0 引 言

随着经济的发展和社会的进步,能源消耗量不断增加[1-2]；基于我国的能源矿产结构和经济发展水平,当前的能源生产以煤炭为主,在全国能源消费总量中所占比例在63%以上[2-4]。2014年我国所排放烟(粉)尘为1740.75万t,来自于煤炭直接燃烧和煤炭相关重点行业中的比例为67%[5-6],而燃煤电厂所消耗的煤炭占煤炭总消费量的一半以上,是大气污染物排放重点来源之一[4,6]。因此,研究燃煤电厂的颗粒物排放特性,对燃煤电厂节能减排,实现大气污染物高效控制有着重要的指导意义。

由于我国用电峰谷差较大,需要电厂调节机组的负荷以适应用电的需要[7],而不同负荷条件导致锅炉烟气量和颗粒物的浓度和颗粒分布特性有较大的变化[8],影响静电除尘器和脱硫塔对颗粒的捕集过程,使得烟囱出口烟气中颗粒物浓度有较大变化,因而研究不同负荷条件下烟气中颗粒物浓度的变化规律具有重要意义。

本文中对某电厂1000 MW机组在不同负荷下的颗粒物排放情况进行了监测分析,并评估了静电除尘器和脱硫塔在不同负荷下的除尘效率。试验过程中采用崂山应用烟尘取样仪测试了除尘器入口颗粒物含量；采用PM10撞击器测试了静电除尘器出口和脱硫塔出口烟气中颗粒物的分级质量浓度。评价了不同负荷条件下静电除尘器、脱硫塔的颗粒捕集特性,分析了出口烟气中颗粒物质量浓度和不同粒径段颗粒物含量的变化规律。试验结果可为实现燃煤电厂细颗粒物排放的高效控制提供基础数据。

1 试验装置与方法

1.1 机组设备

机组使用的锅炉为超超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、切向燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置,省煤器入口烟温约300 ℃,锅炉排烟温度约为128 ℃,锅炉保证效率为93.65%。机组用静电除尘器为四电场除尘器,主要技术参数见表1。

我国自从1994年开始建立执业药师制度以来[9]，执业药师制度和队伍都有了很大的发展，但是，一直存在准入门槛低、配备低、在岗率低、变动补充率低、流动性高（四低一高）的现象，阻碍着执业药师队伍的发展[10]。近年来，“四低一高”现象有所改进，以北京为例，执业药师注册人数逐年上升，尤其是注册在药品零售企业的执业药师人数涨幅更大。药品零售企业执业药师配备率从2013年的63.9% 提高到2017年的119.5%[11]，但其他方面还存在一定的问题。

 

表1 静电除尘器主要参数

  

项 目数值本体阻力/Pa<200本体漏风率/%<2有效断面积/m2701．1长、高比1．2室数/电场数3/4通道数/个3×38电场的总有效长度/m18比集尘面积/m2·(m3·s-1)-193．9驱进速度/cm·s-17．1烟气流速/m·s-10．96阳极板同极间距/mm410阳极板总有效面积/m263180阳极板振打方式/最小振打加速度侧部机械单层振打/150g阳极板振打装置的数量/套8沿气流方向阴极线间距/mm500/250阴极线总长度/mm46170+30780阴极线振打方式/最小振打加速度侧部机械双层振打/50g阴极线振打装置的数量/套12

机组采用双托盘石灰石-石膏湿法脱硫技术,主要技术参数见表2。

电除尘器出口烟道和脱硫塔出口烟道中颗粒物浓度较低,采用烟尘测试仪测试需要非常长的取样时间,且容易引入误差；因此本次取样采用Dekati PM-10撞击器采集电除尘器出口烟道和脱硫塔出口烟道中颗粒物,得到烟气中颗粒物浓度。采样前根据烟气取样流量(10 L/min)、采样设备入口烟气温度(125 ℃)、除尘器内烟气流速和温度计算出所需要的喷嘴口径。控制伴热管温度为125 ℃,保证取样烟气在伴热管道中温度保持125 ℃,且无液滴凝结。采样原理如图2所示,取样烟气进入分级仪后,通过冲击孔板上的喷孔以一定流速喷出,空气动力学直径较大的颗粒由于惯性较大脱离流线撞击到滤膜上,从而被收集；粒径小的颗粒物随气流进入下一级,在更细小的撞击孔板作用下形成更快速的气流,特定粒径段颗粒被分离到该级滤膜上。颗粒物随着取样烟气进入到PM10撞击器后,按照其空气动力学直径被分为3级,10 μm以上颗粒被收集在第3级,2.5～10 μm颗粒被收集到第2级,1～2.5 μm颗粒被收集到第1级。

 

表2 脱硫系统主要参数

  

项 目数值吸收塔循环泵数量/台4(设计煤种三用一备)吸收塔循环泵流量/m3·h-111400喷淋管DN900，4层喷嘴300只/层，4层托盘层数/层2吸收塔高度/m40．5吸收塔阻力/Pa2418设计脱硫效率/%98．4

1.2 颗粒物取样装置和测试方法

如图1所示,颗粒物取样点位于静电除尘器入口烟道、脱硫塔入口烟道和脱硫塔出口烟道三个位置,每个位置各有一监测点,每个取样位置取样3次。静电除尘器入口位置取样系统包括取样枪和崂应3012型烟尘测试仪；脱硫塔入口和脱硫塔出口位置取样系统由取样枪、加热温控装置、PM10撞击器和真空泵组成。

  

图1 测试断面与测点布置示意1—锅炉;2—省煤器;3—电除尘器;4—脱硫塔;5—烟囱

参考文献：

④过渡区。该区位于垫层下游，水平宽度5 m，采用C1砂砾料场全料，要求设计相对紧密度大于或等于0.85。

  

图2 撞击器实物及分级原理

采样用滤膜本体为直径20 mm的锡箔片,一面均匀涂有Apiezon松脂,滤膜需要预先在105 ℃下烘干1 h,然后放入干燥皿中冷却至室温,并称量初始重量(用精度0.1 mg的天平)；然后将滤膜分别编号并装入撞击器中在10 L/min的恒定抽气量下进行采样,记录采样时间；采样完成后取出滤膜烘干(105 ℃烘干1 h),并冷却至室温称重；根据滤膜增重及采样体积计算烟气中颗粒物的分级质量浓度。

1.3 燃料特性和灰分分析

对比不同位置的颗粒形态(见图8)可发现,静电除尘器入口的大颗粒较为圆整,多数呈球形,有部分不规则；经过静电除尘器后,有较多的小颗粒附着在大颗粒上,这是由于静电除尘器收尘过程中小颗粒和大颗粒运动速度不一致,导致小颗粒附着在大颗粒上；经过湿式脱硫塔处理之后,出现大量不规则颗粒,可能是由于脱硫塔中的石膏浆液混入出口烟气,脱除水分之后形成的,且颗粒之间的粘附较显著,应当是颗粒与石膏液滴之间的粘附作用导致的。

由模态分析结果得知，影响构件振动特性的主要是低阶模态，所以本文选取前6阶固有模态。其前6阶固有模态的频率如表1所示。从分析结果中可以看出，其1阶固态频率为438.28Hz，而机器工作时稳定转速为2 000r/min即33.33Hz,达不到其一阶固有频率，更加达不到往后的更高阶固有频率，说明经编机正常作业时连杆架不会产生共振。

2.6 BRMS1、CD82、KISS1、TIMP1在侵袭性乳腺导管癌中mRNA表达降低 与非侵袭性乳腺导管癌相比，在侵袭性乳腺导管癌中抑制乳腺癌转移基因BRMS1、CD82、KISS1、TIMP1 mRNA 表达量均降低（P＜0.05），见图6。

随着国家和山东省地下水监测工程的实施，山东省地下水长期监测点密度达到了0.98个/100km2，站网布局得到有效优化完善，监测范围覆盖全省17个市、涵盖3大水文地质区(表1)和14个亚区，控制面积达15万km2，加强了对地下水超采漏斗区、地面沉降中—强发育区、岩溶塌陷易发区、大中型水源地等重点地区的监测能力，基本实现了“区域控制和重点监测相结合”监测目的，地下水监测能力得到有效提升。全省17市地下水监测点分布见图2，国家和山东省地下水监测工程实施前后监测站网布局情况见图3和图4。

 

表3 试验期间燃用煤工业分析

  

Mt/%Mad/%Aar/%Var/%FCar/%Qgr，ar/MJ·kg-1Qnet，ar/MJ·kg-1St，ar/%14．82．5413．0325．6846．5223．5422．480．54

 

表4 灰分成分分析 %

  

成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O其他数值52．119．110．98．23．71．40．54．1

颗粒物的成分以SiO2和Al2O3为主,Fe2O3含量在10%以上,K、Na元素含量接近3%,成分分析表明该颗粒物属于电除尘器适宜收集的粉尘类型。

图3为对颗粒物不同温度下的比电阻分析,从图3可以看出，在100～150 ℃下电厂烟尘比电阻为2×109～4×1011Ω·cm,属于静电除尘器适宜范围之内。

  

图3 灰尘比电阻随温度的变化

2 测试结果与讨论

2.1 不同负荷下的烟温和流速

试验中使用烟尘采样仪预先测量各个待测位置的烟气流速和烟气温度,每个参数测量3次,等待数据稳定2 min,取平均值(见表5)。

Waters高效液相色谱仪：Waters515二元梯度泵，Waters2487DualλUV检测器。0.45 μm微孔滤膜(天津菲罗门)，旋转蒸发仪(上海亚荣RE-52型)。GA3，IAA和ABA标准样品均为Fluka公司的HPLC试剂，乙腈和甲醇为色谱级，实验用水均为二次蒸馏水。

由表 7可知，3次测定取平均值为（1.63±0.03）μg/g，与理论值1.61相近（相对误差1.22%），说明该回归模型具有较好的拟合度。响应面法确定的最佳提取方法下，实际叶黄素提取量比单因素条件下有所提高，这与杨秋明等[30]的研究结果一致。通过在实际操作中优化各因素条件，最终叶黄素提取量与回归模型具有较好的拟合度，说明模型具有较好的参考价值。

2.2 不同负荷条件下的颗粒物浓度

颗粒物测试中,每个测量位置测量3次取平均值,每次测量时间30 min。从表6给出的测试结果可以看出机组负荷变化时,静电除尘器入口颗粒物浓度变化不大,为5～6.5 g/m3,颗粒物浓度随着负荷的降低略有下降。经过静电除尘器的收尘处理,绝大部分质量的颗粒物被收集。静电除尘器和脱硫塔出口颗粒物浓度均随着负荷的降低而下降,且静电除尘器入口颗粒物浓度的变化更为明显。从分级质量浓度分析,较大负荷条件下静电除尘器出口和脱硫塔出口中的较小粒径颗粒含量较低,通过脱硫塔的处理后,细颗粒物的质量比重有所下降。

 

表5 不同机组负荷条件下烟气温度和流速

  

机组负荷测试项目数值100%ESP前烟气温度/℃117．5ESP前烟气流速/m·s-118．6ESP后烟气温度/℃114．0ESP后烟气流速/m·s-120．1WFGD后烟气温度/℃52．3WFGD后烟气流速/m·s-121．775%ESP前烟气温度/℃117．5ESP前烟气流速/m·s-112．0ESP后烟气温度/℃116．0ESP后烟气流速/m·s-113．5WFGD后烟气温度/℃51．8WFGD后烟气流速/m·s-114．550%ESP前烟气温度/℃115．7ESP前烟气流速/m·s-17．3ESP后烟气温度/℃111ESP后烟气流速/m·s-18．8WFGD后烟气温度/℃49．7WFGD后烟气流速/m·s-110．4

 

表6 不同机组负荷条件下颗粒物测试结果

  

机组负荷测试项目总尘<2．5μm2．5～10μm>10μm100%除尘器入口质量浓度/mg·m-36520///脱硫塔入口质量浓度/mg·m-326．50．98．317．6脱硫塔出口质量浓度/mg·m-315．60．95．67．175%除尘器入口质量浓度/mg·m-36500///脱硫塔入口质量浓度/mg·m-325．22．46．816．0脱硫塔出口质量浓度/mg·m-314．51．26．07．350%除尘器入口质量浓度/mg·m-35790///脱硫塔入口质量浓度/mg·m-321．33．05．113．2脱硫塔出口质量浓度/mg·m-310．81．44．64．8

2.3 不同负荷条件下的静电除尘器效率分析

不同机组负荷条件下静电除尘器出口颗粒物的分级质量分布如图4所示。随着机组负荷的降低,颗粒物总质量浓度降低,但是低负荷下小颗粒的质量浓度较高(粒径2.5 μm以下),所占比例也较大,因而低负荷条件下静电除尘器出口中小颗粒含量较大。

  

图4 静电除尘器出口颗粒物分级质量分布

不同负荷条件下静电除尘器的除尘效率如图5所示,不同负荷下静电除尘器均能实现较优的颗粒捕集效果,在100%负荷、75%负荷和50%负荷条件下颗粒物捕集效率分别为99.59%、99.61%和99.63%,总除尘效率随着机组负荷的下降略有上升。

  

图5 不同机组负荷下静电除尘器的除尘效率

负荷变化对颗粒静电捕集的影响主要有以下两个方面。负荷下降后,烟气流速有较大幅度的下降,100%负荷下流速为18.6 m/s(除尘器前)和20.1 m/s(除尘器后),而负荷降低为50%后则降低到7.3 m/s(除尘器前)和8.8 m/s(除尘器后),流速降低明显；负荷的降低增加了颗粒物在除尘器中的停留时间,提高了颗粒的捕集效率；而由于低负荷下颗粒中细颗粒的含量比例上升,细颗粒更难被静电除尘器捕集,因而影响了颗粒的静电捕集效果,导致有较多细颗粒逃逸,低负荷下静电除尘器出口中细颗粒更多。

2.4 不同负荷条件下脱硫塔除尘效率分析

从不同机组负荷条件下脱硫塔出口颗粒物的分级质量分布(见图6)可以看出,三种负荷下,50%机组负荷情况时,颗粒物总质量浓度最低；75%负荷条件和100%负荷条件的出口颗粒物浓度较为接近；在较小负荷情况下,粒径在2.5 μm以下的细颗粒的质量浓度更高一些。

  

图6 脱硫塔出口颗粒物分级质量分布

不同负荷条件下脱硫塔的除尘效率如图7所示。脱硫塔的除尘效率在40%～50%,随着机组负荷下降,除尘效率的增加较为明显。脱硫塔的除尘效率的增加与静电除尘器效率变动结果类似,主要是由于烟气量在不同负荷下的变化所引起；低负荷下烟气量较小,增加了烟气在脱硫塔中的停留时间,提高了脱硫塔的除尘效率。

  

图7 不同负荷下脱硫塔的除尘效率

2.5 不同负荷条件下不同取样位置颗粒形态分析

试验用煤的工业分析和收集的颗粒物灰分成分分析分别如表3和表4所示。

从测试结果可看出,不同负荷条件下烟气温度基本稳定,各测点烟气流速随着负荷的降低有一定的下降,说明不同负荷下的烟气量发生了较大变化。烟气流速的变化对烟气中颗粒物的携带有较大影响,并且直接改变了静电除尘器的比收尘面积,对静电除尘器的颗粒捕集效果有很大影响；也改变了烟气在脱硫塔中的停留时间,影响了脱硫塔对颗粒物的捕集效果。

  

颗粒物粒径静电除尘器入口脱硫塔入口脱硫塔出口d>10μm10μm>d>2．5μmd<2．5μm

图8 不同取样位置中的颗粒形态电镜照片(75%负荷条件)

3 结 论

[2] BP.2015《BP世界能源统计年鉴》中国专题[EB/OL].https://www.bp.com/content/dam/bp-country/zh_cn/Publications/2015SR/China_2015%20V2.pdf,2016-11-27.

颗粒物测试过程中参照美国EPA method5、method17两种采样方法和国标GB5468—91《锅炉烟尘测试方法》开展颗粒物采样。电除尘器前烟气中颗粒物浓度较高,采用崂应3012型烟尘测试仪进行取样测量。采样前预先使用烟尘测试仪测量烟气流速和温度,并根据烟气流速、温度以及烟尘测试仪的抽气速率选取合适的取样喷嘴,保证等速取样。测试所用的玻璃纤维滤筒测试前在105 ℃下烘干1 h并冷却至室温称重,取样完成后,滤筒和采集到的颗粒物同样在105 ℃下烘干1 h并冷却至室温称重。称量质量差为采集到的颗粒物重量,结合烟尘测试仪所记录的抽气量即可计算出烟气中颗粒物质量浓度。

[1] 国家统计局能源统计司.2013中国能源统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2013.

本文中针对某电厂1000 MW机组在不同负荷条件下的颗粒物排放做了测试,并评估了静电除尘器和脱硫塔在不同负荷条件下的除尘效果。不同负荷下各测点的烟气温度基本稳定,除尘器前的颗粒质量浓度变化不大,但是在较低负荷条件下,烟气流速明显降低。不同负荷下,静电除尘器均能取得较好的除尘效果,除尘效率在99.59%以上,脱硫塔的除尘效率则在40%～50%。二者的除尘效率均随着负荷的下降而有所上升,结合烟气温度和流速的测量结果,上述变化的主要原因是由于低负荷条件下烟气量的下降所引起。且在较低负荷条件下,烟气中颗粒物总量较低,但是烟气中小颗粒的含量较高,所占比例也更大,影响了静电除尘器对颗粒的捕集。通过电镜分析知道,经过湿式脱硫塔处理之后,出现大量不规则颗粒,可能是由于脱硫塔中的石膏浆液混入出口烟气,脱除水分之后形成的,且颗粒之间的粘附较显著,应当是颗粒与石膏液滴之间的粘附作用导致的。

[3] BP.2015《BP世界能源统计年鉴》[EB/OL].https://www.bp.com/content/dam/bp.-country/zh-cn/Publications/2015SR/statistical%20Review%20of%20world%20Energy%202015%20CN%20Final%2020150617.pdf,2016-11-27.

[4] ZHANG X H, HU H, ZHANG R, et al. Interactions between China’s economy, energy and the air emissions and their policy implications[J]. Renew Sust Energ Rev,2014,38:624-638.

[5] 国家统计局.2015中国统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2015.

[6] 中华人民共和国环境保护部.全国环境统计公报[EB/OL].http//wenkv.baidu.com/view/z22fb1baf45b307e9719727.html.2016-06-13.

[7] 尹玉芬.地区电力系统负荷特性分析与需求侧管理研究[D].广州:华南理工大学,2010.

[8] 王 俭,刘文哲,徐盛荣,等.低负荷间歇运行燃煤锅炉烟尘排放规律的探讨[J].环境科学与管理,2006(9):71-73.

它还能带来一种泡澡所不及的附加体验——对生活多了份希望，万一我中奖了呢，这些琳琅满目的热门商品统统归我了。

其中：和分别是语言变量Rij和对应的三角模糊数，当Rij≻时，Fij表示Rij相对于获得的收益，Rij越优，获得的收益越大；当Rij时，Fij表示Rij相对于产生的损失，Rij越劣，产生的损失越大；当时，Fij表示Rij相对于既无获得收益也无产生损失。