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燃煤电厂废气治理要点分析
发布时间:2019-06-01

在研讨国内外相关标准的基础上,结合我国燃煤电厂烟气处理技术的翻开现状,分析烟气中可过滤颗粒物、可冷凝颗粒物、可溶性固形物的概念、相关和区别,以so 3为代表,是我国燃煤电厂有色烟羽环境处理的要害

导言

到2018年3月,全国完结超低排放改造的燃煤发电机组容量抵达700 GW,约占煤电总设备的71%,电力行业so 2、NOx、烟尘等常规烟气污染物排放量大幅减少,为改善我国大气环境质量做出了巨大贡献。 随着污染防治认识的加深和环境处理要求的前进,特别是由“湿式脱硫引起的多云”引起的巨大舆论浪潮,一些潜在问题也日益突出,越来越多的区域对燃煤电厂的“有色烟羽”提出了处理要求,进一步提出了超低排放概念

本文经过对燃煤电厂烟气排放多种形状颗粒物和国内外标准的研讨,对有色烟羽的处理要点是对so 3等可凝集颗粒物的处理,分析了现在环境处理政策存在的问题,以完善燃煤电厂有色烟羽的环境处理

1燃煤电厂颗粒物品种及相关标准

1.1粒状物的品种和形状

燃煤电厂的烟气污染物来源于锅炉焚烧生成和烟气处理进程的次生,首要含有颗粒物和so 2、NOx、Hg及其化合物、co、NH3 (脱硝酸铵)等气态污染物,而“火力发电站的大气污染物排放标准”( GB 13223-2011 )则是初次 其他,烟雾中还含有液体雾、气体水等物质,根据脱硫方法、除雾效果、烟的排放温度的不同,国内的燃煤电厂大多选用湿式排烟脱硫技术,因此排烟是湿式排烟。

在我国,粒子状物质的定义是在排气中浮游的固体和液体粒子状物质,现行的“污染源排气中的粒子状物质和气体污染物质的取样方法”( GB/t 16157-1996 )和“污染源排气低浓度粒子状物质的测定重量法”( HJ 836-2017 )等的测定基准。

实际上,煤炭火力发电厂的排烟中的粒状物中,不仅是由煤炭发作的烟尘、脱硫脱硝进程中被烟雾载持的未溶解硫酸盐、亚硫酸盐及未反应吸收剂等可以被过滤膜过滤的粒状物( fpm ),而且因为粒径比过滤膜的过滤直径小而透过过滤膜的大气 一种是美国EPA定义的可凝集粒子状物质( condensibleparticulatematter,CPM ),在烟道采样方位为气相,透过过滤器后,在大气中降温凝集成液状或固体粒子状物质,首要是SO3 / h2so 4等分子状况或亚微米级的气溶胶状况污染物质的另一种是溶解在透过过滤器的微细雾中的离子硫酸盐、亚硫酸盐、氯盐等溶解性固体物,在脱离烟道后,在大气中稀释、单调、降温、凝集等效果,水分

1.2国内外检验标准

美国EPA从2008年开端将CPM放入粒子状物质的排放源,2010年12月宣告了method 202修正案[7]。 其原理是在捕集fpm的通常的设备( method 5、17或201 a、称量法)之后装置干式冲瓶,烟下降后用过滤器捕集粒子状物质,冲瓶的吸收和用过滤器捕集的粒子状物质之和为CPM,测定所见图1。



method 202也明晰了假如排烟温度低于30℃,则不测定CPM。 关于fpm的测定,明晰了method 17和201 a不能适用于含有喷雾滴的湿烟,但是在对过滤器进行取样之前,有加热设备的method 5适用,后者在取样时需求加热到120±14℃来除去液体水 国内外也研讨了上述溶解性固体物以少数成为pm0.3,从过滤材料的捕会合直接脱离,成为可凝集的粒状物。

因此,关于燃煤电厂的湿烟fpm检验,美国EPA要求选用的method 5检验的fpm效果现已包含了我国环境标准中定义的粒状物和大部分溶解性固体物,与method 202并用时,检验效果增加了CPM 根据美国的EPA测定标准,溶解性固体物不是单独的粒状物,而是散布于fpm和CPM,两者彻底构成了EPA的所谓一次总粒状物。 另一方面,我国现行的GB/t 16157-1996和HJ 836-2017不考虑CPM的测定,也不要求强制地在粒状物的取样时加热烟,因此粒状物的定义与美国EPA定义的可过滤粒状物的内涵不共同,溶解性固定 我国燃煤烟气中各种颗粒物的形状和现在的测定标准得到的测定效果显现了意见图2。



根据文献,煤炭火力发电厂、供热锅炉、工业锅炉等烟气中颗粒物的排放浓度测定效果标明,烟气中CPM、可溶性固形物的排放浓度抵达了用过滤法测定的fpm排放浓度的0.7~5.7倍。 现在,我国在固定源污染物质的监测和大气污染处理、控制等方面,无视CPM和溶解性固体物。

2燃煤电厂有色烟羽与环境处理现状

2.1关于有色烟羽的概念

锅炉焚烧使燃猜中的硫生成so 2和少数的so 3,我国燃煤电厂一般选用SCR烟气脱硝技术和石灰石―石膏法等湿法烟气脱硫技术,SCR脱硝中的钒钛类催化剂将烟气中的so 2的一部分氧化成so 3, 后者是在湿式排烟脱硫系统中,在浆液淋浴的急剧降温下凝集而构成SO3/h2so 4气溶胶,粒径细小(首要为0.1 μm以下)时,难以经过浆液的清洗而去除。 这些脱硫后的饱满湿烟(约50℃)中也含有很多气态的水和微细的雾,在从烟囱口排出到大气环境中的进程中,温度下降时会持续凝集,在烟囱口构成含有很多雾状水蒸气和so 3气溶胶的烟雾叶片,在天空的背景色和天空的光、调查视点等方面 其间,白色、灰白色的烟雾羽首要是由雾状的水蒸气发作的视觉影响,但蓝色的烟雾羽含有其高的so 3等CPM,因此有污染性环境的影响:一是在大气中滞留时间长,污染扩散距离远,二是环境毒性大,酸

其他,烟雾运送的雾中的溶解性固体物也在大气中失去水而变成微粒子状,这是“湿式排烟脱硫造成的雾”的原因。 文献和研讨标明,这些终究进入大气中的溶解性固体物的量与雾浓度、脱硫副产物溶解度相关性较高,选用石灰石―石膏法烟气脱硫的燃煤电厂溶解性固体物排放浓度显着低于选用钠法和镁法的燃煤锅炉 石灰石―石膏法脱硫工艺排出的烟气中,也有硫酸钙(石膏)、亚硫酸钙、碳酸钙(吸收剂)等可过滤的颗粒物,在流速过快、大气温度和气压低一级不利条件下发作“石膏雨”现象,近年来环境保护公司对烟气协同处理 经过减少脱硫后的烟气中的喷雾量,减少石膏等携带,完结了粒状物的超低排放,这也减少了源泉中“石膏雨”现象的发作。

我国湿式脱硫燃煤机组95%以上是石灰石―石膏法脱硫工艺,随着超低排放后雾排放浓度的显着下降,溶解性固体物质被以为不是我国燃煤电厂排放颗粒物的重要问题,参看method 5,溶解性固体物质的检验效果部分 经过超低排放改造的我国燃煤机组so 2、NOx和可过滤颗粒物排放量现已下降到了较低水平,但对大气环境的影响度远远高于它们的so 3不包含在颗粒物检验效果中,也不要求排放束缚值,这是现在应处理的问题

2.2有色烟羽的环境处理现状

现在,世界上没有国家对有色烟羽提出环保要求,但美国现已有22个州对燃煤电厂烟气中的so 3提出了排放束缚值,其间14个州的排放束缚值低于6 mg/m 3的德国对燃煤电厂so 3排放束缚值的单独运用。 so 2和so 3的归纳排放束缚值为50m g/m 3的日本把SO3/h2so 4放入粒子状物质的界限值进行控制[ 18 ]。 近年来,在我国电力行业广泛使用的低温电除尘、合成塔脱硫、湿式电除尘等超低排放技术对so 3有杰出的协同消除效果,为全面控制以so 3为中心的CPM奠定了杰出的基础。

2017年以来,我国的当当地针和基准不断增加,希望经过控制有色烟羽来改善当地大气质量(参照表1 )。



其他,江苏省徐州市和连云港市、山西省临汾市和大同市、浙江省绍兴市等地市也提出了燃煤电厂有关有色烟羽的政策要求。

3短少有色烟羽的环境处理和建议

3.1其时政策的短少

国内一些省市发布了有关处理有色烟羽的政策,说明了烟气中CPM的环境危害已引起当地处理部分的高度重视和方法,引导有色烟羽和CPM的处理具有积极意义。 但是,因为对有色烟羽的构成机制、重要影响的研讨并不深化,这些文件没有抓住处理有色烟羽的钥匙,对so 3等提出束缚要求,存在以下缺点。

(1)处理的目标和方向不明晰。 一些省市发起的处理有色烟羽的首要目标是消除燃煤电厂烟羽的视觉影响,假如选用直接加热要求的烟使其变白的技术,就不能减少燃煤电厂CPM等的排放,反而增加设备出资和运转本钱,加热烟气

(2)没有配合燃煤电厂的实际状况翻开作业。 像海水脱硫煤火力发电厂一样,烟气温度通常在30℃左右,根据美国EPA的要求,不必考虑烟气中的CPM,只需环境温度足够低,一般看不到有色烟羽,翻开有色烟羽的处理和观测作业,有待讨论 对于经过湿式电除尘等方法有效按捺so 3排放的燃煤电厂,持续下降烟气温度对减少污染没有什么意义。 在组合烟塔排放烟气的燃煤电厂,煤烟和冷却塔的水蒸气混合排放,怎样有效地翻开有色烟羽的处理和观测都无法处理。

(3)基本概念不明晰的状况下,短时间内要求各业界大规模地处理有色烟羽。 上述燃煤电厂一般选用石灰石―石膏法脱硫,但因为雾中的溶解性盐较少,因此应讨论大规模的对策。 现在商场各种技术杂乱,处理效果未得到科学点评,状况不明则大规模引入,易导致无效处理和资源糟蹋。

3.2关于改善环境处理政策的建议

根据上述国内外相关标准和其时当地环境处理标准和政策分析,为完善我国燃煤电厂有色烟羽环境处理提出了以下政策建议。

(1)完善颗粒状物质的定义,建立CPM检查标准。

美国EPA明晰规则,固定污染源将排放到环境空气中的粒子状物质的总量定为fpm和CPM之和(溶解性固体物别离包含在两者中),其宣告的method 5等和method 202也别离完结了两者的正确测定。 我国现行的排放标准和检验标准只是烟中fpm (比美国fpm的定义溶解性固体物的一部分短少),不含CPM,固定污染源的监督处理有漏洞。

HJ 2053-2018根据我国现行的标准系统,明晰了煤炭火力发电厂排放的颗粒物群分为fpm、CPM和可溶性固形物,但因为国内现阶段短少CPM的测定标准,从速契合我国国情的固定污染 对于溶解性固体物质,HJ 836-2017建议挑选具有加热取样头固定设备功用的取样管,以便在湿度高、烟气温度低的状况下进行正常取样,当烟气中的水分影响正常取样时敞开加热设备 因为这个标准没有明晰地翻开加热的运用条件,所以参看method 5对煤炭火力发电站的粒状物进行取样时,强制要求加热到必定的条件来改善检验效果的欠缺。

(2)明晰煤炭火力发电厂有色烟羽的要点,翻开相关政策、技术研讨。

借鉴欧美发达国家的经验,现阶段我国燃煤电厂处理有色烟羽的要害是以so 3为代表的CPM。 根据现在超低排放工程的实测数据,部分项目的so 3排放浓度仍达10 mg/m 3以上,超越美国大部分州和德国的相关标准,参看国外标准严厉处理需求采纳对策。

应结合燃煤电厂实际状况,如煤质、烟气处理技术、区域环境质量等状况,依照分类、土地条件、某些标准研讨拟定so 3处理政策,前进政策科学性的实效性,防止共同现象。 一同,考虑到现在有色烟羽处理商场的杂乱状况,结合国内外相关检验标准,翻开了各类有色烟羽处理技术演示工程so 3控制效果的系统检验研讨,获得技术、经济数据,使用实用价值、环境经济承受能力的工程技术



(3)翻开so 3对环境空气质量影响的研讨,当令修订国家排放标准。

在演示工程检验的基础上,在京津冀、长三角和“226”城市群翻开so 3排放调查研讨,编制比较准确的排放源清单,结合气候数据进行区域环境空气质量影响模拟,排放到燃煤电厂、钢铁、焦炭、化工等其他行业

技术可行性和法规必要性的研讨效果标明,修改《火电厂大气污染物排放标准》( GB 1323-2011 )时,应及时考虑so 3排放限值,根据我国环境空气质量现状,有区域、条件,逐步翻开燃煤电厂so 3的处理作业

4结

(1)分析了国内外标准中粒子状物质的定义和测定的差异,指出现在我国在固定源污染物质的监测和大气污染处理、控制等方面忽略了CPM和溶解性固体物质。

(2)结合超低排放烟气处理技术的翻开现状,明晰指出以so 3为代表的CPM法规是我国燃煤电厂有色烟羽环境处理的重要问题。

(3)系统整理了国内一些省市有色烟羽的处理环境处理政策,指出现在处理要点和方向不明晰,与燃煤电厂配套实际上没有全面考虑,存在短期内大规模要求各行业处理的科学质疑等问题。

(4)完善颗粒物的定义,建立CPM检测标准,翻开燃煤电厂有色烟羽处理政策和技术研讨,翻开so 3对环境空气质量的影响研讨,提出当令修订国家排放标准的政策建议。

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