，江苏 南京 210023)

0 引言

依据2014年9月12日国家发展改革委、环境保护部、国家能源局、发改能源[2014]2093号文件的要求，燃煤电厂根据燃用的实际煤质，采用不同的烟气污染治理技术路线，使得燃煤电厂大气污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度在基准氧含量 6%条件下分别不高于10、35、50 mg/m3[1]。

燃煤电厂排放的颗粒物主要来自于燃煤产生的烟尘和烟气经过石灰石-石膏湿法脱硫系统后的浆液中的石膏等颗粒物。目前国内达到超低排放的燃煤机组通常采用的技术路线是在湿法脱硫后加装湿式电除尘器[2-5]，有些机组使用单塔一体化脱硫除尘深度净化技术[6]。通过对颗粒物和浆液滴现场实测，分析研究了超低排放烟气中颗粒物的相关特征，为火电厂根据现有的设备情况并选择合适的技术路线实现超低排放提供科学依据。

1 试验项目、方法、标准及仪器

试验项目、方法、标准及仪器如下：

(1)颗粒物质量浓度

试验标准：《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》[7](GB-16157-1996)、Stationary source emissions -Determination of mass concentration ofparticulate matter (dust) at low concentrations-Manual gravimetric method(ISO 12141-2002)[8]。

试验方法：网格法采样、将原有的滤筒改为采样嘴和滤膜一体化[9]，采样前后整体恒重，计算颗粒物质量浓度。

试验仪器：自动烟尘(气)测试仪、皮托管、一体化采样嘴和滤膜。试验测点：湿式除尘器出口或者脱硫除尘一体化出口。

(2)浆液滴质量浓度

试验标准：《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》(GB/T21508-2008)[10]。

试验方法：通过对采样烟气携带液滴中Mg2+总量和吸收塔浆液Mg2+浓度计算烟气携带浆液体积，最后根据吸收塔的浆液密度计算出烟气携带的液滴含量。

试验仪器：液滴捕集器、自动烟尘(气)测试仪、皮托管。试验测点：湿式除尘器出口或者脱硫除尘一体化出口。

(3)浆液含固量

试验方法：重量法，取一定质量的浆液过滤后，得到的固体烘干、称重，计算浆液含固量。

试验仪器：天平。试验测点：脱硫吸收塔。

2 试验结果与分析

2.1 试验机组参数及超低排放要求

实测电厂装机容量、治理设施、试验期间机组负荷等参数见表1。火电厂超低排放要求烟尘浓度低于5mg/m3、SO2浓度低于35mg/m3、NOx浓度低于50mg/m3。

表1 实测燃煤电厂主要技术参数

电厂装机容量/MW检测负荷/MW脱硝系统除尘系统脱硫系统A10001000低氮燃烧、三层催化剂SCR双室五电场、高频电源、低低温、湿式电除尘双层交互式喷淋层+双托盘湿法B10001000低氮燃烧，二层催化剂SCR双室五电场、高频电源、湿式电除尘单塔双循环湿法C660600低氮燃烧，三层催化剂SCR双室五电场、高频电源、脱硫除尘一体化脱硫除尘一体化D630605低氮燃烧、三层催化剂SCR双室四电场、高频电源、湿式电除尘单塔双循环湿法E600600低氮燃烧、三层催化剂SCR双室四电场、高频电源、低低温、湿式电除尘器双塔双循环湿法F330302低氮燃烧、三层催化剂SCR双室四电场、高频电源、湿式电除尘双托盘湿法G330300低氮燃烧、三层催化剂SCR双室五电场、高频电源、脱硫除尘一体化脱硫除尘一体化H300300低氮燃烧、三层催化剂SCR双室四电场、高频电源、湿式电除尘单塔湿法

试验期间，机组负荷均大于95%，最大波动幅度不超过±5%；燃烧煤种、煤质基本不变，燃料配比不变；烟气脱硝系统、电除尘器、脱硫系统等各系统稳定运行。

2.2 结果与分析

各实测电厂颗粒物排放质量浓度、浆液滴质量浓度及浆液含固量和浆液滴排放的颗粒物占总颗粒物比率见表2。从表2中检测结果可以看出，实测电厂颗粒物排放浓度值为1.25～7.10mg/m3。

实测电厂浆液滴质量浓度最高为18.7mg/m3，最小为2.1mg/m3，根据吸收塔浆液中固体含量百分数折算排放浆液滴中所含的颗粒物浓度最高为3.57mg/m3，最低为0.30mg/m3。脱硫系统去除烟尘的同时，也会通过浆液滴排放的石膏固体颗粒物。通过浆液滴排放的颗粒物占总颗粒物排放比率最大为98.4%，最小为14.5%，平均值为63.1%，通过浆液滴排放的颗粒物在超低排放中占很大的比重。

除尘装置为双室四电场、高频电源、湿式电除尘的超低排放电厂，通过浆液滴排放的颗粒物占总颗粒物排放的比率最大为60.3%，最小为14 .5%，平均值为38.3%，由此可以得出，应用这种技术路线的颗粒物排放主要以由燃煤产生的烟尘，通过浆液滴排放的颗粒物也占有较大比率。

除尘装置为双室五电场、高频电源、湿式电除尘或脱硫除尘一体化的超低排放电厂，通过浆液滴排放的颗粒物占总颗粒物排放的比率最大为98.4%，最小为77.0%，平均值为88.0%，由此可以得出，应用这种技术路线的颗粒物排放主要是通过脱硫浆液滴排放的颗粒物。

表2 各实测燃煤电厂试验结果

电厂颗粒物质量浓度(标干态、6%O2)/mg·m-3浆液滴质量浓度(标干态、6%O2)/mg·m-3吸收塔浆液含固量/%浆液滴折算为颗粒物质量浓度(标干态、6%O2)/mg·m-3浆液滴排放的颗粒物占总颗粒物比率/%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 结语

(1)实测燃煤电厂浆液滴质量浓度介于2.1～18.7mg/m3，用吸收塔浆液中固体含量百分数折算后通过浆液滴排放的颗粒物质量浓度介于0.30～3.57mg/m3，脱硫系统除去烟尘的同时，也会通过浆液滴排放石膏等固体颗粒物。

(2)通过浆液滴排放的颗粒物占总颗粒物排放比率介于14.5%～98.4%，平均值为63.1%，通过脱硫系统浆液滴排放的颗粒物在超低排放中占很大的比重。

(3)除尘装置为双室四电场、高频电源、湿式电除尘的电厂通过浆液滴排放的颗粒物占总排放颗粒物介于14.5%～60.3%，这类电厂总颗粒物主要是燃煤产生的烟尘，通过浆液滴排放的颗粒物也占有较大比率。

(4)除尘装置为双室五电场、高频电源、湿式电除尘或脱硫除尘一体化的电厂以浆液滴排放的颗粒物占总排放颗粒物介于77.0%～98.4%，这类电厂总颗粒物主要是通过脱硫浆液滴排放的颗粒物。

(5)燃煤电厂要实现超低排放，应根据目前现有的设备情况，选择合适的技术路线，从而达到超低排放。

参考文献：

[1]朱法华,王临清.煤电超低排放的技术经济与环境效益分析[J].环境保护,2014,42(21):28-33.

[2]赵琴霞,陈招妹,周超炯,等.湿式电除尘技术及其在电厂的应用前景探讨[J].电力科技与环保,2012,28(4):24-26.

[3]陈 俊,林祖涵,颜 迅.新型湿式电除雾(尘)器在脱硫脱硝尾气深度净化处理工程的实践应用[J].电力科技与环保,2014,30(3):46-48.

[4]彭华宇.一体式湿式电除尘器流场的数值模拟与优化设计[J].电力科技与环保,2016,32(1):30-32.

[5]王临清,朱法华,赵秀勇.燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM2.5环境效益[J].中国电力,2014,47(11):150-154.

[6]孟令媛,朱法华,张文杰,等.基于SPC-3D技术的烟气超低排放工程性能评估[J].电力科技与环保,2016,32(1):13-16.

[7]GB16157-1996, 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[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.重量法测定燃煤电厂烟气中细颗粒物[J].电力科技与环保,2015,31(5):57-59.

[10]GB/T21508-2008,燃煤烟气脱硫设备性能测试方法[S].