固定源稀釋采樣出現(xiàn)PM2.5倒掛情況的分析

【資料簡(jiǎn)介】

               固定源稀釋采樣出現(xiàn)PM2.5倒掛情況的分析
                     （正大環(huán)保 宋偉）
  背景：我國是燃煤大國，目前我國二氧化硫排放量已居世界*位，其中50%以上二氧化硫是燃煤電廠排放的。所以，控制二氧化硫排放是重中之重。煙氣脫硫是目前上廣泛采用的控制二氧化硫的成熟技術(shù)，其中半干法煙氣脫硫工藝在電廠煙氣脫硫裝置中占到20%～30%。該工藝的核心是將燃煤煙氣絕熱增濕，以促進(jìn)氫氧化鈣與二氧化硫反應(yīng)的進(jìn)行。其衡量指標(biāo)之一為煙氣相對(duì)濕度。煙氣濕度大,煙氣脫硫效果好，所以我國燃煤電廠或者其他燃煤固定污染源的排放特點(diǎn)就是：濕度大、腐蝕性強(qiáng)。
  2013年以來，霧霾的影響范圍已波及中國大部分省市，京津冀三地的霧霾指數(shù)更是屢次爆表，危害著人們的健康。如何有效治理霧霾成為百姓和政府都非常關(guān)心的事。“大氣顆粒物解析可以找到罪魁禍?zhǔn)?，為大氣顆粒物污染防治指明方向，使我們明白該對(duì)哪種源采取措施。而針對(duì)不同地區(qū)的不同顆粒物構(gòu)成，這些措施也應(yīng)有所區(qū)別。”國家環(huán)境保護(hù)城市環(huán)境顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授馮銀廠說。同時(shí)，針對(duì)不同的污染源采取不同的采樣方法，也成了一個(gè)關(guān)鍵性問題。
  稀釋采樣法：在20世紀(jì)80~90年代美國的研究者開發(fā)了煙氣稀釋通道采樣方法。20世紀(jì)80年代中期以前稀釋采樣方法關(guān)注于燃燒源排放顆粒物的質(zhì)量濃度，而后考慮到顆粒物的健康效應(yīng)，才關(guān)注燃燒源排放顆粒物的粒徑和化學(xué)組成。隨著環(huán)境空氣顆粒物來源解析研究興起，為構(gòu)建更加真實(shí)的固定源排放顆粒物源譜，愈來愈多的科學(xué)家采用稀釋通道采樣方法采集固定源顆粒物樣品。
  稀釋采樣方法的主要裝置稱為稀釋通道，是該方法zui關(guān)鍵的部分。稀釋通道主要的參數(shù)包括稀釋比、停留時(shí)間和混合段雷諾數(shù)。稀釋通道原理相對(duì)簡(jiǎn)單。各國學(xué)者根據(jù)需要設(shè)計(jì)了各種各樣的稀釋通道，如正壓稀釋、負(fù)壓稀釋。為了保證煙氣與稀釋氣充分混合，稀釋通道多采用湍流混合方式。稀釋過程是揮發(fā)和半揮發(fā)物質(zhì)與顆粒物以及顆粒物與顆粒物相互作用的動(dòng)力學(xué)過程，包括成核、凝結(jié)和聚并，須有足夠的停留時(shí)間才能保證顆粒物粒徑分布達(dá)到穩(wěn)定。
  目前國內(nèi)尚無關(guān)于固定源稀釋通道采樣方法的標(biāo)準(zhǔn)方法。國外標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國EPA經(jīng)過多年的探索，以England設(shè)計(jì)的便攜式稀釋通道為原型提出的（如下圖所示），提出了稀釋采樣法的標(biāo)準(zhǔn)，分別為ISO25597:2013、EPA Method CTM-039。
  其中ISO方法利用PM2.5-PM10兩級(jí)旋風(fēng)采樣器去除煙氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑大于2.5 μm的顆粒物，然后稀釋冷凝之后用一個(gè)旋風(fēng)采樣器去除空氣動(dòng)力學(xué)直徑大于2.5 μm的顆粒物，然后用濾膜采集zui后稱重。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地規(guī)定了稀釋通道的參數(shù)稀釋比應(yīng)大于等于20:1，停留時(shí)間應(yīng)不小于，10 s，稀釋后濾膜處的溫度小于等于42 ℃，相對(duì)濕度小于70 %。
  行業(yè)共性問題：針對(duì)國內(nèi)目前采用稀釋通道采樣過程中PM2.5倒掛的情況綜合分析有以下幾點(diǎn)：
    （前提：撞擊式切割器/旋風(fēng)式切割器通道流量在采樣過程中運(yùn)行穩(wěn)定，氣密性良好，除此之外分析如下）
1、我國燃煤鍋爐多采用半干法脫硫工藝，煙道內(nèi)部水汽大，含濕量高；
2、稀釋采樣技術(shù)需要模擬真實(shí)的自然環(huán)境，需要進(jìn)行自然冷卻，故采樣過程管路冷凝水多；
3、目前我國大部分燃煤鍋爐普遍實(shí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到采樣分析量需要采樣時(shí)間長(zhǎng)，加之高含濕量的環(huán)境下大顆粒損失量比較大；
4、基于我國國情，測(cè)試單位配合問題，現(xiàn)場(chǎng)很難按照ISO：25597:2013標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定執(zhí)行；
5、高含濕量情況下，有可能采集不到樣品；
  綜述：基于我國與國外固定源特點(diǎn)情況不一樣的特點(diǎn)，針對(duì)高含濕量的鍋爐，其解決辦法是如何更好地控制采樣過程中煙道內(nèi)部水蒸氣和高溫冷凝后的冷凝水，這也是稀釋采樣技術(shù)中普遍遇到的一個(gè)共性問題，該問題我司已經(jīng)實(shí)施具體的方案，后期將會(huì)提供更好的服務(wù)與解決辦法。