学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

北京某燃煤电厂颗粒物的排放特征与环境影响研究

作　者: 赵珂
导　师: 刘国
学　校: 成都理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 燃煤电厂颗粒物粒径分布排放因子化学组成环境影响
分类号: X773
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 126次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

燃煤电厂排放的大气颗粒物是我国大气污染的主要来源,尤以燃煤过程中产生的可吸入颗粒物(PMlo)排放最为突出,不仅危害人体健康,降低大气能见度,且能长时间存在于大气中,通过长距离传输影响区域空气质量。但目前以燃煤电厂作为研究对象,通过现场实测对其排放的颗粒物进行浓度测量及粒径分布、化学成分等排放特征分析的研究比较薄弱,缺乏相应数据。因此,开展燃煤电厂颗粒物排放特征的研究并分析其排放对区域环境的影响,对进一步研究燃煤颗粒物的形成机理、排放控制及污染扩散规律具有重要的科学和实际意义。该研究选取产能规模和污染控制设施都比较典型的北京某燃煤电厂作为研究对象,开展现场测试,测试内容包括：应用低压撞击器(LPI)采集燃煤电厂锅炉除尘前后、脱硫后的烟尘和分粒径可吸入颗粒物样品,通过实验室称重并分析其OC、EC、水溶性离子和无机元素等化学组成,获得烟尘排放浓度、颗粒物质量浓度粒径分布特征和颗粒物化学组成粒径分布特征,建立分粒径颗粒物排放因子。根据以上研究结果,运用AERMOD大气扩散模型对燃煤电厂大气颗粒物污染扩散进行模拟,分析此点源对区域环境的浓度贡献及环境影响。得到以下研究结果：(1)研究表明,实测燃煤电厂锅炉脱硫后烟尘、PM10、PM2.5、PM1的排放浓度均低于国标规定的排放标准限值,可见静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)能较好地满足燃煤电厂颗粒物的排放控制要求。TSP、PM10、PM2.5和PM1的分级脱除效率结果显示,静电除尘效率和总除尘效率均呈现出随颗粒物粒径的减小而降低的趋势。且静电除尘器对PM10不同粒径的去除效率呈“V”字形变化规律,即：除尘效率在粒径小于0.1gm范围内随粒径增加而逐渐下降,在粒径大于1μm范围内随粒径增加明显上升,粒径在0.1-1μm左右时相对最低,这主要是由于除尘机理不同所致。(2)燃煤锅炉除尘前、后和脱硫后各点位PM1o的质量浓度粒径分布均呈双峰分布,除尘前峰值分别在0.1μm和4μm左右,除尘后和脱硫后峰值分别在0.1μm和2.5μm左右。亚微米区(0.01～1μm)峰值不明显说明聚结、破碎过程是颗粒物形成的主要机制。燃煤锅炉排放的PM2.5占PM10的质量分数由除尘前的42.93%上升到脱硫后的80.11%,可见燃煤电厂排放的颗粒物主要以PM2.5为主。同时,通过对不同粒径颗粒物排放强度的计算,建立了TSP、PM10、PM2.5单位燃煤量排放因子和单位发电量排放因子,为研究我国燃煤电厂大气颗粒物的排放积累了必要的基础数据。(3)燃煤锅炉脱硫后排放PM10化学成分分析表明：主要化学组分以Ca、 Si、Al、Fe、S等无机元素、Ca2+、SO42-、NO3-等水溶性阴阳离子和含碳组分为主,碳组分主要以有机碳(OC)形式存在,其中Ca, Si、Ca2+、SO42-、OC占PM1o中各组分的比例达74.44%。PM2.5和PM1o中相同化学组分浓度的比值基本都在70%以上,表明所分析化学组分相对更多地富集在细颗粒上。在粒径分布特征方面,次量元素的质量粒径分布均呈双峰分布,峰值在1μm～4μm粒径范围之间,痕量元素u, Zn, Pb在粒径1μm～2.5μm间出现明显的峰值,而中强度挥发性元素As则在粒径1μm以下亦出现峰值。水溶性离子的质量粒径分布在亚微米区基本上都有出峰,粗颗粒区的峰值基本在1μm～2.5μm粒径范围之间,说明气相反应和颗粒碰撞、破碎对水溶性离子的形成均发挥一定作用。(4)通过上述研究,获得了燃煤电厂锅炉大气颗粒物排放特征及源强信息,并运用AERMOD大气扩散模型对燃煤电厂大气颗粒物污染排放进行模拟分析,得出此点源的小时平均和日平均的最大地面浓度,出现时间和位置,以及对关心点的浓度贡献值。通过扩散预测可知,高架点源TSP、PM10、PM2.5排放对周围区域环境空气质量的贡献较小,说明燃煤电厂排放的颗粒物经过污染控制设施后排入大气,由于大气的扩散稀释和远距离传输,已大幅减小了其对区域周围环境的影响。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章引言  11-22
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 大气颗粒物的污染现状  11-12
    1.1.2 燃煤排放对大气颗粒物污染的贡献  12-13
    1.1.3 燃煤电厂颗粒物的污染排放  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-19
    1.2.1 颗粒物粒径分布特征研究现状  14-16
    1.2.2 颗粒物化学组成分布特征研究现状  16-17
    1.2.3 颗粒物的环境效应  17-19
    1.2.4 存在的问题  19
  1.3 研究目的与意义  19-20
  1.4 研究内容和技术路线  20-22
    1.4.1 研究内容  20-21
    1.4.2 技术路线  21-22
第2章采样测试系统和分析方法  22-30
  2.1 测试概述  22
    2.1.1 测试对象  22
    2.1.2 测试项目  22
  2.2 采样点位和测试频次  22-23
    2.2.1 采样点设置  22-23
    2.2.2 采样测试频次  23
  2.3 实验仪器和材料  23-26
    2.3.1 实验仪器  23-26
    2.3.2 实验材料  26
  2.4 采样测试和分析方法  26-28
    2.4.1 颗粒物排放浓度测试  26-27
    2.4.2 颗粒物无机元素分析  27
    2.4.3 颗粒物水溶性离子分析  27-28
    2.4.4 颗粒物OC、EC分析  28
  2.5 采样及分析的质量保证与控制QA/QC  28-30
第3章燃煤电厂颗粒物粒径分布特征研究  30-41
  3.1 烟尘排放浓度及排放量  30-32
  3.2 可吸入颗粒物粒径分布特征  32-36
    3.2.1 可吸入颗粒物质量浓度粒径分布  32-35
    3.2.2 可吸入颗粒物含量分布  35-36
  3.3 颗粒物分级脱除效率  36-38
  3.4 分粒径颗粒物排放因子  38-39
  3.5 本章小结  39-41
第4章燃煤电厂颗粒物化学组成粒径分布特征研究  41-50
  4.1 无机元素分析  41-44
  4.2 水溶性离子分析  44-45
  4.3 碳组分(OC、EC)分析  45-46
  4.4 颗粒物化学组分粒径分布特征  46-47
  4.5 PM_(10)各粒径化学组分分布  47-49
  4.6 本章小结  49-50
第5章燃煤电厂大气颗粒物环境影响研究  50-68
  5.1 大气扩散模型简介  50-51
    5.1.1 SCREEN3估算模型  50
    5.1.2 AERMOD模型  50-51
  5.2 扩散模型的选择及相关参数的确定  51-56
    5.2.1 扩散模型的选择  51-52
    5.2.2 评价流程和内容  52-53
    5.2.3 地形参数的设置  53-55
    5.2.4 气象数据的处理  55-56
  5.3 燃煤电厂大气颗粒物排放对环境的影响  56-67
    5.3.1 最大小时浓度分析  57-61
    5.3.2 最大日均浓度分析  61-67
  5.4 本章小结  67-68
结论与建议  68-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
攻读学位期间取得学术成果  76

北京某燃煤电厂颗粒物的排放特征与环境影响研究

内容摘要

全文目录

相似论文