燃煤電廠煙氣中顆粒物粒徑分布特征研究

環(huán)境污染與防治 第３２卷第８期２０１０年８月

燃煤電廠煙氣中顆粒物粒徑分布特征研究

魯晟姚德飛

（浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，浙江杭州３１００１２）

摘要 采用沖擊式塵粒分級儀對某燃煤電廠１＃、３ 機組靜電除塵器進、出口煙氣進行監(jiān)測，分析了煙氣中顆粒物排放規(guī)律和

靜電除塵器對不同粒徑顆粒物的去除率。結(jié)果表明，除塵前煙氣中以大粒徑顆粒物為主，小粒徑顆粒物含量相對較低。靜電除塵器

對不同粒徑顆粒物的去除率差別較大，１＃、３ 機組的靜電除塵器對平均粒徑（ｄｓｏ）≥３．５６ ｍ的顆粒物的去除率均達到９９．９９ ，對

ｄ５。為１．０１ ＩＴＩ的顆粒物的去除率則分別為９２．７５ 、９５．６９％。除塵后煙氣中ＰＭ２ ｓ和ＰＭ１ｏ所占比例迅速增加，燃煤電廠排放的煙

氣中顆粒物以ＰＭ２ ｓ為主。

關(guān)鍵詞顆粒物燃煤分布特征

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ｃｏａｌ—ｂｕｒｎｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ＬＵＳｈｅｎｇ，ＹＡＯ Ｄｅ ．（Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎ—

ｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１００１２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｌｅｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ（ＥＳＰ）ｗａｓ ｓａｍｐｌｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ

ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｗｅｒｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｍｐａｃｔｏｒ．Ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ

ｔｈｅ ＥＳＰ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｂｅｆｏｒｅ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｌａｒｇｅ ａ—

ｍｏｕｎｔ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｗａｓ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ．Ｂｏｔｈ ｏｆ １ ａｎｄ ３ ＥＳＰ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｐｅｒ—

ｆｅｃｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ。ｔｈｅｉｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｏｒ ｂｉｇ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｄｓｏ≥３．５６

ｌ上ｍ）ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９９．９９ ，ｂｕｔ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ ∞１．０１ ｍ），ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔＯ ９２．７５ ａｎｄ

９５．６９ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ＰＭ２ ５ ａｎｄ ＰＭ１ｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ ａｆｔｅｒ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ＰＭ２

．

５

ｗａｓ ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｔｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｎ ｅｆｆｌｕｅｎｔ ｆｕｍｅ ｏｆ ｃｏａｌ—ｂｕｒｎｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ；ｃｏａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗量不斷增加，我國大

組配有不同型號的靜電除塵器，監(jiān)測斷面設(shè)置在靜

氣污染問題日益突出。顆粒物是大氣中一種重要的

電除塵器進、出口處，通過統(tǒng)計分析各監(jiān)測斷面煙氣

污染物。近年來，國內(nèi)很多學(xué)者對北京、西安等大、

中顆粒物的粒徑分布，得到２臺機組的顆粒物排放

中城市的大氣顆粒物污染特征進行研究，發(fā)現(xiàn)大氣 規(guī)律以及靜電除塵器對不同粒徑顆粒物的去除率，

顆粒物污染呈加重趨勢＿１。］。可吸入顆粒物是指空

為治理大氣顆粒物污染提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

氣動力學(xué)直徑＜１０ ｔａｍ的顆粒，通常用ＰＭ 。表示，

１試驗工況

其顆粒粒徑小、比表面積大，吸附性很強，容易吸附

空氣中各種有毒物質(zhì)，特別是多環(huán)芳烴、多環(huán)苯類和 燃煤電廠使用的１ 、３ 機組均為６００ Ｍｗ亞

重金屬等 ｊ。可吸入顆粒物可以通過鼻和嘴進入人 臨界機組，２臺機組均配有煤粉爐和雙室五電場靜

體呼吸道，使人類致癌、致畸、致突變的發(fā)病率明顯 電除塵器。鍋爐燃燒系統(tǒng)主要性能參數(shù)見表１，靜

升高 。 、 電除塵器主要性能參數(shù)見表２。

我國的主要能源消耗為煤炭，大氣污染總體上

試驗期間，鍋爐燃用褐煤，灰分２Ｏ％（質(zhì)量分

呈煤煙型污染 ］。燃煤電廠是顆粒物、二氧化硫等

數(shù)）左右，低位熱值約為２２ ０００ ｋｇ／ｋＪ，２臺機組均滿

污染物的排放大戶。因此，總結(jié)燃煤電廠排放顆粒

負荷運行，靜電除塵器正常投運。

物的粒徑分布特征，對分析顆粒物的擴散機制與污

染影響有著重要的指導(dǎo)意義。

２顆粒物采樣與數(shù)據(jù)分析

筆者采用ｗＹ一１型沖擊式塵粒分級儀對某燃煤

２．１ 顆粒物采樣方法

電廠１ 、３ 機組的鍋爐煙氣進行監(jiān)測分析，２臺機

顆粒物采樣及分析方法參照《固定污染源排氣

第一作者：魯晟，男，１ ９８０年生，碩士研究生，工程師，主要從事環(huán)境污染監(jiān)測技術(shù)的研究。

?

６２ ?

魯 晟等 燃煤電廠煙氣中顆粒物粒徑分布特征研究

名稱 １ 爐靜電除塵器 ３ 爐靜電除塵器

中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（ＧＢ／Ｔ

置，７個捕集板上捕獲的顆粒物的平均粒徑（ 。）分

別為１．７７、２．５６、３．５６、４．８９、７．Ｏ６、１１．３８、＞ｌ１．３８

ｍ。ｄ 。為１．０１ ｍ的顆粒物被捕集到最后一級的 塵粒分級儀（見圖１），該儀器由７組帶噴孔的沖擊

玻璃纖維濾膜上。該分級儀在使用前用超聲波進行

１６１５７—１９９６）進行。采樣儀器為ｗＹ一１型沖擊式

孔板和捕集板串聯(lián)而成。煙氣進入分級儀后，通

過沖擊孔板上的噴孔以一定流速噴出，粒徑大的 清洗，采樣后沾壁的塵粒用毛刷刷下，與接塵紙墊上

顆粒物脫離流線撞擊到捕集板上，被捕集下來，粒

徑小的顆粒物隨氣流進入下一級。逐級提高煙氣

流速，將不同粒徑的顆粒物分別捕集到７個捕集

的灰一起稱重，根據(jù)標準狀態(tài)下煙氣體積換算各粒

徑顆粒物的質(zhì)量濃度。

２．２數(shù)據(jù)分析

板上，各級捕集板上均放置接塵紙墊，對各級接塵

紙墊上捕獲的顆粒物進行稱重，末級捕集板不能 出口處。根據(jù)各監(jiān)測斷面煙氣中不同粒徑顆粒物濃

捕集的微小粒子通過抽氣被捕集到最后一級的玻

璃纖維濾膜上，從而得到煙氣中顆粒物質(zhì)量分散 計算靜電除塵器對各粒徑顆粒物的去除效果。

度。每級接塵紙墊的最大容塵量約１Ｏ０ ｍｇ，測試

監(jiān)測斷面設(shè)置在１ 、３ 機組靜電除塵器的進、

度，分析除塵前、后煙氣中顆粒物粒徑分布特征，并

顆粒物去除率的計算公式為：

刁一 一— ×ＩＯＯＧ 入 （１）

的質(zhì)量濃度限值為３０ ｇ／ｍ。。

捕集板

一

鋼絲網(wǎng)支撐圈

式中：７７為顆粒物去除率， ；Ｃ 、ｃ。分別為除塵前、后

顆粒物的質(zhì)量濃度，ｍｇ／ｍ。；Ｑ 、Ｑ 分別為除塵前、

后煙氣流量，ｍ。／ｈ。

’．沖

擊

孔

’．板

－

／

一

由于大型靜電除塵器的保溫和密封性均比較

纖維濾膜

好，為方便統(tǒng)計與計算，可以忽略靜電除塵器漏風影

響ｌ８］，即Ｑ 一Ｑ ，則式（１）可簡化為：

＂一（１一 ）×１Ｏ０ （２）

Ｃ１

?

圖１ ＷＹ一１型沖擊式塵粒分級儀示意圖

Ｆｉｇ．１ Ｄｉａｇｒａｍ ｆｏｒ ＷＹ １ ｄｕｓｔ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

通過對ｗＹ一１型沖擊式塵粒分級儀進行分級設(shè)

６３ ?

環(huán)境污染與防治 第３２卷 第８期２０１０年８月

３試驗結(jié)果

粒物的７．９８ ，ｄ 。為１．０１ ｍ的顆粒物上升至

９６，籟 刪瞧

４８．９６ 。對于３ 機組，除塵前煙氣中ｄ 。＞１１．３８

∞ ∞∞ 如 加ｍ Ｏ

除塵前、后煙氣中不同粒徑顆粒物質(zhì)量濃度及 ｍ的顆粒物占到總顆粒物的６７．８１ ，ｄ∞為１．Ｏ１

去除率見表３，質(zhì)量分散情況見圖２。 ｍ的顆粒物僅占１．０５ ；而除塵后ｄ 。＞１１．３８／ｘｍ

從表３可以看出，２臺機組的靜電除塵器均表現(xiàn)

的顆粒物只占總顆粒物的５．９５ ，ｄ 。為１．０１ ｍ

的顆粒物上升至４７．１１ 。

出較強的除塵效果，其對ｄ 。≥３．５６ ｍ的顆粒物的

去除率均達到９９．９９ ，隨著顆粒物粒徑的減小，去除

率逐漸下降；１ 、３ 機組的靜電除塵器對ｄ 。為１．Ｏ１ 有顆粒物總和統(tǒng)計為總懸浮顆粒物（ＴＳＰ），將ｄ 。為

／．ｔｍ的顆粒物的去除率分別下降到９２．７５ 、９５．６９ 。 １．０１～ｌ１．３８Ⅱｍ的顆粒物統(tǒng)計為ＰＭ 而將ｄ 。為

為使分析結(jié)果更據(jù)實踐意義，筆者將捕獲的所

從圖２可以看出，對于１ 機組，除塵前煙氣中 １．０１～２．５６“ｍ的顆粒物統(tǒng)計為ＰＭ ． ，則除塵前、

ｄ 。＞１１．３８肚ｍ的顆粒物占到總顆粒物的５１．８Ｏ％

后煙氣中顆粒物粒徑分布結(jié)果見表４。

（質(zhì)量分數(shù)，下同），ｄ 。為１．０１ ｐｍ的顆粒物僅占

由表４可知，ｌ 機組除塵前煙氣中的ＰＭ 和

０．６５ ；除塵后ｄ 。＞１１．３８ ｍ的顆粒物僅占總顆

ＰＭ 。占ＴＳＰ的質(zhì)量分數(shù)分別為２．３５ 和４８．２６ ，

表３不同粒徑顆粒物的質(zhì)量濃度及去除率

Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

∞蚰柏 ∞ｍ ０

述

刪啷｛

瞪

；１．＿Ｊ１．ｊ～～ ～，ｒＬ．

１．０１ １ ７７ ２．５６ ３ ５６ ４．８９ ７．０６ Ｉｌ＿３８＞ｌ】ｌ３８

ｄ５（／ ｍ

『ｂ）３ 機組

圖２除塵前、后煙氣中各粒徑顆粒物質(zhì)量分散情況

Ｆｉｇ．２ Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ

表４除塵前、后顆粒物粒徑分布情況

Ｔａｂｌｅ ４ Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｌｅｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｏｆ ＥＳＰ

?

６４?

除塵后ＰＭ 和ＰＭ 。的質(zhì)量分數(shù)分別上升到

８７．８５％和９２．Ｏ２ ，而ＰＭ 占ＰＭ 。的質(zhì)量分數(shù)也

從除塵前的４．８６ 迅速上升到除塵后的９５．３１ 。

３ 機組除塵前煙氣中的ＰＭ 和ＰＭ 。占ＴＳＰ的質(zhì)

量分數(shù)分別為３．７４ 和３２．２７ ，除塵后ＰＭ ． 和

ＰＭ 。的質(zhì)量分數(shù)分別上升到９０．５１ 和９４．１０ ，

ＰＭ 占ＰＭ 。的質(zhì)量分數(shù)也從除塵前的１１．５９ 迅

速上升到除塵后的９６．２３ 。總體上來說，除塵前

煙氣中以大粒徑顆粒物為主，小粒徑顆粒物含量相

對較低，靜電除塵器可以高效捕集這些大粒徑顆粒

物。因此，除塵后煙氣中小粒徑顆粒物所占比例迅

速增加，燃煤電廠排放的煙氣中顆粒物以ＰＭ ．

為主。

４ 結(jié) 論

除塵前煙氣中以大粒徑顆粒物為主，小粒徑顆

粒物含量相對較低，ｌ 機組除塵前煙氣中ｄ 。＞

１１．３８肚ｍ的顆粒物占到總顆粒物的５１．８０ ，ｄ 。為

１．０１ Ｆｍ的顆粒物僅占０．６５ ；３ 機組除塵前煙氣

中ｄ 。＞¨．３８ Ｆｍ的顆粒物占到總顆粒物的

６７．８１ ，ｄ 。為１．０１ ｍ的顆粒物僅占１．０５ 。靜

電除塵器可高效去除大粒徑顆粒物，對小粒徑顆粒

物去除率較低。２臺機組的靜電除塵器對ｄ 。≥

３．５６“ｍ的顆粒物的去除率均達到９９．９９ ，顆粒

物的去除率隨著其粒徑的減小逐漸下降；１ 、３ 機

組的靜電除塵器對ｄ 。為１．０１ ｍ的顆粒物的去除

率分別下降到９２．７５ 、９５．６９ 。除塵后煙氣中

ＰＭ 和ＰＭ 。所占比例迅速增加，燃煤電廠排放的

煙氣中顆粒物以ＰＭ 為主。

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編輯：丁 懷 （修改稿收到日期：２０１０—０４—１３）

（上接第３９頁）

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編輯：卜巖楓 （修改稿收到日期：２０１０—０４—１２）

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