燃煤烟气多污染物协同治理试验研究——娄彤

206． 75 1． 37
99． 337
13 368． 20 3． 40 99． 975
1 597． 50 2． 15 99． 865
616． 27 1． 47
0 引 言
我国一次能源以煤为主,决定了以燃煤发电为 主的发电格局,燃煤发电装机容量占总装机容量的 75% 左右,发电量占总发电量的 80% 左右,且长期 难以改变[1] 。 随着社会经济的高速发展,对能源的 需求量不断增长,燃煤污染物对环境污染和生态破 坏日趋严重。 提高燃煤发电效率、降低污染物排放
PM1
烟尘
PM10
PM2． 5
进口质量浓度( dry normal) / ( mg·m-3 ) 出口质量浓度( dry normal) / ( mg·m-3 )
脱除率 / %
12 161． 80 1 453． 33
4． 71
3． 28
99． 961 99． 774
560． 66 2． 21 99． 605
源自文库收稿日期:2018-04-19;责任编辑:张晓宁 DOI:10. 13226 / j. issn. 1006-6772. 18041901 基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFC0203703) 作者简介:娄 彤(1987—) ,男,河南漯河人,工程师,博士,从事燃煤电站污染物控制技术的研究与开发。 E-mail:13817851596@ 139． com 引用格式:娄彤,方晓东,陆明智,等. 燃煤烟气多污染物协同治理试验研究[ J] . 洁净煤技术,2018,24(5) :132-135,141.
表 1 风量对烟尘颗粒脱除效率的影响 Table 1 Effect of gas capacity on the removal efficiency of dust particles
风机流量( dry normal) / ( m3 ·h-1 )
项目
5 275
6 386
烟尘
PM10
PM2． 5
2 试验结果及讨论
2． 1 除尘特性 风机流量分别为 5 275(28． 2 Hz) 和 6 386 m3 / h
(32． 3 Hz) 时( dry normal) ,各污染物浓度测试结果 见表 1。 可以看出,多功能烟气治理装置进口 PM10 占比小于 10% ,PM2． 5 占比小于 4． 5% ,PM1 占比约 为 1． 5% 。 电 袋 复 合 除 尘 对 烟 尘、 PM10 、 PM2． 5 及 PM1 的脱除效果非常明显,试验工况条件下,其脱除 效率均高于 99． 3% , 烟尘排放量 均 < 5 mg / m3 ( dry normal) ,实现烟尘的超低排放;此外,对比 2 种风机 负荷条件下烟尘的脱除效率可以看出,随风机流量
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娄彤等:燃煤烟气多污染物协同治理试验研究
2018 年第 5 期
术,对锅炉正常运行及效率未产生不利影响,通过耦 合优化,脱硝效率约为 80% ,NOx 的排放浓度约为 165 mg / Nm3 ,达 到 了 国 家 限 排 环 保 要 求。 张 忠 梅 等[9] 研究了 KMnO4 / NaOH 氧化吸收 NO 和 SO2 过 程,结果表明,同时脱硫脱硝的脱硫效果与单独脱硫 的脱硫效果相当,脱硫率达 98% 以上,但脱硝效果 好于单独脱硝,脱硝率约 70% ;但由于污染物形态 差异大、粒径小及浓度低等原因,这些常规技术无法 解决 PM2． 5 [10] 、SO3 [11] 和 Hg[12] 等的排放问题,而其 是形 成 雾 霾、 酸 雨 和 影 响 人 体 健 康 的 主 要 污 染 物[13] 。 因 此, 迫 切 需 要 研 发 适 于 我 国 燃 煤 电 站 的 SO3 、PM2． 5 、Hg 等污染物深度协同脱除技术。
在某 1 000 MW 火电机组上搭建多功能烟气治 理中试装置,采用电袋除尘及吸附剂吸附转化协同 脱除方式,考察不同工况条件下多功能烟气治理中 试装置对粉尘、SO3 和 Hg 等污染物捕捉效率的影 响,为高效、低成本烟气多污染物协同脱除装备的开 发提供参考。
1 试验工况及测试方法
在某 1 000 MW 火电机组电袋复合除尘器入口 安装一台多功能烟气治理中试装置(10 000 m3 / h 中 试规模电袋 复 合 除 尘 装 置) , 对 电 袋 复 合 除 尘 器 入 口进入中试装置的烟气污染物进行试验研究。 为评 价中试装置对烟气中的烟尘、PM2． 5 、SO3 等污染物 的脱除性能,装置内设有烟气采样孔,吸附剂喷入点 为静电除尘和布袋除尘结合部位。 为了保证机组运 行正常,烟气从取样点出来经由中试装置送回取样 点附近。 风机采用变频电机调节烟气量,风机压头 6 000 Pa、最大设计烟气流量 10 000 m3 / h、电场断面 6． 72 m2 、 袋 区 过 滤 风 速 1． 02 m / min、 烟 气 温 度 100 ~ 140 ℃ ,工艺流程如图 1 所示。 试验采用的吸 附剂包括无水碳酸钠(99． 8% ) 、氧化镁(98% ) 、氧 化钙(98% ) 和氢氧化钙(95% ) 。
Experimental study on synergistic treatment of multi-pollutants from coal-fired flue gas
LOU Tong1 ,FANG Xiaodong2 ,LU Mingzhi2 ,XU Renfa2
(1. State Environmental Protection Engineering and Technology Center for Power Industrial Dust Control,Fujian Longking Co. Ltd. , Longyan 364000,China;2. Anhui Huainan Pingwei Power Generation Co. ,Ltd. ,Huainan 232000,China)
摘 要:为实现燃煤烟气污染物的深度脱除,在 1 000 MW 电站燃煤锅炉除尘器入口加装了多功能烟 气污染物治理中试装置,并研究了该烟气治理装置对烟气中烟尘、SO3 和 Hg 等污染物吸附转化特性 的影响。 结果表明:该装置可以有效解决常规技术无法解决的 PM2． 5 、SO3 和 Hg 等排放问题。 试验工 况条件下,烟尘、PM10 、PM2． 5 及 PM1 的脱除效果非常明显,脱除效率均高于 99． 3% ( <5 mg / m3 ,dry normal) ;当氢氧化钙为吸附剂、Ca / SO3 为 1 时,SO3 的脱除效果为 88． 78% (0． 77 mg / m3 ,dry normal) 、 Hg 的脱除效率为 94． 272% ,其中气态汞的脱除效率为 75． 883% 。 关键词:吸附转化;协同治理;污染物;深度脱除 中图分类号:X701 文献标志码:A 文章编号:1006-6772(2018)05-0132-04
Abstract:In order to reach deep removal of flue gas pollutants,a multi-function gas pollution control system was installed at the inlet of dust collector of a 1 000 MW scale power plant coal fired boiler. The influence of multi-function gas pollution control system on adsorption and transformation properties of the pollutional dust,SO3 and Hg in flue gas were studied. The results show that the device can effectively solve the emission problems which can not be solved by conventional technologies,such as PM2. 5 ,SO3 and Hg. The removal efficiencies of dust,PM10 ,PM2. 5 and PM1 are remarkably under the experimental conditions,and their removal efficiencies are higher than 99． 3% ( <5 mg / m3 ,dry normal) . When calcium hydroxide is chosen as the adsorbent with a Ca / S ratio of 1,the removal efficiency of SO3 is 88． 78% (0． 77 mg / m3 ,dry normal) ,and the removal efficiencies of total Hg and gaseous Hg are 94． 272% and 75． 883% ,respectively. Key words:adsorption and transformation;synergistic treatment;pollutant;deep removal
图 1 多功能烟气治理中试试验装置工艺流程 Fig． 1 Process flow chart of pilot test device for flue gas
treatment
为了对进出口烟气中各污染物组分含量进行测 试,分别采用 TH - 880F Ⅳ 型 微 电 脑 烟 尘 平 行 采 样 仪、DPI 细颗粒物 ( PM10 、PM2． 5 、PM1 ) 采样仪、 伴热 采样枪和烟气 SO3 采样系统,对烟气中烟尘、PM2． 5 和 SO3 等污染物进行收集,并采用崂应 3012H 型自 动烟尘测试仪、Testo 350 -Pro 烟气分析仪和铬酸钡 分光光度法对其浓度进行检测。 根据美国 EPA 30B 烟气汞采样方法,采用 OLM 30B 烟气 Hg 采样仪和 活性炭吸附管进行双路平行恒流采样, 采样流量 0． 4 L / min,采集样品利用 Lumex 汞分析仪分析两段 活性炭中吸附的 Hg 含量,并基于烟气体积计算烟 气中的 Hg 浓度。
第 24 卷第 5 期
2018 年 9 月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol． 24 No． 5 Sep. 2018
燃煤烟气多污染物协同治理试验研究
娄 彤1 ,方晓东2 ,陆明智2 ,许仁发2
(1. 福建龙净环保股份有限公司 国家环境保护电力工业烟尘治理工程技术中心,福建 龙岩 364000; 2． 安徽淮南平圩发电有限责任公司,安徽 淮南 232000)
LOU Tong,FANG Xiaodong,LU Mingzhi,et al. Experimental study on synergistic treatment of multi-pollutants from coal-fired flue gas[ J] . Clean Coal Technology,2018,24(5) :132-135,141.
是电力科技进步的主题,通过关停效率低、污染严重 的小火电机组,加快发展大容量、高参数机组,燃煤 发电效率得到较大提高;脱硫、脱硝、除尘工艺,如一 体化脱硫脱硝技术[2-3] 、湿法脱硫[4] 、SNCR \ SCR \ 低 氮燃烧 技 术[5] 、 烟 气 再 循 环[6] 、 静 电 除 尘 / 布 袋 除 尘[7] 等的应用,煤燃烧过程中排放的主要污染物得 到了有效脱除, 且与国外水平基本相当。 付振华 等[8] 在空气分级的基础上, 采用富燃料区喷氨技