燃煤电厂烟气中颗粒物粒径分布特征研究

环境污染与防治 第３２卷第８期２０１０年８月

燃煤电厂烟气中颗粒物粒径分布特征研究

鲁晟姚德飞

（浙江省环境监测中心，浙江杭州３１００１２）

摘要 采用冲击式尘粒分级仪对某燃煤电厂１＃、３ 机组静电除尘器进、出口烟气进行监测，分析了烟气中颗粒物排放规律和

静电除尘器对不同粒径颗粒物的去除率。结果表明，除尘前烟气中以大粒径颗粒物为主，小粒径颗粒物含量相对较低。静电除尘器

对不同粒径颗粒物的去除率差别较大，１＃、３ 机组的静电除尘器对平均粒径（ｄｓｏ）≥３．５６ ｍ的颗粒物的去除率均达到９９．９９ ，对

ｄ５。为１．０１ ＩＴＩ的颗粒物的去除率则分别为９２．７５ 、９５．６９％。除尘后烟气中ＰＭ２ ｓ和ＰＭ１ｏ所占比例迅速增加，燃煤电厂排放的烟

气中颗粒物以ＰＭ２ ｓ为主。

关键词颗粒物燃煤分布特征

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

随着经济的发展，能源消耗量不断增加，我国大

组配有不同型号的静电除尘器，监测断面设置在静

气污染问题日益突出。颗粒物是大气中一种重要的

电除尘器进、出口处，通过统计分析各监测断面烟气

污染物。近年来，国内很多学者对北京、西安等大、

中颗粒物的粒径分布，得到２台机组的颗粒物排放

中城市的大气颗粒物污染特征进行研究，发现大气 规律以及静电除尘器对不同粒径颗粒物的去除率，

颗粒物污染呈加重趋势＿１。］。可吸入颗粒物是指空

为治理大气颗粒物污染提供基础数据。

气动力学直径＜１０ ｔａｍ的颗粒，通常用ＰＭ 。表示，

１试验工况

其颗粒粒径小、比表面积大，吸附性很强，容易吸附

空气中各种有毒物质，特别是多环芳烃、多环苯类和 燃煤电厂使用的１ 、３ 机组均为６００ Ｍｗ亚

重金属等 ｊ。可吸入颗粒物可以通过鼻和嘴进入人 临界机组，２台机组均配有煤粉炉和双室五电场静

体呼吸道，使人类致癌、致畸、致突变的发病率明显 电除尘器。锅炉燃烧系统主要性能参数见表１，静

升高 。 、 电除尘器主要性能参数见表２。

我国的主要能源消耗为煤炭，大气污染总体上

试验期间，锅炉燃用褐煤，灰分２Ｏ％（质量分

呈煤烟型污染 ］。燃煤电厂是颗粒物、二氧化硫等

数）左右，低位热值约为２２ ０００ ｋｇ／ｋＪ，２台机组均满

污染物的排放大户。因此，总结燃煤电厂排放颗粒

负荷运行，静电除尘器正常投运。

物的粒径分布特征，对分析颗粒物的扩散机制与污

染影响有着重要的指导意义。

２颗粒物采样与数据分析

笔者采用ｗＹ一１型冲击式尘粒分级仪对某燃煤

２．１ 颗粒物采样方法

电厂１ 、３ 机组的锅炉烟气进行监测分析，２台机

颗粒物采样及分析方法参照《固定污染源排气

第一作者：鲁晟，男，１ ９８０年生，硕士研究生，工程师，主要从事环境污染监测技术的研究。

・

６２ ・

鲁 晟等 燃煤电厂烟气中颗粒物粒径分布特征研究

名称 １ 炉静电除尘器 ３ 炉静电除尘器

中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（ＧＢ／Ｔ

置，７个捕集板上捕获的颗粒物的平均粒径（ 。）分

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

ｍ。ｄ 。为１．０１ ｍ的颗粒物被捕集到最后一级的 尘粒分级仪（见图１），该仪器由７组带喷孔的冲击

玻璃纤维滤膜上。该分级仪在使用前用超声波进行

１６１５７—１９９６）进行。采样仪器为ｗＹ一１型冲击式

孔板和捕集板串联而成。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，粒径大的 清洗，采样后沾壁的尘粒用毛刷刷下，与接尘纸垫上

颗粒物脱离流线撞击到捕集板上，被捕集下来，粒

径小的颗粒物随气流进入下一级。逐级提高烟气

流速，将不同粒径的颗粒物分别捕集到７个捕集

的灰一起称重，根据标准状态下烟气体积换算各粒

径颗粒物的质量浓度。

２．２数据分析

板上，各级捕集板上均放置接尘纸垫，对各级接尘

纸垫上捕获的颗粒物进行称重，末级捕集板不能 出口处。根据各监测断面烟气中不同粒径颗粒物浓

捕集的微小粒子通过抽气被捕集到最后一级的玻

璃纤维滤膜上，从而得到烟气中颗粒物质量分散 计算静电除尘器对各粒径颗粒物的去除效果。

度。每级接尘纸垫的最大容尘量约１Ｏ０ ｍｇ，测试

监测断面设置在１ 、３ 机组静电除尘器的进、

度，分析除尘前、后烟气中颗粒物粒径分布特征，并

颗粒物去除率的计算公式为：

刁一 一— ×ＩＯＯＧ 入 （１）

的质量浓度限值为３０ ｇ／ｍ。。

捕集板

一

钢丝网支撑圈

式中：７７为颗粒物去除率， ；Ｃ 、ｃ。分别为除尘前、后

颗粒物的质量浓度，ｍｇ／ｍ。；Ｑ 、Ｑ 分别为除尘前、

后烟气流量，ｍ。／ｈ。

’．冲

击

孔

’．板

－

／

一

由于大型静电除尘器的保温和密封性均比较

纤维滤膜

好，为方便统计与计算，可以忽略静电除尘器漏风影

响ｌ８］，即Ｑ 一Ｑ ，则式（１）可简化为：

＂一（１一 ）×１Ｏ０ （２）

Ｃ１

・

图１ ＷＹ一１型冲击式尘粒分级仪示意图

Ｆｉｇ．１ Ｄｉａｇｒａｍ ｆｏｒ ＷＹ １ ｄｕｓｔ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

通过对ｗＹ一１型冲击式尘粒分级仪进行分级设

６３ ・

环境污染与防治 第３２卷 第８期２０１０年８月

３试验结果

粒物的７．９８ ，ｄ 。为１．０１ ｍ的颗粒物上升至

９６，籁 删瞧

４８．９６ 。对于３ 机组，除尘前烟气中ｄ 。＞１１．３８

∞ ∞∞ 如 加ｍ Ｏ

除尘前、后烟气中不同粒径颗粒物质量浓度及 ｍ的颗粒物占到总颗粒物的６７．８１ ，ｄ∞为１．Ｏ１

去除率见表３，质量分散情况见图２。 ｍ的颗粒物仅占１．０５ ；而除尘后ｄ 。＞１１．３８／ｘｍ

从表３可以看出，２台机组的静电除尘器均表现

的颗粒物只占总颗粒物的５．９５ ，ｄ 。为１．０１ ｍ

的颗粒物上升至４７．１１ 。

出较强的除尘效果，其对ｄ 。≥３．５６ ｍ的颗粒物的

去除率均达到９９．９９ ，随着颗粒物粒径的减小，去除

率逐渐下降；１ 、３ 机组的静电除尘器对ｄ 。为１．Ｏ１ 有颗粒物总和统计为总悬浮颗粒物（ＴＳＰ），将ｄ 。为

／．ｔｍ的颗粒物的去除率分别下降到９２．７５ 、９５．６９ 。 １．０１～ｌ１．３８Ⅱｍ的颗粒物统计为ＰＭ 而将ｄ 。为

为使分析结果更据实践意义，笔者将捕获的所

从图２可以看出，对于１ 机组，除尘前烟气中 １．０１～２．５６“ｍ的颗粒物统计为ＰＭ ． ，则除尘前、

ｄ 。＞１１．３８肚ｍ的颗粒物占到总颗粒物的５１．８Ｏ％

后烟气中颗粒物粒径分布结果见表４。

（质量分数，下同），ｄ 。为１．０１ ｐｍ的颗粒物仅占

由表４可知，ｌ 机组除尘前烟气中的ＰＭ 和

０．６５ ；除尘后ｄ 。＞１１．３８ ｍ的颗粒物仅占总颗

ＰＭ 。占ＴＳＰ的质量分数分别为２．３５ 和４８．２６ ，

表３不同粒径颗粒物的质量浓度及去除率

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

∞蚰柏 ∞ｍ ０

述

删啷｛

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 机组

图２除尘前、后烟气中各粒径颗粒物质量分散情况

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

表４除尘前、后颗粒物粒径分布情况

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

・

６４・

除尘后ＰＭ 和ＰＭ 。的质量分数分别上升到

８７．８５％和９２．Ｏ２ ，而ＰＭ 占ＰＭ 。的质量分数也

从除尘前的４．８６ 迅速上升到除尘后的９５．３１ 。

３ 机组除尘前烟气中的ＰＭ 和ＰＭ 。占ＴＳＰ的质

量分数分别为３．７４ 和３２．２７ ，除尘后ＰＭ ． 和

ＰＭ 。的质量分数分别上升到９０．５１ 和９４．１０ ，

ＰＭ 占ＰＭ 。的质量分数也从除尘前的１１．５９ 迅

速上升到除尘后的９６．２３ 。总体上来说，除尘前

烟气中以大粒径颗粒物为主，小粒径颗粒物含量相

对较低，静电除尘器可以高效捕集这些大粒径颗粒

物。因此，除尘后烟气中小粒径颗粒物所占比例迅

速增加，燃煤电厂排放的烟气中颗粒物以ＰＭ ．

为主。

４ 结 论

除尘前烟气中以大粒径颗粒物为主，小粒径颗

粒物含量相对较低，ｌ 机组除尘前烟气中ｄ 。＞

１１．３８肚ｍ的颗粒物占到总颗粒物的５１．８０ ，ｄ 。为

１．０１ Ｆｍ的颗粒物仅占０．６５ ；３ 机组除尘前烟气

中ｄ 。＞¨．３８ Ｆｍ的颗粒物占到总颗粒物的

６７．８１ ，ｄ 。为１．０１ ｍ的颗粒物仅占１．０５ 。静

电除尘器可高效去除大粒径颗粒物，对小粒径颗粒

物去除率较低。２台机组的静电除尘器对ｄ 。≥

３．５６“ｍ的颗粒物的去除率均达到９９．９９ ，颗粒

物的去除率随着其粒径的减小逐渐下降；１ 、３ 机

组的静电除尘器对ｄ 。为１．０１ ｍ的颗粒物的去除

率分别下降到９２．７５ 、９５．６９ 。除尘后烟气中

ＰＭ 和ＰＭ 。所占比例迅速增加，燃煤电厂排放的

烟气中颗粒物以ＰＭ 为主。

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编辑：丁 怀 （修改稿收到日期：２０１０—０４—１３）

（上接第３９页）

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编辑：卜岩枫 （修改稿收到日期：２０１０—０４—１２）

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