燃煤电厂湿法脱硫系统排烟中含硫气溶胶检测方法研究

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硫酸盐是颗粒物中含量较高的组分,也是重要的消光组分,对环境和人体健康影响很大,需要研究清楚硫酸盐的来源。燃煤电厂是 SO2和硫酸盐的重要排放源,为降低 SO2的排放浓度,燃煤电厂采用各种不同的脱硫工艺,其中石灰石-石膏湿法脱硫工艺占主导地位,湿法脱硫工艺对SO2的脱除效率很高,一般在90%以上。  然而石灰石-石膏湿法脱硫工艺(WFGD)在脱除 SO2的同时,还会排放其他形式的含硫组分:(1)在湿法脱硫系统喷淋吸收塔内,石灰石浆液被喷射形成大量细小的浆液滴,与烟气中 SO2的反应后,部分浆液滴未沉降到循环池而被烟气夹带而出;(2)SO2与浆液滴反应后,生成硫酸钙、亚硫酸钙等物质,当液滴吸附饱和后硫酸钙等物质易结晶析出,形成细颗粒物或附着在烟气中原有颗粒物上;进入循环池的硫酸钙,在一定停留时间内,未能及时结晶析出,会再次被循环系统带至吸收塔内,而在吸收塔内结晶析出;(3)目前,电厂湿法脱硫系统末端安置的除雾器,对粒径较小的浆液滴和细颗粒物去除效率非常低,导致含硫的浆液滴和细颗粒物很容易排放到环境中。因此,需要对这部分含硫组分的排放特征进行研究。  NaOH溶液能够吸收烟气中全部的含硫组分,且含硫组分进入吸收液后,主要生成硫酸钙、硫酸钠等物质,化学性质稳定,可以采用元素分析法和离子色谱法进行分析。通过硫酸盐标准物质实验,可知采用元素分析法时,在吸收液蒸发结晶过程会造成硫酸盐损失,准确度低,不宜采用;而采用离子色谱法时,硫酸钙在溶剂充足的情况下可以完全溶解,因此吸收液内的硫酸盐全部以溶解状态的SO42-存在,可以测定,且操作简单,准确度高。静电低压撞击器(ELPI)能够分析颗粒物的粒径分布、质量浓度、化学组成等,可用于分析含硫颗粒物的排放特征。  本研究采用吸收液-离子色谱法测得湿法脱硫系统进出口硫排放特征:进口处含硫组分以 SO2为主,SO2占总硫的比例平均值为84.65%,“非SO2形式的硫”占总硫的比例平均值为15.35%,总硫浓度主要由SO2浓度决定;出口处含硫组分以“非 SO2形式的硫”,即以硫酸钙为主,“非 SO2形式的硫”占总硫比例平均值为82.88%, SO2平均仅占17.22%,总硫浓度主要由“非SO2形式的硫”浓度决定。湿法脱硫系统对总硫的去除率不高,建议设置总硫的排放浓度限值,在设计湿法脱硫工艺时考虑控制“非SO2形式的硫”的排放。  在湿法脱硫系统出口颗粒物主要以细颗粒物为主,细颗粒物数浓度和质量浓度占比较大;出口处颗粒物浓度较低,颗粒物上硫酸盐浓度更低,硫酸钙等“非SO2形式的硫”主要存在于浆液滴中。
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