燃煤煙氣與PM2.5馬果駿2012.61燃煤煙氣與PM2.5馬果駿1自我介紹馬果駿國電環境保護研究院，教授級高工，東南大學兼職教授，聯合國WHO援華項目主任，聯合國ESCAP組織項目專家，世界銀行煙氣脫硫項目顧問1983年赴美，作為訪問學者在美學習、工作1985年至今從事煙氣脫硫脫硝工程和咨詢工作參與、負責多個煙氣脫硫項目工程下關電廠、錢清電廠、望亭電廠.......手機-2自我介紹馬果駿2內容PM2.5的基本概念；燃煤煙氣排放與PM2.5；ESP與PM2.5；布袋除塵器與PM2.5；濕式除塵器與PM2.5；可凝結PM2.5的脫除；小結3內容PM2.5的基本概念；3PM2.5問題將引發一場“空氣革命”4PM2.5問題將引發一場“空氣革命”4PM2.5的定義PM是ParticleMatter的縮寫；PM2.5：空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物；空氣動力學當量直徑：是表述粒子運動的一種假想粒徑，其定義為：單位密度（ρ0=1g/cm3）的球體，在靜止空氣中做低雷諾數運動時，達到與實際粒子相同的最終沉降速度時的直徑。5PM2.5的定義PM是ParticleMatter的縮寫；PM2.5與頭發絲6PM2.5與頭發絲6PM2.5的形成PM2.5來自于自然和人為的污染源；PM2.5不是一種單一成分的空氣污染物，是由大l量不同化學成分組成的一種復雜而又可變的大氣污染物；PM2.5的主要成分是硫酸、硫酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、元素碳（NP）和有機碳（BP）由污染源直接排出的PM2.5成為“一次粒子”；由污染源排出的氣態污染物經過冷凝或在大氣中發生復雜的化學反應而生成的PM2.5稱為“二次粒子”。7PM2.5的形成PM2.5來自于自然和人為的污染源；7環境大氣PM粒徑分布8環境大氣PM粒徑分布8PM2.5的組成PM2.5隨地域、氣候和氣象條件的變化很大；為保障2008年北京奧運會空氣質量開展的“北京市空氣質量達標戰略研究”表明，北京市的PM2.5的組成：29%工業燃煤15%生物質燃燒13%二次硫酸鹽10%機動車9%二次硝酸鹽8%揚塵16%其它9PM2.5的組成PM2.5隨地域、氣候和氣象條件的變化很大；北京PM2.5主要來源10北京PM2.5主要來源10PM2.5的組成11PM2.5的組成11美國PM2.5的組成12美國PM2.5的組成12PM2.5對健康的危害PM2.5可被直接進入人體肺泡，又稱可入肺顆粒物；PM2.5會引起三種呼吸系統的疾病：PM2.5作為病毒、病菌的載體，引起感冒、肺結核和肺炎；PM2.5會引起呼吸系統的過敏，如哮喘病、肺泡炎；PM2.5會引起免疫力降低，增加肺癌的發生率。13PM2.5對健康的危害PM2.5可被直接進入人體肺泡，又稱可PM2.5對大氣能見度的影響大氣能見度是有大氣中顆粒物對光的散射和吸收決定的；如果完全沒有顆粒物，大氣分子對光的散射是很小的，能見度可達到100-300km；在極干凈的城空氣中能見度可以達到30km；當大氣能見度下降到10km，大氣的相對濕度低于80%時，定義為霾；14PM2.5對大氣能見度的影響大氣能見度是有大氣中顆粒物對光的PM2.5對大氣能見度的影響在大氣的氣溶膠中，主要是0.1-1.0μ的顆粒的散射降低了物體與背景之間的對比度，造成了能見度的下降；在此范圍的PM2.5主要是硫酸鹽和硝酸鹽；PM2.5對光的吸收主要是炭黑和含有炭黑的顆粒物引起的。炭黑的排放量只占顆粒物排放的0.2-1%，但是其消光效應很強，在某些地方可以是能見度下降一半以上。15PM2.5對大氣能見度的影響在大氣的氣溶膠中，主要是0.1-PM2.5對大氣能見度的影響16PM2.5對大氣能見度的影響16PM2.5對大氣能見度的影響17PM2.5對大氣能見度的影響17PM2.5對大氣能見度的影響18PM2.5對大氣能見度的影響18燃煤煙氣和PM2.5燃煤煙氣對PM2.5的貢獻，根據地域不同約在10%-25%之間；燃煤煙氣排放的特點：固定點源；煙氣排放量大；有組織排放；可控排放；合理推論：燃煤企業又將成為嚴控“領頭羊”。19燃煤煙氣和PM2.5燃煤煙氣對PM2.5的貢獻，根據地域不同燃煤煙氣和PM2.5由燃煤煙氣排放的PM2.5可分為：可過濾顆粒（一次PM）；機械性顆粒；顆粒較大，1-2.5μ；可凝結顆粒（二次PM）；氣體、蒸汽狀態；在環境中生成二次PM可過濾顆粒與可凝結顆粒的比例約為1:3（1:1？）20燃煤煙氣和PM2.5由燃煤煙氣排放的PM2.5可分為：20燃煤煙氣PM2.5的控制技術目前沒有專門針對PM2.5的控制技術工業部門現有的、已成熟運行的APC都有脫除PM2.5的能力；WESP是以控制細顆粒、SO3和Hg為目的的專用APC設備。21燃煤煙氣PM2.5的控制技術目前沒有專門針對PM2.5的控制ESPESP的脫除效率與顆粒粒徑的關系；美國EPA在其“靜止源控制技術導則”中對ESP的效率做了如下描述：靜電除塵器可以捕集99%以上的所有粒徑的顆粒；ESP的總體捕集效率一般取決于那些細粒子，尤其是0.2-2μ，的分級捕集效率；一般來說，ESP最難捕集的是空氣動力學直徑在0.1-1.0范圍的粒子。直徑為0.2-0.4μ的粒子的穿透率最大。22ESPESP的脫除效率與顆粒粒徑的關系；22ESP無論是ESP還是布袋除塵器，只能脫除可過濾顆粒，對可凝結顆粒無能為力！ESP能有效地脫除PM2.5（>98%）；ESP對于粗顆粒粉塵有更高的脫除效率；ESP出口煙氣中PM2.5的比例比入口高；ESP的除塵效率越高，PM2.5的脫除效率提高越顯著。23ESP無論是ESP還是布袋除塵器，只能脫除可過濾顆粒，對可凝ESP表1ESP對各種工業爐煙氣PM的總脫除率、PM10和PM2.5脫除效率24ESP表1ESP對各種工業爐煙氣PM的總脫除率、PM10ESPESP除塵效率為99.65%時，PM2.5的脫除效率為98.4%；ESP除塵效率提高到99.88%時，PM2.5的脫除效率為99.26%；ESP除塵效率提高0.23%，PM2.5的脫除效率提高0.86%；因此盡量提高ESP除塵效率是降低PM2.5排放的措施之一。25ESPESP除塵效率為99.65%時，PM2.5的脫除效率為ESP除塵效率與PM2.5排放的關系26ESP除塵效率與PM2.5排放的關系26改造ESP脫除PM2.5煙氣調質（除了SO3調質之外）；提高ESP除塵效率（脈沖電源）；凝并技術:電凝并（Indigo）蒸汽凝并其它凝并技術：磁凝并、聲凝并等AdvancedHybridFilter技術；COHPAC（電袋除塵器）WESP濕式電除塵器27改造ESP脫除PM2.5煙氣調質（除了SO3調質之外）；27Indigo細顆粒控制系統28Indigo細顆粒控制系統28Indigo細顆粒控制系統Indigo凝并器在澳大利亞開發，目的是為降低燃煤鍋爐煙羽的可見度；Indigo包括2部分：雙極荷電器和混合區；與ESP不同的是在雙極荷電器內有多個交錯排列的分別帶正負電場的通道，顆粒通過通道后會分別帶上正負電荷；在下游的混合區中帶異電荷的細顆粒會相互凝并成為大顆粒，這樣會更易被ESP脫除。29Indigo細顆粒控制系統Indigo凝并器在澳大利亞開發，Indigo細顆粒控制系統30Indigo細顆粒控制系統30Indigo細顆粒控制系統Crynack(2004)報告在美國Watson電廠的250MW燃煤鍋爐上，安裝Indigo后PM2.5的排放有所降低；Indigo安裝在兩條平行煙道中的一個上，以便進行對比；對于美國的西部和東部煤。Indigo都顯示了很明顯的脫除作用；31Indigo細顆粒控制系統Crynack(2004)報告在Indigo細顆粒控制系統顆粒直徑小于5μ的排放降低了2/3；煙氣濁度降低2/3；總的煙氣顆粒的質量排放降低1/3；沒有Indigo通道1μ顆粒的穿透率是15%，而Indigo通道的穿透率是3%；粒徑小于2.5μ的顆粒的質量排放降低了75%參見下表32Indigo細顆粒控制系統顆粒直徑小于5μ的排放降低了2/3Indigo細顆粒控制系統安裝Indigo凝并器后的性能比較A不安裝B:安裝33Indigo細顆粒控制系統安裝Indigo凝并器后的性能比較AdvancedHybridFilter?34AdvancedHybridFilter?34AdvancedHybridFilter?AdvacedHybrid?是一種復合電袋技術；內部結構是ESP構件（放電電極、和多孔極板）與布袋交錯排列（如圖）；原煙氣進入后，大部分粉塵被ESP收集，少部分透過多孔極板后被布袋除塵器收集；除塵器的布袋上有Gore-Tex?涂料涂覆，并采用脈沖吹洗；當布袋在吹洗時飛出的粉塵，會被ESP收集，減少了沖洗時粉塵的排放；Gerbert（2004）報告，在美國BigStone電廠的全容量試驗中，除塵效率為99.99%，而原來的ESP的除塵效率為99.5%35AdvancedHybridFilter?AdvacedWESP干式ESP的問題：在輸入電壓電流增加是會產生過多的火花和反電暈，對于燃低硫煤產生的高比電阻飛灰問題更加嚴重；ESP在低溫下運行可以提高對可凝結顆粒的脫除效率，但是會造成ESP的腐蝕；濕式ESP（WESP）是解決問題的方法之一:ESP的收集極板表面為液膜；WESP安裝在WFGD與煙囪之間或是在WFGD洗滌塔的頂部36WESP干式ESP的問題：36WESP在美國燃煤電廠從1986年開始就使用WESP了，目前已經在1000MW的電廠中運行；Farber（2004）報告WESP的功率密度（2W/acfm）可以達到干式ESP（0.1-0.5W/acfm）的4-20倍；WESP可以非常有效地脫除煙氣中的硫酸氣溶膠（90%+）。37WESP在美國燃煤電廠從1986年開始就使用WESP了，目前WESP最新的進展是采用膜式極板用織物代替金屬極板；優點：水膜分布均勻；不采用合金，價格低廉；利用毛細管現象吸水和除去收集到的顆粒，無需噴淋；缺點：容易起火38WESP最新的進展是采用膜式極板38WESP39WESP39WESP安裝在SSCC水泥窯上的WESP40WESP安裝在SSCC水泥窯上的WESP40WESP運行5000小時的結垢情況41WESP運行5000小時的結垢情況41WESP運行5000小時后的結垢情況42WESP運行5000小時后的結垢情況42WESP43WESP43WESP44WESP44布袋除塵器Lillieblad等（2003）對一個芬蘭燃煤電廠的高氣布比的布袋除塵器的PM2.5和汞排放進行了測試；布袋材質為有PTFE涂層的PPS（聚苯硫醚），已使用了31,000小時，狀況良好；試驗結果如表5-2所示。45布袋除塵器Lillieblad等（2003）對一個芬蘭燃煤電布袋除塵器46布袋除塵器46布袋除塵器Lillieblad的測試結果：布袋除塵器出口的煙氣中，PM1.0為3-6%，PM2.5為15-20%，PM10為79-88%；布袋除塵器出口的顆粒尺寸分布與ESP出口有很大的區別。ESP的出口顆粒分布的平均直徑比較大，而且亞微米級的顆粒很少（見圖）；被測試的布袋除塵器的亞微米級顆粒排放的增加是由于布袋的覆膜具有約0.4μ直徑的小孔的緣故（見圖）47布袋除塵器Lillieblad的測試結果：47布袋除塵器48布袋除塵器48布袋除塵器圖布袋除塵器收集粗顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像注：圖中小圓形為布袋覆膜上的小孔，直徑為0.4μ49布袋除塵器圖布袋除塵器收集粗顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像4布袋除塵器圖布袋除塵器收集的細顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像注：細顆粒飛灰呈凝并狀態50布袋除塵器圖布袋除塵器收集的細顆粒飛灰的電子顯微鏡圖布袋除塵器Lillieblad的結論是：在正常的鍋爐運行工況下，即使布袋材質已經使用了31,000小時，粉塵排放濃度仍可達到<15mg/Nm3；與ESP相比，布袋除塵器出口飛灰中的PM1.0和PM2.5的份額明顯要低，這說明布袋除塵器的，很低的由于覆膜的小孔引起的泄漏，對于排放粉塵濃度的影響很小；在煙囪排放口的PM1.0、PM2.5和PM10的質量比大約為5%、15%和80%；布袋除塵器的捕集效率在顆粒直徑為0.2-3μ范圍內，大約為99.5%。51布袋除塵器Lillieblad的結論是：51布袋除塵器美國GE公司對三種典型的濾料進行了PM2.5通透性試驗；PC008：PPS氈料，微焦整理RY025：PPS/P84混合纖維，帶PTFE涂層QR003：PPS纖維，帶BHA-TEX（ePTFF）覆膜52布袋除塵器美國GE公司對三種典型的濾料進行了PM2.5通透性布袋除塵器53布袋除塵器53布袋除塵器PC008，材質：PPS54布袋除塵器PC008，材質：PPS54布袋除塵器RY025材質：PPS/P84混合纖維，外涂PTFE55布袋除塵器RY025材質：PPS/P84混合纖維，外涂P布袋除塵器QR033材質:PPS帶有BHX-TEX材料的ePTFE覆膜56布袋除塵器QR033材質:PPS帶有BHX-TEX材布袋除塵器三種不同濾料的PM脫除效率57布袋除塵器三種不同濾料的PM脫除效率57布袋除塵器58布袋除塵器58布袋除塵器GE對布袋濾料試驗的結論：常規的針刺氈料對于PM2.5有很好的脫除能力，但是運行對脫除效率有很大的影響；建議布袋除塵器運行在一個很窄的差壓窗口：12-25mm水柱；新的除塵器在建立起要求的差壓之前，不應清灰；59布袋除塵器GE對布袋濾料試驗的結論：59布袋除塵器ePTFF覆膜能極大程度降低可過濾顆粒的排放，對PM2.5的排放要求很容易達到。覆膜濾料對于異常工況有更大的寬容度；覆膜濾料應始終在一個相對恒定的差壓下運行，以免細顆粒在膜下面的纖維上積聚起來。60布袋除塵器ePTFF覆膜能極大程度降低可過濾顆粒的排放，對P布袋除塵器布袋除塵器在燃煤電廠鍋爐使用業績61布袋除塵器布袋除塵器在燃煤電廠鍋爐使用業績61濕式洗滌除塵器濕式洗滌除塵器主要用在小熱電、冶金和石化部門的工業鍋爐上；煙氣脫硫的濕法洗滌器對于PM2.5的脫除效率不高；這里的討論主要針對文丘里洗滌器。62濕式洗滌除塵器濕式洗滌除塵器主要用在小熱電、冶金和石化部門的濕式洗滌除塵器對于文丘里洗滌器，壓降和喉速是除塵效率的關鍵運行參數；根據文丘里洗滌器的設計曲線，對于平均動力學當量直徑為0.5μ的顆粒：文丘里壓降為7.5kPa時，預計除塵效率為97%；文丘里壓降為10kP時，預計的除塵效率為97%；文丘里壓降為12.5kP時，預計的除塵效率為99%；63濕式洗滌除塵器對于文丘里洗滌器，壓降和喉速是除塵效率的關鍵運濕式洗滌除塵器文丘里洗滌器對大于2μ的顆粒的預期除塵效率可達到99.9%；壓降為10kPa時，對0.5μ的脫除效率為97%，而對0.1的脫除效率只有35%；因此文丘里洗滌器對亞微米顆粒的脫除效率很低，而且對0.1-2μ范圍的顆粒的脫除效率，在很大程度上取決于洗滌器的設計和運行工況。64濕式洗滌除塵器文丘里洗滌器對大于2μ的顆粒的預期除塵效率可達排放監測系統評估除塵器細粒子排放的傳統方法是監測煙羽的濁度。但是濁度監測儀經常不能評估治理系統的單個模塊，而且在低濁度時誤差很大；正在研發的連續顆粒監測技術有：利用粒子之間摩擦產生靜電的原理的Triboelectric效應；后向散射；這些技術的特點是能夠找出治理系統中每個模塊（如布袋除塵器的布袋泄漏）的問題，而且能比傳統的濁度檢測裝置更快發現問題。65排放監測系統評估除塵器細粒子排放的傳統方法是監測煙羽的濁度。可凝結PM2.5脫除燃煤煙氣可凝結顆粒物的主要來源是SOx（SO2+SO3）和NOx，其中以SOx為主；煙氣中SO3與煙氣中水分結合，形成硫酸氣溶膠，粒徑<0.3μ；硫酸氣溶膠排出煙囪，進入大氣后與環境中的正離子反應生成二次PM2.5（近地污染）煙氣中的SO2在環境中因光化學氧化、液相氧化和顆粒氧化等過程被氧化為SO3，并生成硫酸鹽氣溶膠。SO2在大氣環境中的壽命為數天，硫酸鹽氣溶膠可遷移1000km以上（遠程污染）；干式ESP和布袋除塵器無法脫除可凝結PM2.5！66可凝結PM2.5脫除燃煤煙氣可凝結顆粒物的主要來源是SOx（煙氣SO3引起的黃煙問題67煙氣SO3引起的黃煙問題67干法FGD主流干法FGD工藝：CFB-FGD：循環流化床煙氣脫硫SDA：旋轉噴霧干燥工藝DSI：煙道吸收劑噴入工藝NID干法FGD在脫除SO2的同時，可以有效脫除SO3、HCl和HF等酸性氣體；68干法FGD主流干法FGD工藝：68干法FGD大部分干法FGD的終端設備是除塵器，如果采用布袋除塵器，一次PM2.5的排放問題得到解決。69干法FGD大部分干法FGD的終端設備是除塵器，如果采用布袋除濕法FGD常規濕法FGD不能有效脫除微細顆粒常規濕法FGD會因帶出漿液中的固體物而增加排放顆粒的濃度；常規濕法FGD不能有效脫除SO3；降低濕法FGD出口煙氣中PM2.5的有效措施：在FGD的下游安裝WESP在FGD的上游安裝干法FGD，如Alstom的IAQCS系統。70濕法FGD常規濕法FGD不能有效脫除微細顆粒70濕法FGD丹麥兩個發電廠濕法脫硫后煙氣中顆粒物粒徑分布兩個電廠煙囪中粉塵的排放濃度很低，約10mg/m3。煙囪粉塵的質量粒徑分布見左圖，呈雙峰分布，對應非球形顆粒在0.2μm有一亞微峰，對應粗顆粒在2-3μm有最高峰。大部分顆粒（50％-80％）是PM2.5，還有相當大的一部分20％-40％是PM1。經研究發現，濕法脫硫只脫除了靠慣性力捕獲的大顆粒，但對細顆粒是不起作用的。71濕法FGD丹麥兩個發電廠濕法脫硫后煙氣中顆粒物粒徑分布兩個電Alstom的IAQCS系統72Alstom的IAQCS系統72SCR煙氣脫硝系統SCR催化劑在還原煙氣中NOx的同時，會將煙氣中約1-3%的SO2催化氧化成為SO3，這會使含硫量較高的燃煤煙氣中可凝結硫酸氣溶膠增加；過量氨的逃逸會增加煙氣中銨鹽的濃度。73SCR煙氣脫硝系統SCR催化劑在還原煙氣中NOx的同時，會將SCR煙氣脫硝系統減少SCR生成的SO3對PM2.5的影響，有以下方法：選用對SO2氧化能力較低的催化劑；缺點：價格貴、對煙氣脫汞不利；在空預器前設置DSI裝置脫除煙氣中的SO3；缺點：需要增加投資，吸收劑價格貴，運行費用高。74SCR煙氣脫硝系統減少SCR生成的SO3對PM2.5的影響，PM2.5治理是關鍵環保部已經明確2016年之前，環境空氣PM2.5濃度將列入AQI（空氣質量指數）；京津、長三角和珠三角地區還要提前；可以預計2012年開始國家將對PM2.5的治理進行部署和實際實施；2013-2016會有第一波的PM2.5治理高潮。75PM2.5治理是關鍵環保部已經明確2016年之前，環境空氣P演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！燃煤煙氣與PM2.5馬果駿2012.677燃煤煙氣與PM2.5馬果駿1自我介紹馬果駿國電環境保護研究院，教授級高工，東南大學兼職教授，聯合國WHO援華項目主任，聯合國ESCAP組織項目專家，世界銀行煙氣脫硫項目顧問1983年赴美，作為訪問學者在美學習、工作1985年至今從事煙氣脫硫脫硝工程和咨詢工作參與、負責多個煙氣脫硫項目工程下關電廠、錢清電廠、望亭電廠.......手機-78自我介紹馬果駿2內容PM2.5的基本概念；燃煤煙氣排放與PM2.5；ESP與PM2.5；布袋除塵器與PM2.5；濕式除塵器與PM2.5；可凝結PM2.5的脫除；小結79內容PM2.5的基本概念；3PM2.5問題將引發一場“空氣革命”80PM2.5問題將引發一場“空氣革命”4PM2.5的定義PM是ParticleMatter的縮寫；PM2.5：空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物；空氣動力學當量直徑：是表述粒子運動的一種假想粒徑，其定義為：單位密度（ρ0=1g/cm3）的球體，在靜止空氣中做低雷諾數運動時，達到與實際粒子相同的最終沉降速度時的直徑。81PM2.5的定義PM是ParticleMatter的縮寫；PM2.5與頭發絲82PM2.5與頭發絲6PM2.5的形成PM2.5來自于自然和人為的污染源；PM2.5不是一種單一成分的空氣污染物，是由大l量不同化學成分組成的一種復雜而又可變的大氣污染物；PM2.5的主要成分是硫酸、硫酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、元素碳（NP）和有機碳（BP）由污染源直接排出的PM2.5成為“一次粒子”；由污染源排出的氣態污染物經過冷凝或在大氣中發生復雜的化學反應而生成的PM2.5稱為“二次粒子”。83PM2.5的形成PM2.5來自于自然和人為的污染源；7環境大氣PM粒徑分布84環境大氣PM粒徑分布8PM2.5的組成PM2.5隨地域、氣候和氣象條件的變化很大；為保障2008年北京奧運會空氣質量開展的“北京市空氣質量達標戰略研究”表明，北京市的PM2.5的組成：29%工業燃煤15%生物質燃燒13%二次硫酸鹽10%機動車9%二次硝酸鹽8%揚塵16%其它85PM2.5的組成PM2.5隨地域、氣候和氣象條件的變化很大；北京PM2.5主要來源86北京PM2.5主要來源10PM2.5的組成87PM2.5的組成11美國PM2.5的組成88美國PM2.5的組成12PM2.5對健康的危害PM2.5可被直接進入人體肺泡，又稱可入肺顆粒物；PM2.5會引起三種呼吸系統的疾病：PM2.5作為病毒、病菌的載體，引起感冒、肺結核和肺炎；PM2.5會引起呼吸系統的過敏，如哮喘病、肺泡炎；PM2.5會引起免疫力降低，增加肺癌的發生率。89PM2.5對健康的危害PM2.5可被直接進入人體肺泡，又稱可PM2.5對大氣能見度的影響大氣能見度是有大氣中顆粒物對光的散射和吸收決定的；如果完全沒有顆粒物，大氣分子對光的散射是很小的，能見度可達到100-300km；在極干凈的城空氣中能見度可以達到30km；當大氣能見度下降到10km，大氣的相對濕度低于80%時，定義為霾；90PM2.5對大氣能見度的影響大氣能見度是有大氣中顆粒物對光的PM2.5對大氣能見度的影響在大氣的氣溶膠中，主要是0.1-1.0μ的顆粒的散射降低了物體與背景之間的對比度，造成了能見度的下降；在此范圍的PM2.5主要是硫酸鹽和硝酸鹽；PM2.5對光的吸收主要是炭黑和含有炭黑的顆粒物引起的。炭黑的排放量只占顆粒物排放的0.2-1%，但是其消光效應很強，在某些地方可以是能見度下降一半以上。91PM2.5對大氣能見度的影響在大氣的氣溶膠中，主要是0.1-PM2.5對大氣能見度的影響92PM2.5對大氣能見度的影響16PM2.5對大氣能見度的影響93PM2.5對大氣能見度的影響17PM2.5對大氣能見度的影響94PM2.5對大氣能見度的影響18燃煤煙氣和PM2.5燃煤煙氣對PM2.5的貢獻，根據地域不同約在10%-25%之間；燃煤煙氣排放的特點：固定點源；煙氣排放量大；有組織排放；可控排放；合理推論：燃煤企業又將成為嚴控“領頭羊”。95燃煤煙氣和PM2.5燃煤煙氣對PM2.5的貢獻，根據地域不同燃煤煙氣和PM2.5由燃煤煙氣排放的PM2.5可分為：可過濾顆粒（一次PM）；機械性顆粒；顆粒較大，1-2.5μ；可凝結顆粒（二次PM）；氣體、蒸汽狀態；在環境中生成二次PM可過濾顆粒與可凝結顆粒的比例約為1:3（1:1？）96燃煤煙氣和PM2.5由燃煤煙氣排放的PM2.5可分為：20燃煤煙氣PM2.5的控制技術目前沒有專門針對PM2.5的控制技術工業部門現有的、已成熟運行的APC都有脫除PM2.5的能力；WESP是以控制細顆粒、SO3和Hg為目的的專用APC設備。97燃煤煙氣PM2.5的控制技術目前沒有專門針對PM2.5的控制ESPESP的脫除效率與顆粒粒徑的關系；美國EPA在其“靜止源控制技術導則”中對ESP的效率做了如下描述：靜電除塵器可以捕集99%以上的所有粒徑的顆粒；ESP的總體捕集效率一般取決于那些細粒子，尤其是0.2-2μ，的分級捕集效率；一般來說，ESP最難捕集的是空氣動力學直徑在0.1-1.0范圍的粒子。直徑為0.2-0.4μ的粒子的穿透率最大。98ESPESP的脫除效率與顆粒粒徑的關系；22ESP無論是ESP還是布袋除塵器，只能脫除可過濾顆粒，對可凝結顆粒無能為力！ESP能有效地脫除PM2.5（>98%）；ESP對于粗顆粒粉塵有更高的脫除效率；ESP出口煙氣中PM2.5的比例比入口高；ESP的除塵效率越高，PM2.5的脫除效率提高越顯著。99ESP無論是ESP還是布袋除塵器，只能脫除可過濾顆粒，對可凝ESP表1ESP對各種工業爐煙氣PM的總脫除率、PM10和PM2.5脫除效率100ESP表1ESP對各種工業爐煙氣PM的總脫除率、PM10ESPESP除塵效率為99.65%時，PM2.5的脫除效率為98.4%；ESP除塵效率提高到99.88%時，PM2.5的脫除效率為99.26%；ESP除塵效率提高0.23%，PM2.5的脫除效率提高0.86%；因此盡量提高ESP除塵效率是降低PM2.5排放的措施之一。101ESPESP除塵效率為99.65%時，PM2.5的脫除效率為ESP除塵效率與PM2.5排放的關系102ESP除塵效率與PM2.5排放的關系26改造ESP脫除PM2.5煙氣調質（除了SO3調質之外）；提高ESP除塵效率（脈沖電源）；凝并技術:電凝并（Indigo）蒸汽凝并其它凝并技術：磁凝并、聲凝并等AdvancedHybridFilter技術；COHPAC（電袋除塵器）WESP濕式電除塵器103改造ESP脫除PM2.5煙氣調質（除了SO3調質之外）；27Indigo細顆粒控制系統104Indigo細顆粒控制系統28Indigo細顆粒控制系統Indigo凝并器在澳大利亞開發，目的是為降低燃煤鍋爐煙羽的可見度；Indigo包括2部分：雙極荷電器和混合區；與ESP不同的是在雙極荷電器內有多個交錯排列的分別帶正負電場的通道，顆粒通過通道后會分別帶上正負電荷；在下游的混合區中帶異電荷的細顆粒會相互凝并成為大顆粒，這樣會更易被ESP脫除。105Indigo細顆粒控制系統Indigo凝并器在澳大利亞開發，Indigo細顆粒控制系統106Indigo細顆粒控制系統30Indigo細顆粒控制系統Crynack(2004)報告在美國Watson電廠的250MW燃煤鍋爐上，安裝Indigo后PM2.5的排放有所降低；Indigo安裝在兩條平行煙道中的一個上，以便進行對比；對于美國的西部和東部煤。Indigo都顯示了很明顯的脫除作用；107Indigo細顆粒控制系統Crynack(2004)報告在Indigo細顆粒控制系統顆粒直徑小于5μ的排放降低了2/3；煙氣濁度降低2/3；總的煙氣顆粒的質量排放降低1/3；沒有Indigo通道1μ顆粒的穿透率是15%，而Indigo通道的穿透率是3%；粒徑小于2.5μ的顆粒的質量排放降低了75%參見下表108Indigo細顆粒控制系統顆粒直徑小于5μ的排放降低了2/3Indigo細顆粒控制系統安裝Indigo凝并器后的性能比較A不安裝B:安裝109Indigo細顆粒控制系統安裝Indigo凝并器后的性能比較AdvancedHybridFilter?110AdvancedHybridFilter?34AdvancedHybridFilter?AdvacedHybrid?是一種復合電袋技術；內部結構是ESP構件（放電電極、和多孔極板）與布袋交錯排列（如圖）；原煙氣進入后，大部分粉塵被ESP收集，少部分透過多孔極板后被布袋除塵器收集；除塵器的布袋上有Gore-Tex?涂料涂覆，并采用脈沖吹洗；當布袋在吹洗時飛出的粉塵，會被ESP收集，減少了沖洗時粉塵的排放；Gerbert（2004）報告，在美國BigStone電廠的全容量試驗中，除塵效率為99.99%，而原來的ESP的除塵效率為99.5%111AdvancedHybridFilter?AdvacedWESP干式ESP的問題：在輸入電壓電流增加是會產生過多的火花和反電暈，對于燃低硫煤產生的高比電阻飛灰問題更加嚴重；ESP在低溫下運行可以提高對可凝結顆粒的脫除效率，但是會造成ESP的腐蝕；濕式ESP（WESP）是解決問題的方法之一:ESP的收集極板表面為液膜；WESP安裝在WFGD與煙囪之間或是在WFGD洗滌塔的頂部112WESP干式ESP的問題：36WESP在美國燃煤電廠從1986年開始就使用WESP了，目前已經在1000MW的電廠中運行；Farber（2004）報告WESP的功率密度（2W/acfm）可以達到干式ESP（0.1-0.5W/acfm）的4-20倍；WESP可以非常有效地脫除煙氣中的硫酸氣溶膠（90%+）。113WESP在美國燃煤電廠從1986年開始就使用WESP了，目前WESP最新的進展是采用膜式極板用織物代替金屬極板；優點：水膜分布均勻；不采用合金，價格低廉；利用毛細管現象吸水和除去收集到的顆粒，無需噴淋；缺點：容易起火114WESP最新的進展是采用膜式極板38WESP115WESP39WESP安裝在SSCC水泥窯上的WESP116WESP安裝在SSCC水泥窯上的WESP40WESP運行5000小時的結垢情況117WESP運行5000小時的結垢情況41WESP運行5000小時后的結垢情況118WESP運行5000小時后的結垢情況42WESP119WESP43WESP120WESP44布袋除塵器Lillieblad等（2003）對一個芬蘭燃煤電廠的高氣布比的布袋除塵器的PM2.5和汞排放進行了測試；布袋材質為有PTFE涂層的PPS（聚苯硫醚），已使用了31,000小時，狀況良好；試驗結果如表5-2所示。121布袋除塵器Lillieblad等（2003）對一個芬蘭燃煤電布袋除塵器122布袋除塵器46布袋除塵器Lillieblad的測試結果：布袋除塵器出口的煙氣中，PM1.0為3-6%，PM2.5為15-20%，PM10為79-88%；布袋除塵器出口的顆粒尺寸分布與ESP出口有很大的區別。ESP的出口顆粒分布的平均直徑比較大，而且亞微米級的顆粒很少（見圖）；被測試的布袋除塵器的亞微米級顆粒排放的增加是由于布袋的覆膜具有約0.4μ直徑的小孔的緣故（見圖）123布袋除塵器Lillieblad的測試結果：47布袋除塵器124布袋除塵器48布袋除塵器圖布袋除塵器收集粗顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像注：圖中小圓形為布袋覆膜上的小孔，直徑為0.4μ125布袋除塵器圖布袋除塵器收集粗顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像4布袋除塵器圖布袋除塵器收集的細顆粒飛灰的電子顯微鏡圖像注：細顆粒飛灰呈凝并狀態126布袋除塵器圖布袋除塵器收集的細顆粒飛灰的電子顯微鏡圖布袋除塵器Lillieblad的結論是：在正常的鍋爐運行工況下，即使布袋材質已經使用了31,000小時，粉塵排放濃度仍可達到<15mg/Nm3；與ESP相比，布袋除塵器出口飛灰中的PM1.0和PM2.5的份額明顯要低，這說明布袋除塵器的，很低的由于覆膜的小孔引起的泄漏，對于排放粉塵濃度的影響很小；在煙囪排放口的PM1.0、PM2.5和PM10的質量比大約為5%、15%和80%；布袋除塵器的捕集效率在顆粒直徑為0.2-3μ范圍內，大約為99.5%。127布袋除塵器Lillieblad的結論是：51布袋除塵器美國GE公司對三種典型的濾料進行了PM2.5通透性試驗；PC008：PPS氈料，微焦整理RY025：PPS/P84混合纖維，帶PTFE涂層QR003：PPS纖維，帶BHA-TEX（ePTFF）覆膜128布袋除塵器美國GE公司對三種典型的濾料進行了PM2.5通透性布袋除塵器129布袋除塵器53布袋除塵器PC008，材質：PPS130布袋除塵器PC008，材質：PPS54布袋除塵器RY025材質：PPS/P84混合纖維，外涂PTFE131布袋除塵器RY025材質：PPS/P84混合纖維，外涂P布袋除塵器QR033材質:PPS帶有BHX-TEX材料的ePTFE覆膜132布袋除塵器QR033材質:PPS帶有BHX-TEX材布袋除塵器三種不同濾料的PM脫除效率133布袋除塵器三種不同濾料的PM脫除效率57布袋除塵器134布袋除塵器58布袋除塵器GE對布袋濾料試驗的結論：常規的針刺氈料對于PM2.5有很好的脫除能力，但是運行對脫除效率有很大的影響；建議布袋除塵器運行在一個很窄的差壓窗口：12-25mm水柱；新的除塵器在建立起要求的差壓之前，不應清灰；135布袋除塵器GE對布袋濾料試驗的結論：59布袋除塵器ePTFF覆膜能極大程度降低可過濾顆粒的排放，對PM2.5的排放要求很容易達到。覆膜濾料對于異常工況有更大的寬容度；覆膜濾料應始終在一個相對恒定的差壓下運行，以免細顆粒在膜下面的纖維上積聚起來。136布袋除塵器ePTFF覆膜能極大程度降低可過濾顆粒的排放，對P布袋除塵器布袋除塵器在燃煤電廠鍋爐使用業績137布袋除塵器布袋除塵器在燃煤電廠鍋爐使用業績61濕式洗滌除塵器濕式洗滌除塵器主要用在小熱電、冶金和石化部門的工業鍋爐上；煙氣脫硫的濕法洗滌器對于PM2.5的脫除效率不高；這里的討論主要針對文丘里洗滌器。138濕式洗滌除塵器濕式洗滌除塵器主要用在小熱電、冶金和石化部門的濕式洗滌除塵器對于文丘里洗滌器，壓降和喉速是除塵效率的關鍵運行參數；根據文丘里洗滌器的設計曲線，對于平均動力學當量直徑為0.5μ的顆粒：文丘里壓降為7.5kPa時，預計除塵效率為97%；文丘里壓降為10kP時，預計的除塵效率為97%；文丘里壓降為12.5kP時，預計的除塵效率為99%；139濕式洗滌除塵器對于文丘里洗滌器，壓降和喉速是除塵效率的關鍵運濕式洗滌除塵器文丘里洗滌器對大于2μ的顆粒的預期除塵效率可達到99.9%；壓降為10kPa時，對0.5μ的脫除效率為97%，而對0.1的脫除效率只有35%；因此文丘里洗滌器對亞微米顆粒的脫除效率很低，而且對0.1-2μ范圍的顆粒的脫除效率，在很大程度上取決于洗滌器的設計和運行工況