燃煤湿法烟气脱硫系统脱除细颗粒物特性的试验研究

摘要

煤炭燃烧过程中会产生细颗粒物PM2.5、SO2、NOx等多种污染物，尤其是空气动力学直径小于2.5μm的PM2.5细颗粒，由于其比表面积很大，易富集大量有毒重金属元素，而常规除尘技术对其难以有效捕集。利用现有污染物控制设备进行过程优化以及多场协同作用提高对细颗粒物的脱除效果，是控制PM2.5的重要技术发展方向。其中，利用蒸汽相变促使PM2.5凝并长大是重要的预处理措施之一。
　　 本文针对石灰石/石膏法脱硫工艺，利用电称低压冲击器等测试设备，对比研究了热态试验装置、模拟试验装置及实际电厂湿法烟气脱硫(WFGD)系统对细颗粒物的脱除性能；还考察了WFGD系统对硫酸雾的脱除性能。在此基础上，进行了利用蒸汽相变促进细颗粒物脱除的试验研究。结果表明，由于热态实验细颗粒物的粒径比实际电厂的低，采用电厂飞灰的模拟实验的脱除效率高于热态试验结果；细颗粒脱除效率随液气比增大而增大；添加蒸汽时，其随液气比增大的增长程度比不添加蒸汽时明显；而且在塔后相变室比在塔前湿度调节室添加蒸汽时对细颗粒的脱除效率更好；WFGD系统对硫酸雾的脱除效率约40％～50%，且随液气比增大有所提高；添加适量蒸汽可有效提高WFGD系统对硫酸雾的脱除效果，蒸汽添加量为0.06kg/Nm3时，其脱除效率可增至77%左右。
　　 氨法烟气脱硫产生大量气溶胶是制约其工业应用的重要瓶颈，因此有效解决其气溶胶排放问题意义重大。本文主要针对两种控制措施做了试验研究；一：通过优化操作条件减少脱硫过程中气溶胶微粒的生成；二：利用蒸汽相变预调节技术促进气溶胶微粒脱除。确定了采用各种氨法脱硫剂时气溶胶生成量最少的优化工况。结果表明：随着脱硫液pH值增大、脱硫液温度升高、SO2浓度增大、脱硫液液气比增大、脱硫液浓度提高，气溶胶生成率增大；氨水溶液作为脱硫液时气溶胶生成量最多，略高于采用亚硫酸铵作为脱硫液时的气溶胶生成量，硫酸铵作为脱硫液时气溶胶生成量最少，且远远低于氨水和亚硫酸铵生成的气溶胶。应用蒸汽相变可显著降低氨法烟气脱硫工艺形成的气溶胶颗粒，采用预洗涤塔调节脱硫主塔进口烟气相对湿度为60%时对于气溶胶颗粒已有明显的脱除效果，脱除效率约35%，继续提高进口烟气相对湿度，脱除效率增长减缓；协同采用预洗涤塔和蒸汽相变技术可使总脱除效率由约-115%提高到约50%。
　　 此外，考察了添加润湿剂和化学团聚剂促进细颗粒脱除的效果，对塔前湿度调节室和塔后撞击流相变室内分别添加润湿剂和化学团聚剂时对细颗粒脱除的促进作用进行了对比分析。结果表明：润湿剂和化学团聚剂均以在湿度调节室内添加时效果最好，其中润湿剂中以A008效果最好，相对不添加润湿剂时细颗粒脱除效率可提高36.58%，总效率达64.85%；湿度调节室添加化学团聚剂也促进细颗粒物的脱除；其中聚合硫酸铁效果最好，可使细颗粒脱除效率提高23%左右，总效率可达60%左右。