燃煤電廠石膏雨污染排放實(shí)測(cè)

2017-12-12 10:51:30 來(lái)源:《環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)》作者:吳曉蔚劉啟貞等　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：對(duì)上海市8臺(tái)燃煤機(jī)組開(kāi)展了石膏雨和相關(guān)污染物排放監(jiān)測(cè),考察部分燃煤電廠石膏雨排放對(duì)周邊居民生活和電廠生產(chǎn)造成的影響。結(jié)果表明,采用GGH并加熱到一定溫度,同時(shí)對(duì)除霧器進(jìn)行優(yōu)化的機(jī)組煙塵和可凝結(jié)顆粒物

摘要：對(duì)上海市8臺(tái)燃煤機(jī)組開(kāi)展了石膏雨和相關(guān)污染物排放監(jiān)測(cè),考察部分燃煤電廠石膏雨排放對(duì)周邊居民生活和電廠生產(chǎn)造成的影響。結(jié)果表明,采用GGH并加熱到一定溫度,同時(shí)對(duì)除霧器進(jìn)行優(yōu)化的機(jī)組煙塵和可凝結(jié)顆粒物濃度均較低,石膏雨沉降和液滴均未檢出,無(wú)冷凝回流液;雖然裝有濕式電除塵器和GGH的機(jī)組石膏雨沉降未檢出,但液滴濃度較高;僅裝有濕式電除塵器的2臺(tái)機(jī)組中1臺(tái)檢出石膏雨沉降;對(duì)照機(jī)組石膏雨沉降和液滴濃度均較高。建議電廠提升排煙溫度,同時(shí)采取措施消除煙氣中石膏夾帶,徹底消除石膏雨,在標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)應(yīng)充分考慮目前燃煤電廠多種污染物排放情況及其對(duì)環(huán)境的影響,尤其是石膏雨和可凝結(jié)顆粒物,制定相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法和評(píng)價(jià)體系,將其納入火電廠排放標(biāo)準(zhǔn)中。

目前我國(guó)燃煤機(jī)組基本完成了脫硫系統(tǒng)安裝，90%以上的脫硫系統(tǒng)采用石灰石石膏濕法脫硫。脫硫出口排煙溫度較低，帶有飽和水的煙氣在排出過(guò)程中部分冷凝形成液滴，煙氣自煙囪口排出后不能有效的抬升、擴(kuò)散到大氣中，冷凝液滴在煙囪周圍落地后有白色固體物殘留，形成所謂的石膏雨現(xiàn)象，嚴(yán)重污染電廠及周邊地區(qū)的環(huán)境。

截至目前，上海市共有燃煤機(jī)組51臺(tái)，總裝機(jī)容量為1507.3萬(wàn)kW，全部裝有脫硫系統(tǒng)，采用石灰石石膏濕法脫硫的機(jī)組裝機(jī)容量為1498萬(wàn)kW。近年來(lái)，上海市部分燃煤電廠石膏雨排放對(duì)周邊居民生活及電廠生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響，引發(fā)的環(huán)境信訪事件越來(lái)越多。作為國(guó)際大都市，上海市在積極推進(jìn)脫硫脫硝等環(huán)保工程的同時(shí)，也在切實(shí)關(guān)注這些環(huán)保工程帶來(lái)的后續(xù)影響。上海市人民政府于2013年4月8日印發(fā)的《上海市2013年節(jié)能減排和應(yīng)對(duì)氣候變化重點(diǎn)工作安排》中，明確提出“開(kāi)展燃煤電廠脫硫設(shè)施煙氣旁路取消和石膏雨污染防治研究試點(diǎn)項(xiàng)目”，將石膏雨的污染與防治提上了日程。

1試驗(yàn)方法

1.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和機(jī)組的選取

燃煤電廠排放的一次顆粒物實(shí)質(zhì)上包括可過(guò)濾顆粒物(FPM)與可凝結(jié)顆粒物(CPM)，目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方法中的煙塵實(shí)際為FPM，美國(guó)EPA對(duì)CPM的定義為：該物質(zhì)在煙道溫度狀況下在采樣位置處為氣態(tài)，離開(kāi)煙道后在環(huán)境狀況下降溫?cái)?shù)秒內(nèi)凝結(jié)成為液態(tài)或固態(tài)，此類物質(zhì)通常以冷凝核的形式存在，空氣動(dòng)力學(xué)直徑<1μm，屬于微細(xì)顆粒物。研究表明CPM排放與FPM水平相當(dāng)[9-10]，燃煤電廠排放的CPM由煙囪排出后，在一定的氣象條件下，容易變成顆粒物隨石膏雨直接降下。因此，除測(cè)量與石膏雨排放密切相關(guān)的石膏雨沉降量和液滴濃度外，同時(shí)對(duì)煙塵和CPM濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此外還對(duì)部分機(jī)組煙氣中冷凝回流液進(jìn)行收集，測(cè)量其pH值和硫酸根濃度。

上海市燃煤電廠主要以裝機(jī)容量30萬(wàn)kW以上的大機(jī)組為主，部分機(jī)組針對(duì)石膏雨防治已采取一些措施，如煙氣換熱器(GGH)和濕式電除塵器，測(cè)量項(xiàng)目為煙塵、CPM、石膏雨沉降斑點(diǎn)數(shù)、石膏雨沉降量、液滴濃度、排煙溫度、冷凝回流液pH、冷凝回流液硫酸根濃度，機(jī)組情況見(jiàn)表1。其中U2、U4和U6機(jī)組均裝有GGH，U2機(jī)組采用傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式GGH，以熱煙氣為熱源進(jìn)行換熱，U4機(jī)組的GGH以水為介質(zhì)對(duì)冷、熱煙氣進(jìn)行換熱，U6機(jī)組采用回?zé)崾紾GH，以蒸汽為熱源對(duì)凈煙氣加熱。U3和U5機(jī)組僅針對(duì)治理設(shè)施進(jìn)行了一些優(yōu)化，U8機(jī)組未采用任何石膏雨防治措施，選為對(duì)照機(jī)組。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有煙塵、CPM、石膏雨沉降斑點(diǎn)數(shù)、石膏雨沉降量、液滴濃度、排煙溫度、冷凝回流液pH值、冷凝回流液中SO42-質(zhì)量濃度。

1.2測(cè)量方法

煙塵按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[13]采樣，儀器采用青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所生產(chǎn)的3012H型煙塵采樣儀，采樣完成后送實(shí)驗(yàn)室烘干、稱量，根據(jù)采用體積計(jì)算煙塵濃度，平行采樣3次，測(cè)定結(jié)果取平均值。

CPM按照EPA方法[14]采用3012H煙塵采樣儀采樣，煙氣經(jīng)冷凝器進(jìn)入干式?jīng)_擊瓶，降溫后由CPM濾膜再捕集，沖擊瓶及濾膜捕集部分之和為CPM，現(xiàn)場(chǎng)采樣完成后，沖擊瓶?jī)?nèi)組分立即充入N2吹脫以去除其中溶解的SO2氣體;CPM濾膜分別使用水及正己烷萃取，沖擊瓶?jī)?nèi)液體使用正己烷萃取，正己烷萃取液經(jīng)干燥后殘余物至恒重后即為有機(jī)組分質(zhì)量;水溶液經(jīng)烘干至液體少于10mL后置于室溫下干燥至恒重即為無(wú)機(jī)組分質(zhì)量，有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分之和為CPM。

石膏雨沉降量測(cè)試采用沉降盤(pán)采集，沉降盤(pán)材質(zhì)為304不銹鋼，擺放時(shí)間以24h為周期，通過(guò)測(cè)量當(dāng)天的氣象條件確定沉降盤(pán)的擺放位置，采樣完成后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行稱重，經(jīng)計(jì)算獲得單位時(shí)間內(nèi)石膏雨沉降至地面的濃度。石膏雨沉降斑點(diǎn)數(shù)測(cè)試參照石膏雨沉降量測(cè)試方法，測(cè)試時(shí)用秒表計(jì)量時(shí)間，計(jì)算沉降的顆粒數(shù)，測(cè)試時(shí)間以短時(shí)間間隔為主，持續(xù)5min～10min，前后測(cè)試3次，取測(cè)量平均值。

煙氣液滴濃度在煙囪出口位置進(jìn)行測(cè)量，采用3012H煙塵采樣儀和玻璃制液滴捕集裝置采樣，采樣完成后送實(shí)驗(yàn)室用重量法測(cè)量液滴含量，測(cè)試期間共測(cè)量3次，取測(cè)量平均值。

冷凝回流液由專人采樣，采樣完成后送交實(shí)驗(yàn)室分析pH值和硫酸根質(zhì)量濃度。

測(cè)量期間同時(shí)記錄濕度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)。

2結(jié)果與討論

2.1煙塵和CPM監(jiān)測(cè)結(jié)果

煙塵和CPM排放的監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。煙塵監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，U3機(jī)組排放濃度最高，排放濃度為17.4mg/m3，其他機(jī)組排放濃度均未達(dá)到10mg/m3;對(duì)照機(jī)組U8排放濃度僅次于U3機(jī)組;使用布袋除塵器的U2機(jī)組煙塵排放濃度最低，僅為1.46mg/m3，布袋除塵器的除塵效果好于靜電除塵器;裝有靜電除塵器同時(shí)增加濕式電除塵器的機(jī)組中U4機(jī)組排放濃度較低，僅為2.5mg/m3;另兩臺(tái)機(jī)組的排放濃度并不低，可能與濕式電除塵器的運(yùn)行并未完全優(yōu)化好有關(guān);煙塵排放濃度較低的還有U6機(jī)組，排放濃度為1.63mg/m3，盡管該機(jī)組并未裝有濕式電除塵器，但由于靜電除塵器優(yōu)化效果較好，其排放濃度也較低。

CPM的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示8臺(tái)機(jī)組中有7臺(tái)的CPM排放濃度高于煙塵，排放規(guī)律與煙塵一致。U3機(jī)組排放濃度最高，為21.9mg/m3，U3機(jī)組僅優(yōu)化煙囪氣流，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明該措施并不能減少CPM排放;對(duì)照機(jī)組U8排放濃度僅次于U3機(jī)組;裝有濕式電除塵器的U1和U7機(jī)組CPM的測(cè)量結(jié)果僅次于U3和U8機(jī)組，另一臺(tái)裝有濕式電除塵器的U4機(jī)組排放濃度則較

低，濕式電除塵器對(duì)于CPM的去除仍需進(jìn)一步研究;裝有布袋除塵器的U2機(jī)組CPM排放濃度僅為4.33mg/m3;排放濃度最低的為U6機(jī)組，其煙塵濃度也為測(cè)量機(jī)組中最低，該機(jī)組僅裝有靜電除塵器，濃度較低可能與該機(jī)組靜電除塵器電場(chǎng)數(shù)較多及優(yōu)化效果較好有關(guān)。

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