北京华源泰盟节能设备有限公司

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烟气全热回收-直接喷淋冷凝助力雾霾消除

2019-10-16 737 分享
 

由山东省科学院主办,山东省科技发展战略研究所,山东省生态文明研究中心,山东科学学与科技管理研究会承办,可凝结颗粒物与有色烟羽治理技术与标准研讨会于2019年9月24日在山东济南举行。来自中国环科院,山东大学,南京师范大学,厦门大学,国际中国环境基金会专家和多家企业代表参加了研讨会。会议就可凝结颗粒物致霾的机理,治理技术选择,以及检测标准三个专题进行了讨论,并介绍了美国燃煤燃气锅炉目前可凝结颗粒物排放的情况。以下是10月16日联合日报发的山东省科技发展战略研究所副所长周勇研究员关于论坛讨论的重要观点。

我国早在2003年就颁布了脱硫标准,2011年开始氮氧化物治理,典型的大气污染物已得到相当程度治理,2013年开始的严重雾霾大爆发,发生的原因、机理是什么?应采取哪种措施有效去除?

从山东省雾霾天数的历史变化看,2012年之前长期稳定保持在30天左右,2013年和2014年雾霾天数连续两年发生翻番式上升,2015年开始较大幅度下降。而PM2.5的质量浓度在雾霾大爆发前后两年没有大的突变,基本保持稳定,现在已经比雾霾大爆发前的2011年和雾霾大爆发后的2013年下降40-50%。在PM2.5造成雾霾的公论下,PM2.5粒数浓度从2013年开始发生突变是基本结论。烟气脱硫脱硝,防止了华北平原发生类似伦敦的煤烟型雾霾的发生,但由于大量细颗粒物随着湿烟气进入大气,尤其是取消GGH(烟气升温器)后,造成采暖季突出的以盐为主PM2.5粒数浓度暴升的新型雾霾。从机理上看,造成PM2.5粒数浓度暴增的主要原因,一是湿法脱硫在2012年相对集中拆除原先使用的GGH,致使脱硫塔进气口温度上升,脱硫塔内部PM2.5粒数浓度产生10-100倍的暴升;二是取消GGH后,原来排放的干烟气变为湿烟气,相比干烟气时能够结晶析出的溶解性物质或相互碰撞变大的可凝结颗粒物的粒数浓度,在湿烟气情况下产生成百上千甚至上万倍的暴升;三是取消GGH后,烟柱高度减半,排放空间缩小一半,污染物最大落地点质量浓度增加一倍,湿烟气在特殊天气更容易贴近地面;四是脱硝设施建设在2012年迅速推进,使得脱硫脱硝后的浆液中溶解性物质增多,导致烟气中溶解性盐、机械携带的盐、可凝结颗粒物等增加。

目前,国内主要监测可过滤颗粒物,这类颗粒物不可能引起PM2.5粒数浓度的暴升。而可凝结颗粒物则会造成PM2.5粒数浓度暴升。根据美国的数据,烟气里可凝结颗粒物与可过滤颗粒物质量浓度占比是50:50。南京师范大学盛重义教授检测的京津冀地区四台达到超低排放的锅炉,可凝结颗粒物平均是可过滤颗粒物(PM2.5)的5倍,如果把可凝结颗粒物算上,其中有一台锅炉的总颗粒物达到16.8毫克/立方米,不能满足超低的要求(10毫克/立方米),因此作为燃煤烟气颗粒物排放的指标,可凝结颗粒物是不能忽略的。

烟气冷凝除湿被认为是一种有效的深度治理办法,可凝结颗粒物在冷凝过程中能否有效脱除?从三氧化硫研究里发现,这种可凝性的污染物在凝结过程中并不是全都凝到降温面上,而有一部分变成气溶胶悬浮在烟气中,冷凝能把它减少,但是可能会产生一些超细颗粒物。如何能把冷凝和深度净化协同?山东大学李玉忠教授的实验表明,用直接冷喷淋结果比较理想,可以突破湿式静电的效率区间。在湿法脱硫喷进冷水之后,会在表面冷凝,利用扩散泳、热泳的效应实现颗粒物的凝并,形成空间的絮凝,把目前很难解决的可凝结颗粒物用空间絮凝的方式脱除。

冬季采暖的锅炉比较小,要想深度治理颗粒物,成本会很高。如果通过自然冷却来获得冷源,在冬季用15度以下的冷水进行喷淋,可以有效解决冬季采暖锅炉的超低排放问题。北京华源泰盟节能公司也提供了多个直接喷淋除湿的案例,同时加上余热回收,不但很快收回投资成本,也为企业增加新的利润点。如天津天保提供蒸汽的热电厂有4台75吨锅炉常年运行,装了两台热泵加两台喷淋塔,投资1000多万,回收期一年多,烟气温度降了13度,白烟明显减轻,对常规颗粒物实现超低排放,对可凝结颗粒物也有协同去除的作用。做烟气深度治理,要向这个方向发展,充分利用热能,在治理污染的过程中,既能节水、又能节能,让企业有效益,同时把常规颗粒物和可凝结颗粒物都降下来,一举多得。

应该充分挖掘烟气直接喷淋冷凝的综合价值。相对空气源热泵,烟气余热回收效率要高很多。空气源热泵从环境中取热,冬天大约从零下最低20度的环境取热采暖,烟气回收是从50度的烟气取热,而且通过集中供暖,成本也低。这种既节能又协助消除雾霾、成本又低的技术,应大力推广。