利用现有火电厂环保系统降低PM2.5颗粒排放的方法.ppt

利用现有火电厂环保系统降低PM2.5颗粒排放的方法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望PM2.5的形成和特性第1节1 PM2.5的形成和特性PMPM2.52.5颗粒是指大气环境中动力学直径小于颗粒是指大气环境中动力学直径小于2.5m2.5m的细微颗粒物，在大气中的的细微颗粒物，在大气中的PMPM2.52.5颗粒中大部分是颗粒中大部分是直径小于直径小于1.0m1.0m的更为细小的颗粒。由于这种细的更为细小的颗粒。由于这种细微颗粒物被人体通过呼吸吸入后，可在人体呼吸微颗粒物被人体通过呼吸吸入后，可在人体呼吸道、肺部以及血液中常时间停留，不能通过咳嗽道、肺部以及血液中常时间停留，不能通过咳嗽等方式被人体排出，因此对人体的健康造成不利等方式被人体排出，因此对人体的健康造成不利的影响。另外，这种细微颗粒物还能造成大气的的影响。另外，这种细微颗粒物还能造成大气的能见度下降，容易形成能见度下降，容易形成“阴霾阴霾”天气，对城市景天气，对城市景观带来负面影响。观带来负面影响。1 PM2.5的形成和特性PMPM2.52.5颗粒主要是人为活动引起的，比如汽车的排颗粒主要是人为活动引起的，比如汽车的排放、燃煤烟气排放等。自然现象如风沙扬尘形成放、燃煤烟气排放等。自然现象如风沙扬尘形成的一般为直径大于的一般为直径大于PMPM1010颗粒。据统计，我国自颗粒。据统计，我国自19901990年以来大气中年以来大气中PMPM2.52.5颗粒的平均浓度呈不断上颗粒的平均浓度呈不断上升趋势，年总排放从升趋势，年总排放从19901990年的约年的约900900万吨上升到万吨上升到20052005年的超过年的超过12001200万吨。万吨。1 PM2.5的形成和特性 我国我国PMPM2.52.5的排放总量的排放总量1 PM2.5的形成和特性PMPM2.52.5颗粒主要是人为活动引起的，比如汽车的排颗粒主要是人为活动引起的，比如汽车的排放、燃煤烟气排放等。自然现象如风沙扬尘形成放、燃煤烟气排放等。自然现象如风沙扬尘形成的一般为直径大于的一般为直径大于PMPM1010颗粒。据统计，我国自颗粒。据统计，我国自19901990年以来大气中年以来大气中PMPM2.52.5颗粒的平均浓度呈不断上颗粒的平均浓度呈不断上升趋势，年总排放从升趋势，年总排放从19901990年的约年的约900900万吨上升到万吨上升到20052005年的超过年的超过12001200万吨。万吨。1 PM2.5的形成和特性 我国各行业我国各行业PM2.5PM2.5的排放量比较的排放量比较1 PM2.5的形成和特性火电厂的排放水平在火电厂的排放水平在100100万吨左右，约在总排放量万吨左右，约在总排放量的的10%10%。火电厂的烟尘排放中大部分是。火电厂的烟尘排放中大部分是PMPM2.52.5颗粒，颗粒，且且PMPM2.52.5颗粒所占比例逐年提高，这与近年来火电颗粒所占比例逐年提高，这与近年来火电行业大力推行高效除尘技术，全行业平均除尘效行业大力推行高效除尘技术，全行业平均除尘效率不断上升的趋势是相对应的。率不断上升的趋势是相对应的。1 PM2.5的形成和特性 我国火电厂我国火电厂PMPM2.52.5颗粒的总排放量颗粒的总排放量1 PM2.5的形成和特性虽然，火电行业虽然，火电行业PMPM2.52.5的排放量在所有行业中排名的排放量在所有行业中排名第三，但是其排放总量仍不可忽视。随着国内对第三，但是其排放总量仍不可忽视。随着国内对大气中大气中PMPM2.52.5颗粒的关注程度不断上升，相关部门颗粒的关注程度不断上升，相关部门正在酝酿在空气质量标准中增加正在酝酿在空气质量标准中增加PMPM2.52.5指标，火电指标，火电厂应对厂应对PMPM2.52.5的减排应有相应措施。的减排应有相应措施。1 PM2.5的形成和特性PMPM2.52.5颗粒在大气中主要以水溶性离子气溶胶的型颗粒在大气中主要以水溶性离子气溶胶的型式存在，其中硫酸盐、硝酸盐和氨盐是其重要的式存在，其中硫酸盐、硝酸盐和氨盐是其重要的组成部分。比如，硫酸根、硝酸根和氨根离子通组成部分。比如，硫酸根、硝酸根和氨根离子通过一些化学反应（如夏季光化学反应或者过一些化学反应（如夏季光化学反应或者SOSO2 2和和NOxNOx的均相和非均相氧化反应）生成二次粒子硫的均相和非均相氧化反应）生成二次粒子硫酸盐、硝酸盐和氨盐。因此，许多研究中，以测酸盐、硝酸盐和氨盐。因此，许多研究中，以测定上述离子的质量浓度谱分布来表征定上述离子的质量浓度谱分布来表征PMPM2.52.5颗粒污颗粒污染特征。染特征。1 PM2.5的形成和特性通过对北京市大气颗粒的测定发现，上述三者总通过对北京市大气颗粒的测定发现，上述三者总量占到水溶性离子的量占到水溶性离子的8585。北京冬季采暖期。北京冬季采暖期SOSO2 2污染严重，污染严重，PMPM2.52.5质量浓度冬季最高，晚春、夏天质量浓度冬季最高，晚春、夏天和早秋最低。又如，汽车尾气的排放污染物中含和早秋最低。又如，汽车尾气的排放污染物中含有大量的氮氧化物，大气中被氧化成硝酸盐，是有大量的氮氧化物，大气中被氧化成硝酸盐，是形成形成PMPM2.52.5的重要来源。的重要来源。1 PM2.5的形成和特性 北京市城区和郊区北京市城区和郊区PM2.5PM2.5来源分布来源分布土壤土壤煤炭燃煤炭燃烧烧汽车尾汽车尾气气工业源工业源未知源未知源北京城区北京城区11.2%25.6%59.7%0.8%0.7%北京郊区北京郊区11.3%48.6%18.5%6.2%15.4%1 PM2.5的形成和特性可见，可见，PMPM2.52.5颗粒的来源可分为两部分，一部分是颗粒的来源可分为两部分，一部分是汽车发动机燃烧、煤炭燃烧过程中形成的微小颗汽车发动机燃烧、煤炭燃烧过程中形成的微小颗粒，可称为粒，可称为“原发性原发性”PMPM2.52.5颗粒，另一部分是大颗粒，另一部分是大气中的硫酸根、硝酸根和氨根离子通过化学反应气中的硫酸根、硝酸根和氨根离子通过化学反应生成的微小颗粒，可称为生成的微小颗粒，可称为“继发性继发性”PMPM2.52.5颗粒。颗粒。两种形式的两种形式的PMPM2.52.5颗粒在大气中相互作用。颗粒在大气中相互作用。除尘、脱硫、脱硝与PM2.5的关系第2节2 除尘、脱硫、脱硝与PM2.5的关系火电厂排放的火电厂排放的PMPM2.52.5一部分来自于烟气中的粉尘。一部分来自于烟气中的粉尘。除尘器效率的提高能降低除尘器效率的提高能降低PMPM2.52.5的排放。的排放。湿法脱硫塔能通过洗涤降低烟气中的含尘量。工湿法脱硫塔能通过洗涤降低烟气中的含尘量。工程上一般取脱硫塔的除尘效率程上一般取脱硫塔的除尘效率50%50%。但是，除去。但是，除去的大部分是大颗粒烟尘。的大部分是大颗粒烟尘。烟尘通过脱硫塔烟尘颗粒的粒径分布向小颗粒方烟尘通过脱硫塔烟尘颗粒的粒径分布向小颗粒方向迁移，向迁移，PMPM2.52.5和和PMPM1010的质量比由入口的的质量比由入口的0.4340.434增增加到出口的加到出口的0.7640.764。2 除尘、脱硫、脱硝与PM2.5的关系火电厂排放到大气中的火电厂排放到大气中的PMPM2.52.5并不是完全从烟气粉并不是完全从烟气粉尘中产生，相当一部分是火电厂排放到大气的尘中产生，相当一部分是火电厂排放到大气的SOSO2 2和和NOxNOx在大气中生成的硫酸根、硝酸根和氨根在大气中生成的硫酸根、硝酸根和氨根离子等形成酸性水溶胶。离子等形成酸性水溶胶。最新的燃煤电厂排放标准中，最新的燃煤电厂排放标准中，NOxNOx排放限制为排放限制为100100200mg/Nm200mg/Nm3 3，SOSO2 2排放限值为排放限值为5050200 mg/200 mg/NmNm3 3，烟尘的排放限值为，烟尘的排放限值为202030 mg/Nm30 mg/Nm3 3。因此，。因此，由火电厂排放的由火电厂排放的SOSO2 2和和NOxNOx而形成的而形成的PMPM2.52.5总量应总量应不低于烟尘中的不低于烟尘中的PMPM2.52.5。袋式除尘器运行方式对PM2.5颗粒的捕捉效率的影响第3节3袋式除尘器运行方式对PM2.5颗粒的捕捉效率的影响袋式除尘器通过滤袋对烟气中的颗粒物进行捕捉，袋式除尘器通过滤袋对烟气中的颗粒物进行捕捉，这种方式可类比于滤网。滤袋织物的孔径很小，这种方式可类比于滤网。滤袋织物的孔径很小，烟尘经过滤袋时大于滤袋孔径的烟尘颗粒无法通烟尘经过滤袋时大于滤袋孔径的烟尘颗粒无法通过滤袋，而被滤袋捕捉。同时滤袋上附着的烟尘过滤袋，而被滤袋捕捉。同时滤袋上附着的烟尘颗粒也起到滤网的作用，实现一次尘捕捉二次尘。颗粒也起到滤网的作用，实现一次尘捕捉二次尘。3袋式除尘器运行方式对PM2.5颗粒的捕捉效率的影响附着在滤袋上的烟尘颗粒更为紧密，微观上这些附着在滤袋上的烟尘颗粒更为紧密，微观上这些紧密排列的烟尘阻挡和干扰了细小颗粒在滤袋中紧密排列的烟尘阻挡和干扰了细小颗粒在滤袋中的布朗运动，使得大量的细小颗粒被滤袋阻挡。的布朗运动，使得大量的细小颗粒被滤袋阻挡。因此袋式除尘器烟尘排放量很低，一般小于因此袋式除尘器烟尘排放量很低，一般小于50mg/Nm350mg/Nm3，绝大部分的，绝大部分的PMPM2.52.5可以被袋式除尘器可以被袋式除尘器捕捉。捕捉。袋式除尘器正常工作时，袋式除尘器正常工作时，0.10.5m0.10.5m的颗粒收尘的颗粒收尘效率略低于效率略低于90%90%，0.50.51.5m1.5m的颗粒收尘效率大的颗粒收尘效率大于于90%90%。3袋式除尘器运行方式对PM2.5颗粒的捕捉效率的影响袋式除尘器除尘效率与颗粒粒径的关系袋式除尘器除尘效率与颗粒粒径的关系提高静电除尘器去除PM2.5效率的方法第4节4 提高静电除尘器去除PM2.5效率的方法静电除尘器对颗粒的捕捉，无论其粒径大小，都静电除尘器对颗粒的捕捉，无论其粒径大小，都是通过使颗粒荷电后被电极吸附的方式。通常认是通过使颗粒荷电后被电极吸附的方式。通常认为，静电除尘器对于大颗粒烟尘的捕捉能力强，为，静电除尘器对于大颗粒烟尘的捕捉能力强，对于对于PMPM2.52.5颗粒的除尘效率较低。颗粒的除尘效率较低。通过变化静电除尘器的荷电形式可大大提高静电通过变化静电除尘器的荷电形式可大大提高静电除尘器对除尘器对PMPM2.52.5的捕捉能力。的捕捉能力。4 提高静电除尘器去除PM2.5效率的方法 静电除尘器除尘效率与电源的关系静电除尘器除尘效率与电源的关系4 提高静电除尘器去除PM2.5效率的方法采用低能耗的高压窄脉冲放电对粉尘颗粒物预荷采用低能耗的高压窄脉冲放电对粉尘颗粒物预荷电，可大大增加了亚微米级颗粒的荷电量，结合电，可大大增加了亚微米级颗粒的荷电量，结合传统的直流静电除尘，既复合电源方式，将提高传统的直流静电除尘，既复合电源方式，将提高静电除尘器对亚微米级颗粒的脱除效率。对小于静电除尘器对亚微米级颗粒的脱除效率。对小于1m1m颗粒的脱除效率可达颗粒的脱除效率可达9090。提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法第5节5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法应用蒸汽相变原理促进应用蒸汽相变原理促进PMPM2.52.5颗粒增大颗粒增大在过饱和蒸汽环境中，水蒸气以微小颗粒为凝结在过饱和蒸汽环境中，水蒸气以微小颗粒为凝结核，并发生相变，形成粒径较大的含尘液滴，并核，并发生相变，形成粒径较大的含尘液滴，并同时产生扩散泳和热泳的作用，促使含尘液滴迁同时产生扩散泳和热泳的作用，促使含尘液滴迁移运动，相互碰撞接触并长大，长大后的液滴可移运动，相互碰撞接触并长大，长大后的液滴可通过惯性碰撞机理加以捕捉。通过惯性碰撞机理加以捕捉。以以PMPM2.52.5颗粒为凝结核，并发生相变，使颗粒为凝结核，并发生相变，使PMPM2.52.5颗颗粒直径长大，质量增加。粒直径长大，质量增加。5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法在可凝结水汽质量浓度为在可凝结水汽质量浓度为101020g/m320g/m3，PMPM2.52.5颗颗粒可在粒可在100ms100ms内快速长大到内快速长大到PMPM3 3 PMPM5 5。对于对于PMPM3 3 PMPM5 5颗粒湿法脱硫塔可的除尘效率可颗粒湿法脱硫塔可的除尘效率可达达50%50%80%80%。5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法吸收塔入口烟气条件与出口烟气条件的关系吸收塔入口烟气条件与出口烟气条件的关系1：进口烟气温度90度，湿度8%2：进口烟气温度80度，湿度20%3：进口烟气温度80度，湿度30%4：进口烟气温度80度，湿度40%5：进口烟气温度90度，湿度50%5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法吸收塔出口烟气与饱和状态的关系吸收塔出口烟气与饱和状态的关系烟气绝热冷却12度向1kg干烟气中加入0.010.02kg水蒸汽5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法方法一：吸收塔入口调节方法一：吸收塔入口调节增加脱硫塔进口的烟气含湿量。使得脱硫塔进口的烟气参数为图中的2，3，4，5点。在脱硫塔与引风机（增压风机）间的烟道上设置烟气湿度调节段。5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法在烟气调节段中喷入粒径为在烟气调节段中喷入粒径为20m20m 30m 30m的微粒的微粒水雾，利用烟气热量使得水汽化，烟气湿度增加水雾，利用烟气热量使得水汽化，烟气湿度增加到到30%30%40%40%。湿度较高的烟气在脱硫塔内与低温的循环浆液逆湿度较高的烟气在脱硫塔内与低温的循环浆液逆向接触，烟气被冷却，在吸收塔的上部达到过饱向接触，烟气被冷却，在吸收塔的上部达到过饱和状态。过饱和水汽以和状态。过饱和水汽以PMPM2.52.5为凝结核发生相变，为凝结核发生相变，使得使得PM2.5PM2.5颗粒增大，被浆液、除雾器捕获。颗粒增大，被浆液、除雾器捕获。5 提高湿法脱硫去除PM2.5效率的方法方法二：吸收塔中调节方法二：吸收塔中调节适当提高液汽比，使得吸收塔喷淋层进口烟气温适当提高液汽比，使得吸收塔喷淋层进口烟气温度降低度降低2 23 3度，实现烟气处于过饱和状态。度，实现烟气处于过饱和状态。在吸收塔中段喷入适当饱和蒸汽，每在吸收塔中段喷入适当饱和蒸汽，每kgkg干烟气喷干烟气喷入入0.2kg0.2kg饱和蒸汽。使得烟气达到过饱和状态。饱和蒸汽。使得烟气达到过饱和状态。小结第6节6 小结电厂电厂PMPM2.52.5颗粒不仅是随烟气排放，而且颗粒不仅是随烟气排放，而且SOSO2 2和和NOxNOx在大气中生成的硫酸根、硝酸根和氨根离子在大气中生成的硫酸根、硝酸根和氨根离子等形成酸性水溶胶。因此，仅仅限制烟尘排放的等形成酸性水溶胶。因此，仅仅限制烟尘排放的PMPM2.52.5颗粒是没有意义的。颗粒是没有意义的。降低降低PMPM2.52.5颗粒需要降低除尘效率、脱硫效率、脱颗粒需要降低除尘效率、脱硫效率、脱硝效率三管齐下。硝效率三管齐下。降低降低PMPM2.52.5颗粒可充分利用现有除尘、脱硫等环保颗粒可充分利用现有除尘、脱硫等环保技术和环保设备。技术和环保设备。