煤粉炉PM10PM2.5排放规律的试验研究.docVIP

煤粉炉PM10/PM2.5排放规律的试验研究 刘建忠, 范海燕, 周俊虎, 曹欣玉, 岑可法 （浙江大学热能工程研究所，能源洁净利用与环境工程教育部重点实验室，浙江 杭州 310027） ??? 摘? 要：采用冲击式尘粒分级仪对煤粉锅炉电除尘器前后细灰组成进行测量，研究表明除尘器后PM10PM2.5占总灰的比例为92.47%和35.56%，比除尘器前均有大幅度提高。除尘器对细灰捕集效率不高，PM2.5除尘效率为90.6%。 煤粉细度、制粉系统投运方式、锅炉负荷是影响粉尘颗粒特性的主要因素。煤粉越细，乏气全部投入将使排放的粉尘组成越细，锅炉负荷越低，除尘效率会有所提高，但粉尘组成也将变细。??? 关键词：PM10/PM2.5；细颗粒；煤粉炉；除尘器 1 引言??? 我国是目前世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是唯一以煤炭为主要能源的大国，并且这种能源结构在长期内不会改变，因此，我国目前的大气污染总体上还是煤烟型污染。随着经济的发展，对能源需求的不断增加和对环境质量要求的不断提高，大气污染问题将更加突出。原先对污染物的研究深度已不能满足新的要求，如大气颗粒物污染方面，已开始注意可吸入颗粒物浓度(10 mm)和超细颗粒物(2.5 mm)浓度对环境和人体健康的危害和影响[1~4]。研究表明大气细颗粒物不仅影响气候和空气质量、破坏生态环境和历史文物，而且严重危害人体呼吸系统，甚至被吸入血液，长期蓄积在体内。我国已在1996年把可吸入颗粒物浓度列入10种大气环境质量标准之一，美国在1997年对PM2.5(2.5 mm)首次制定了严格[5]。分析其危害的目的是为了控制，而治理势必要分析污染物的来源和成因。本文对我国耗煤大户煤粉炉燃烧过程中细灰排放规律和电除尘器对细灰的捕捉效率进行初步研究，希望能为治理大气细颗粒物污染提供有用依据。2? 测试方法和装置2.1? 测试仪器??? 粉尘采样使用中国预防医学科学院研制的WY-1型冲击式尘粒分级仪，见图1。该仪器由7级串联的不同大小的带喷孔的冲击孔板和捕集板组成，含尘气流进入分级仪后，逐级提高速度通过各级板上的喷孔（孔径逐级缩小），当它遇到孔正前方的捕集板时，惯性大的尘粒，脱离流线撞击到捕集板上，被捕集下来（捕集板上放接尘玻璃纤维纸垫），小粒子则随气流进入下一级。以后含尘气流以更高的速度通过下一级板的喷孔，又将次大的粒子捕集到这级捕集板上。这样把不同大小的尘粒分别捕集到7级捕集板上，各级捕集板上均放置玻璃纤维滤膜，从而得出尘粒的重量分散度。 ??? 冲击式尘粒分级仪是利用惯性冲击系数φ来计算被捕集的粉尘粒径。冲击系数φ为停止距离S和喷孔定型尺寸D之比。根据气固两相流动理论可计算如下： 式中? S为停止距离，即粒径为d的球形粒子，以一定速度由孔径为D的喷孔射入静止气体介质中所能喷射的距离；C为cunningham修正系数；ρp为尘粒真比重；Q为采样流量；μ为介质气体粘度；N为喷孔个数；P0为分级仪进口处压力；Pn为第n级孔板处压力；φ50为对尘粒的捕集效率为50%的惯性冲击系数值；d50为对尘粒的捕集效率为50%时的尘粒直径。??? 冲击式尘粒分级仪在使用前需要标定获得各级冲击孔板的惯性冲击系数φ与捕集效率的关系及各级冲击孔板的φ50值。分级仪尘粒测量范围为1.1~42 mm（空气动力直径），每级接尘板的最大容尘量可达100 mg左右，测试最高浓度可达30 g/Nm3，仪器适用温度可达500 ℃。2.2 测试方法??? 试验在某电厂410 t/h煤粉锅炉尾部静电除尘器上进行，在除尘器前后烟道上按等截面原则布置粉尘测量孔。使用分级仪按照国标GB5468—91规定的等速采样过滤记重法进行，同时记录烟气温度、氧量、湿度等数据。接尘滤膜采用中国预防医学科学院环卫所提供的玻璃纤维滤膜，用前按规定在烘箱和马福炉里进行烘干处理。分级仪在使用前用超声波进行清洗，采样后沾壁的尘粒用毛刷刷下，与接尘盘上的灰放在一起。除尘器前后取样时间分别为1.25~1.5 min和1.5~2.0 h，流量为30~31 L/min。3 ?煤粉炉PM10/PM2.5排放特性3.1 细灰重量分散度一致性分析??? 分散度是指粉尘中不同大小粒子组成的比例，分计数分散度和计重分散度。分散度的测定方法很多，如显微镜法、筛分法、液体沉降法、电传感法、惯性冲击分离法等，本文采用惯性冲击分离法。煤粉燃烧产生的飞灰粒径分布一般遵循对数正态分布，如以粒径的对数logd为纵坐标，以单位对数筛下累计频率dR/d(logd)为横坐标，可获得呈正态分布的曲线，曲线峰值即为中位粒径d50[6]。??? 采用筛下累计频率分布R%，即d50的全部细灰质量占总细灰的百分数，R%可由测量得到的各级粉尘质量求得，见表1。在数据整理时，根据仪器标定要求