應(yīng)用蒸汽相變促進(jìn)WFGD系統(tǒng)脫除細(xì)顆粒物的研究.pdf

1、細(xì)顆粒物(PM2.5)污染已成為我國(guó)突出的大氣環(huán)境問(wèn)題，由于其比表面積很大，易富集大量有毒有害組分，而常規(guī)除塵技術(shù)對(duì)其難以有效捕集，造成大量PM2.5排入大氣環(huán)境。燃煤電站是引起我國(guó)大氣環(huán)境中PM2.5含量增加的主要污染源，控制燃煤電站PM2.5排放是迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題;其中，利用過(guò)飽和水汽在微粒表面核化凝結(jié)特性的蒸汽相變技術(shù)與現(xiàn)有濕法煙氣脫硫(WFGD)系統(tǒng)相結(jié)合是最有可能實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的PM2.5控制措施之一，可實(shí)現(xiàn)多種污染物的協(xié)

2、同脫除。
　　 本文首先基于僅考慮凝結(jié)作用的粒數(shù)衡算方程，得到細(xì)顆粒物凝結(jié)長(zhǎng)大過(guò)程中含塵液滴粒徑隨時(shí)間變化的規(guī)律，并利用模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研究凝結(jié)長(zhǎng)大后的含塵液滴粒徑分布特性。理論預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果均顯示:水蒸汽在細(xì)顆粒物表面異相凝結(jié)可使其粒徑瞬間增大幾倍，由亞微米級(jí)顆粒長(zhǎng)大成微米級(jí)的含塵液滴，過(guò)飽和度、細(xì)顆粒物初始粒徑對(duì)細(xì)顆粒物長(zhǎng)大速率均有直接影響，過(guò)飽和度及初始粒徑越大時(shí)，細(xì)顆粒物增長(zhǎng)速率越快，長(zhǎng)大后的含塵液滴粒徑也越大。

3、　　 針對(duì)石灰石-石膏法、雙堿法等典型濕法煙氣脫硫工藝，系統(tǒng)考察了單塔WFGD系統(tǒng)對(duì)細(xì)顆粒物的脫除作用以及應(yīng)用蒸汽相變促進(jìn)細(xì)顆粒物脫除的效果。結(jié)果顯示:石灰石-石膏法難以脫除細(xì)顆粒物，雙堿法脫硫工藝對(duì)細(xì)顆粒物有一定脫除效果;且經(jīng)石灰石-石膏法脫硫后，細(xì)顆粒物中含脫硫形成的亞硫酸鈣、石膏產(chǎn)物及未反應(yīng)的CaCO3固體顆粒等，出現(xiàn)少量塊狀結(jié)構(gòu)顆粒，Ca、S、O元素含量增加。石灰石-石膏法脫硫中，塔進(jìn)口煙氣中添加蒸汽促進(jìn)細(xì)顆粒物脫除的效果與塔

4、設(shè)備類型、空塔氣速、塔進(jìn)口氣液溫差相關(guān);在典型脫硫操作條件下，采用湍球塔、填料塔等氣液接觸性能較好的塔設(shè)備的促進(jìn)作用優(yōu)于噴淋塔，促進(jìn)效果隨空塔氣速降低、塔進(jìn)口氣液溫差增大而增強(qiáng);與在塔進(jìn)口煙氣中添加蒸汽相比，脫硫凈化濕煙氣中添加蒸汽較易建立細(xì)顆粒物凝結(jié)長(zhǎng)大所需的過(guò)飽和水汽環(huán)境，是脫硫塔設(shè)備通常采用噴淋塔結(jié)構(gòu)的石灰石-石膏法適宜的蒸汽添加方式;脫硫操作條件對(duì)蒸汽相變效果也存在顯著影響，細(xì)顆粒物脫除效率隨液氣比增大而提高;較低的初始煙氣中細(xì)

5、顆粒物數(shù)濃度、塔進(jìn)口煙氣溫度及脫硫液溫度均有利于細(xì)顆粒物脫除。采用旋流板塔的雙堿法脫硫中，在塔進(jìn)口煙氣、旋流板塔盤間、脫硫凈煙氣中添加蒸汽均能不同程度地提高細(xì)顆粒物脫除效率，其中塔盤間均勻添加蒸汽時(shí)細(xì)顆粒物脫除效率最高;并且細(xì)顆粒物脫除效率隨液氣比增大而提高;塔進(jìn)口煙氣溫度對(duì)細(xì)顆粒物脫除效率同時(shí)存在不利和有利影響，主要取決于不同溫度區(qū)間內(nèi)其變化對(duì)氣液傳質(zhì)傳熱和煙氣過(guò)飽和度的影響程度;脫硫液溫度升高也不利于細(xì)顆粒物脫除。WFGD系統(tǒng)對(duì)硫酸

6、霧的脫除效率約為40％～50％，在脫硫凈煙氣中添加適量蒸汽可有效改善WFGD系統(tǒng)對(duì)硫酸霧的脫除效果。
　　 在雙塔WFGD系統(tǒng)中對(duì)比研究了脫硫主塔進(jìn)口煙氣不飽和、飽和、過(guò)飽和三種工況下蒸汽相變促進(jìn)細(xì)顆粒物脫除的效果，結(jié)果表明:與單塔WFGD系統(tǒng)相比，設(shè)置預(yù)洗滌塔的雙塔濕法脫硫工藝中，因煙氣經(jīng)預(yù)洗滌后相對(duì)濕度顯著增大，應(yīng)用蒸汽相變促進(jìn)細(xì)顆粒物脫除具有明顯的優(yōu)勢(shì);可通過(guò)優(yōu)化脫硫主塔操作條件或在塔盤間添加適量蒸汽實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒物凝結(jié)長(zhǎng)大所

7、需的過(guò)飽和水汽環(huán)境，細(xì)顆粒凝結(jié)長(zhǎng)大后的含塵液滴由脫硫液、除霧器脫除。三種工況條件下，細(xì)顆粒物脫除效率可分別達(dá)到70～75％、75～80％及80～90％以上，并且旋流板塔盤間添加蒸汽對(duì)細(xì)顆粒物脫除的促進(jìn)效果較優(yōu)化脫硫主塔進(jìn)口氣液溫差稍好。
　　 對(duì)比研究了氨-酸法、氨-亞硫酸銨法、氨-硫銨法脫硫工藝的氣溶膠生成情況，考察了采用預(yù)洗滌塔、添加蒸汽等方式對(duì)抑制氣溶膠排放的效果，并開(kāi)展了氨法脫硫過(guò)程中氣溶膠排放控制的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。結(jié)果顯

8、示:氨法煙氣脫硫過(guò)程易產(chǎn)生大量的氣溶膠顆粒，從數(shù)濃度角度，形成的氣溶膠主要屬于亞微米級(jí)微粒，但從質(zhì)量濃度角度，則以微米級(jí)及大于10微米的顆粒物為主。稀氨水直接脫硫時(shí)氣溶膠生成量最多，略高于亞硫酸銨脫硫的情況，硫酸銨脫硫時(shí)氣溶膠生成量最低。在不影響脫硫效率及脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，可通過(guò)優(yōu)化脫硫操作條件或設(shè)置預(yù)洗滌塔減少氣溶膠生成量，在脫硫凈煙氣中添加蒸汽可有效脫除已生成的氣溶膠顆粒。依據(jù)某熱電廠脫硫裝置運(yùn)行工況進(jìn)行的模擬試驗(yàn)及實(shí)際工業(yè)

9、運(yùn)行試驗(yàn)表明，降低塔進(jìn)口煙氣溫度、煙氣噴水降溫等措施可以有效抑制氣溶膠生成;設(shè)置填料層噴水洗滌可脫除微米級(jí)及10微米以上的氣溶膠顆粒，使質(zhì)量濃度有所降低，但數(shù)濃度變化不明顯;應(yīng)用蒸汽相變技術(shù)可以使氣溶膠數(shù)量、質(zhì)量濃度均有不同程度降低，可有效解決氨法煙氣脫硫中的氣溶膠排放問(wèn)題。
　　 基于Fletcher經(jīng)典異質(zhì)核化理論，研究了添加各種潤(rùn)濕劑時(shí)過(guò)飽和水汽在燃煤細(xì)顆粒物表面的異質(zhì)核化特性，并試驗(yàn)考察了以不同方式添加潤(rùn)濕劑促進(jìn)WFGD