典型燃煤电厂烟气系统中PM2.5变化规律及排放特征研究

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1、典型燃煤电厂烟气系统中PM2.5变化规律及排放特征研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：李振指导教师：段雷教授二○一七年十月CharacterizationofPM2.5emissionsfromconventionalcoalfiredpowerplantsduringfluegascleaningprocessesDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementf

2、orthedegreeofDoctorofPhilosophyinEnvironmentalScienceandEngineeringbyLiZhenDissertationSupervisor:ProfessorDuanLeiOctober,2017目录摘要燃煤电厂是我国PM2.5污染的主要贡献源之一。随着大气污染物排放法规的加严，燃煤电厂通过大规模安装烟气脱硫和脱硝设施并对除尘设备进行升级改造，以降低各种相关污染物的排放。在烟气净化过程中，PM2.5的理化特性也会产生变化。研究烟气系统中PM2.5理化特征的变化

3、规律并揭示相关的影响因素，对于认识燃煤电厂PM2.5的排放特征和进一步控制PM2.5排放具有重要意义，并为改善空气质量提供科学依据。论文选取国内多座配备典型烟气净化设施的燃煤电厂开展测试，获得了脱硝、除尘和脱硫设施前后PM2.5的粒径分布和离子组成特征，阐述了经过烟气净化装置后PM2.5理化特性的变化规律。选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统在显著降低电厂NOX排放同时，还可降低烟气中PM2.5的浓度。但如果喷氨量过高（出现氨逃逸），形成的铵盐副产物会增加小粒径颗粒物（PM1）的生成量，铵根离子在PM2.5中的占比

4、也相应升高。论文通过测试不同烟气温度下低低温除尘技术对PM2.5的捕集效率，探讨了其最佳运行条件。发现烟气的低低温除尘技术能显著提高PM2.5的去除效率，但同时改变了PM2.5的离子组成特征。石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置在高效去除SO2的同时，还可以去除一部分烟气中的颗粒物。在除雾器运行效果不理想时，烟气对脱硫浆液的夹带会显著改变PM2.5中小粒径颗粒物的占比和水溶性离子的含量。论文探讨了燃煤电厂烟气在经过净化设施后PM2.5理化特性发生变化的原因。烟气中二氧化硫由脱硝催化剂氧化形成的三氧化硫可与过量的氨气反应生成

5、硫酸氢铵和硫酸铵，这些铵盐副产物可解释喷氨量过高时，小粒径颗粒物的生成和PM2.5中铵根离子占比的变化。低低温电除尘器通过降低烟气温度，使烟气中一些可凝结成分由气相转为颗粒相，改变了颗粒物的比电阻，并因为烟气流速降低，增加了烟气在除尘单元的停留时间，实现了PM2.5的高效捕集，同时也改变了颗粒物的离子组成。脱硫浆液夹带和脱硫系统内一些组分的气—液、气—固再分配可解释脱硫后PM2.5水溶性离子含量的变化。当脱硫入口烟气中颗粒物浓度较高时，脱硫浆液夹带生成的颗粒物可忽略不计。超低排放除尘控制技术的推广显著降低了脱硫入口

6、颗粒物的浓度，相比之下，脱硫浆液夹带对烟气PM2.5的贡献率变得不可忽视。关键词：燃煤电厂；PM2.5排放特征；选择性催化还原；烟气脱硫；水溶性离子。I目录AbstractAsoneoftheimportantemissionsourcesoffineparticulatematter(PM2.5),coal-firedpowerplants(CFPPs)havebeenwidelyequippedwithfluegasdesulfurization(FGD)anddenitrificationinstallati

7、onstoreducetheemissionsofSO2andNOX,respectively,andtheexistingelectrostaticprecipitators(ESPs)willberetrofittedtofurtherreducePM2.5emissions.However,changesinthechemicalcompositionandphysicalpropertiesofPM2.5havebeenobservedduringtheprocessesoftheseemissioncon

8、trolfacilities.Therefore,investigationsonthePM2.5emissioncharacteristicsofconventionalCFPPsaswellastheimpactmechanismbytheemissioncontrolfacilitiesareofgreatimportanceforemissionco