应用水汽相变促进燃煤烟气中细颗粒物及SO3酸雾脱除的研究

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目前,燃煤电站现有污染物控制设备仍无法有效控制细颗粒物及SO3酸雾的排放,大量细颗粒物及SO3酸雾排入大气中,对环境和人体健康造成严重危害。利用水汽相变促进细颗粒物及SO3酸雾凝结长大并加以脱除是一项极具工业应用前景的技术,结合燃煤电站现有污染物控制设备特点,采用水汽相变技术促进传统污染物控制设备协同脱除细颗粒物及SO3酸雾具有重要意义。利用湿法烟气脱硫(WetFlueGasDesulfurization,WFGD)模拟装置,试验考察了塔内水汽相变对WFGD过程中燃煤细颗粒物脱除的促进效果,以及对次生细颗粒物(脱硫过程中产生的细颗粒物)形成的抑制效果。结果表明,脱硫洗涤过程中水汽相变不仅有利于促进燃煤细颗粒物(特别是0.1-1μm的细颗粒物)的脱除,还可有效抑制次生细颗粒物(特别是1-10μm的细颗粒物)的形成。针对燃用褐煤、水煤浆等产生的高湿燃煤烟气,结合实际燃煤电厂污染物控制装置特点,提出了实现脱硫洗涤过程中水汽相变促进细颗粒物及SO3酸雾脱除的方法。结果表明,细颗粒物及SO3酸雾脱除效率随脱硫塔入口烟气湿度、脱硫液气比增加而增加,随塔入口烟气温度与脱硫浆液温度升高而降低;该方法可使WFGD系统对细颗粒物数量脱除效率由5-10%提高至35-45%,对SO3酸雾质量脱除效率由35-40%提高至55-65%。此外,针对高温、高硫(SO3)的高湿烟气,还进一步提出了实现低低温电除尘技术与水汽相变技术耦合促进细颗粒物及S03酸雾脱除的方法,同时提高电除尘器和WFGD系统对细颗粒物及S03酸雾的脱除效率。结果表明,细颗粒物及SO3酸雾脱除效率随电除尘前原始烟气中SO3浓度、烟气喷水增湿后温降的升高而增加,但较高的脱硫塔入口烟气温度不利于细颗粒物和S03酸雾脱除;该方法可使细颗粒物的最终数量排放浓度降低35-45%,使SO3酸雾的最终质量排放浓度降低65-75%。针对燃用烟煤、无烟煤等产生的低湿燃煤烟气,结合实际燃煤电厂污染物控制装置特点,又提出了实现脱硫净烟气中水汽相变促进细颗粒物及SO3酸雾脱除的方法。首先提出采用脱硫净烟气中添加湿空气实现水汽相变的措施。结果表明,细颗粒物及SO3酸雾的脱除效率随脱硫净烟气温湿度与混合比的增加而提高,随湿空气温度的升高而降低,而湿空气相对湿度对其影响不大;该方法可将细颗粒物的最终数量排放浓度降低25-45%,SO3酸雾的最终质量排放浓度降低15-35%。鉴于脱硫净烟气中直接添加湿空气存在过饱和度分布不均匀与水汽壁面凝结等问题,随后又提出了脱硫净烟气中水汽相变耦合撞击流技术促进细颗粒物及SO3酸雾脱除的方法。细颗粒物及SO3酸雾一方面经过水汽相变凝结长大,另一方面通过两股气流撞击碰并长大。结果表明,两股气流撞击速度的提高有利于细颗粒物及SO3酸雾脱除效率的增加,且两股烟气存在一个最佳对喷距离,在最佳对喷距离下,脱除效率最高;该方法可将细颗粒物的最终数量排放浓度降低40-50%,使SO3酸雾的最终质量排放浓度降低30-40%。最后,提出了采用脱硫净烟气中设置氟塑料换热器降低烟气温度实现水汽相变的方法。细颗粒物及SO3酸雾一方面通过水汽相变凝结长大被下游高效除雾器拦截脱除,另一方面通过热泳与扩散泳运动至换热管表面被冷凝液膜捕集。结果表明,细颗粒物及S03酸雾随脱硫净烟气温降的增加而提高,但随脱硫净烟气初始温度的变化不明显;该方法可将细颗粒物的最终数量排放浓度降低35-40%,使S03酸雾的最终质量排放浓度降低35-45%。基于燃煤电站SO2超低排放改造中经常采用的单塔双循环及双塔双循环脱硫工艺,提出通过吸收区浆液降温与双塔间烟气降温的方式实现水汽相变,促进WFGD对细颗粒物及S03酸雾脱除的方法。结果表明,针对单塔双循环脱硫工艺,吸收区浆液温降幅度与液气比的增加均可促进细颗粒物及S03酸雾的脱除;该方法可将WFGD系统对细颗粒物数量脱除效率从原来的20-25%提高至40-50%,S03酸雾质量脱除效率由原来的35-40%增至50-60%。针对双塔双循环脱硫工艺,双塔间烟气降温与二级塔内液气比的提高均有利于细颗粒物及S03酸雾脱除效率的提高;该方法可将细颗粒物数量脱除效率由原来的40-45%提高至55-65%,将SO3酸雾质量脱除效率由原来的60-65%增至70-80%。
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