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火电厂煤粉炉PM_(2.5)产排特性的试验研究

李壮  
【摘要】:细颗粒物PM_(2.5)对环境和人体危害大,是引起灰霾污染的首要污染物。大气颗粒物的源解析表明,煤燃烧是大气中PM_(2.5)的主要来源之一,而火电厂煤粉锅炉是主要的燃煤大户。目前,我国针对火电厂煤粉锅炉PM_(2.5)产排特性的现场试验研究较少。 本文选取220MW、660MW、1060MW三种装机容量五台锅炉为研究对象,利用芬兰Dekati公司生产的荷电低压撞击器(ELPI),现场测量各锅炉各测点PM_(2.5)的质量浓度和粒数浓度;采用烟气分析仪对现场烟气成分进行测试;同时,采用撞击式PM_(2.5)采样器收集PM_(2.5)样品,分析火电厂煤粉锅炉产生和排放PM_(2.5)的物理化学特性。 煤粉炉PM_(2.5)产生特性研究表明:PM_(2.5)的粒数浓度一般在几百万至一千多万粒/cm3,PM_(2.5)粒数浓度分布曲线,可分为PM_(0.38)和PM_(0.38-2.5)两个粒径区段。PM_(0.38)由无机矿物质的气化-凝结机理形成,PM_(0.38)在0.12μm~0.2μm处出现一个明显的峰值。PM_(0.38-2.5)由中间模态机理形成,PM_(0.38-2.5)在0.76μm处可能出现峰值,或没有明显峰值,颗粒数浓度呈平缓下降趋势。PM_(0.38)占PM_(2.5)的粒数比例一般高于95%,PM_(2.5)的粒数浓度主要取决于PM_(0.38)。PM_(2.5)的质量浓度一般在几百mg/m3,PM_(2.5)质量浓度分布曲线一般也在0.12μm~0.31μm处出现明显的峰值,PM_(0.38)占PM_(2.5)的质量比例一般低于15%,PM_(2.5)的质量浓度主要取决PM_(0.38-2.5)。对600MW锅炉,PM_(2.5)、PM_(0.38)及PM_(0.38)~2.5的粒数和质量浓度随锅炉负荷升高均增加,分析认为主要原因为炉温升高。锅炉产生PM_(2.5)颗粒形貌主要为实心球形颗粒、子母珠球形颗粒、片状颗粒、烟尘集合体依附的层状颗粒。 煤粉炉PM_(2.5)排放特性研究表明:经除尘装置后,PM_(2.5)粒数浓度为几万到几十万粒/cm~3,PM_(0.38)出现一个明显的峰值,峰值在0.07μm~0.12μm处,而PM_(0.38-2.5)颗粒数浓度在0.76μm处可能出现峰值或整体呈平缓下降趋势,PM_(2.5)的峰值位置向小粒径方向偏移趋势。除尘后PM_(2.5)质量浓度为几百微克到几mg/m3,一般也在0.07μm~0.12μm处出现峰值。静电除尘装置对PM_(2.5)的各级脱除效率为89%以上,布袋除尘装置和电袋复合除尘装置对PM_(2.5)的各级脱除效率在98.3%~99.9%之间,各除尘装置对粒径为0.2μm~0.76μm之间的颗粒物脱除效率较低。经脱硫装置后,PM_(2.5)粒数浓度和质量浓度可能升高,原因为烟气带走部分的石膏浆液雾滴。经过污染控制设备后各锅炉PM_(2.5)单位质量粒数浓度为102457~732608粒/cm3,这表明对PM_(2.5)的监测质量浓度和粒数浓度的监测同样具有重要意义。锅炉排放PM_(2.5)颗粒形貌为链状球形颗粒、片状的不规则颗粒、富集纳米级颗粒的子母珠以及相互粘接的不规则颗粒。


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