.燃煤煙氣超低排放技術開發(fā)及標準探討

1、燃煤煙氣超低排放技術開發(fā)及標準探討2. 效益分析效益分析u 減排量：實際減排的總絕對量不大；減排量：實際減排的總絕對量不大；u 環(huán)境質量分析：因減排的總的絕對量不大，超低環(huán)境質量分析：因減排的總的絕對量不大，超低排放對環(huán)境質量影響的分擔率要遠遠小于排放量的排放對環(huán)境質量影響的分擔率要遠遠小于排放量的分擔率，對環(huán)境質量改善的作用相對較??；分擔率，對環(huán)境質量改善的作用相對較??；u CO2排放：預計每年因超低排放改造，僅脫硫脫排放：預計每年因超低排放改造，僅脫硫脫硝兩項增加硝兩項增加CO2排放約排放約2380萬噸未考慮改造用的萬噸未考慮改造用的鋼材、催化劑等生產及物料運輸過程的鋼材、催化劑等生產及物

2、料運輸過程的CO2排放排放。u燃煤煙氣超低排放技術探討燃煤煙氣超低排放技術探討3. 經濟分析經濟分析 1單位發(fā)電量增加本錢單位發(fā)電量增加本錢按按20年運行周期，在現有環(huán)保電價根底上，實現超低年運行周期，在現有環(huán)保電價根底上，實現超低排放排放機組機組 （MWMW）單位發(fā)電量增加成本單位發(fā)電量增加成本 （分（分/KWh/KWh）3001.476001.0810000.82 雖然從起，超低排放電價補貼雖然從起，超低排放電價補貼1分分/KWh。但由于補償標。但由于補償標準將逐年降低，從長遠看，不斷提高的環(huán)保本錢將有業(yè)主承準將逐年降低，從長遠看，不斷提高的環(huán)保本錢將有業(yè)主承擔。擔。u燃煤煙氣超低排放技術

3、探討燃煤煙氣超低排放技術探討3. 經濟分析經濟分析 2單位污染物控制本錢單位污染物控制本錢SO2 NOX備注備注全社會平均成本（元/kg）1.26按指定排污收費標準測算北京（元/kg）10天津（元/kg）6.38.5SO2：超低排放削減增量的本錢是改造前本錢的近：超低排放削減增量的本錢是改造前本錢的近20倍倍煙塵：濕式電除塵器控制本錢是前端除塵器控制本錢的千倍煙塵：濕式電除塵器控制本錢是前端除塵器控制本錢的千倍u燃煤煙氣超低排放技術探討燃煤煙氣超低排放技術探討u燃煤煙氣超低排放技術探討燃煤煙氣超低排放技術探討 依法性問題：缺乏法律方面保障；一些技術依法性問題：缺乏法律方面保障；一些技術性問題尚

4、未清楚如氨逃逸、性問題尚未清楚如氨逃逸、SO3產生量增加產生量增加、廢棄催化劑處理、廢棄催化劑處理 監(jiān)管問題：監(jiān)測方法低濃度監(jiān)測的精準性監(jiān)管問題：監(jiān)測方法低濃度監(jiān)測的精準性 技術層面問題：無技術創(chuàng)新技術層面問題：無技術創(chuàng)新 超低排放與其他方面的協調性問題：如何統(tǒng)超低排放與其他方面的協調性問題：如何統(tǒng)籌超低排放與節(jié)能、減碳、節(jié)水以及其它常規(guī)籌超低排放與節(jié)能、減碳、節(jié)水以及其它常規(guī)污染物控制間的關系污染物控制間的關系 經濟型問題：改造本錢高，尤其是現有機組經濟型問題：改造本錢高，尤其是現有機組的超低改造的超低改造u 燃煤煙氣超低排放技術探討燃煤煙氣超低排放技術探討 開展超低排放綜合效果的系統(tǒng)研究與

5、評開展超低排放綜合效果的系統(tǒng)研究與評估估 適時修訂適時修訂?火電廠大氣污染物排放標準火電廠大氣污染物排放標準? 有序推進超低排放改造有序推進超低排放改造 提前部署超低排放技術研發(fā)提前部署超低排放技術研發(fā)GB13223-2021大氣污染物排大氣污染物排放標準最嚴格排放標準放標準最嚴格排放標準大氣污染物超低排放標準大氣污染物超低排放標準燃煤鍋爐重點地區(qū)燃煤鍋爐重點地區(qū)煙塵煙塵 20mg/m3SO2 50mg/m3NOX(以以NO2計計) 100mg/m3汞及其化合物汞及其化合物 0.03mg/m3燃煤機組重點地區(qū)燃煤機組重點地區(qū)煙塵煙塵 5mg/m3SO2 35mg/m3NOX(以以NO2計計)

6、50mg/m3u燃煤煙氣污染物排放標準燃煤煙氣污染物排放標準 大氣污染物排放標準制定大氣污染物排放標準制定的的初衷并非是治理霧霾，初衷并非是治理霧霾，而是治理環(huán)境空氣質而是治理環(huán)境空氣質量量標準中限定的三種常規(guī)污染物標準中限定的三種常規(guī)污染物煙塵、二氧化硫煙塵、二氧化硫和和氮氧化物，氮氧化物，它們是霧霾污染物的主它們是霧霾污染物的主要成分，要成分，與霧霾關系密切。從總體與霧霾關系密切。從總體來來看，看，燃煤電燃煤電廠煙塵廠煙塵、二氧化硫、氮氧化物三種常規(guī)污染物、二氧化硫、氮氧化物三種常規(guī)污染物的的排放已不是影排放已不是影響環(huán)境質量和霧霾形成的主要原因。響環(huán)境質量和霧霾形成的主要原因。u燃煤煙氣

7、污染物排放標準燃煤煙氣污染物排放標準國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程圖如下：國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程圖如下：國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程示意圖國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程示意圖u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 石灰石石灰石-石膏法脫硫數據表石膏法脫硫數據表機組機組2300MW年運行時間年運行時間/h6000耗水量耗水量/kt年年-1825耗電量耗電量/MWh年年-137500CO2排放量排放量/SO20.72石膏堆砌量石膏堆砌量/SO22.7現有超低排放技術的濕法脫硫數據如下表：現有超低排放技術的濕法脫硫數據如下表：u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技

8、術探討濕法脫硫方法存在的主要問題如下：濕法脫硫方法存在的主要問題如下：1固定資產投資大：濕法脫硫裝置固定資產投資大；固定資產投資大：濕法脫硫裝置固定資產投資大；2運行費用高：從上表可知，運行費用高：從上表可知，2300MW的機組的的機組的年耗電量高達年耗電量高達37500 MWh，相當于燃燒，相當于燃燒4614噸標準煤。噸標準煤。 3耗水量大：年運行耗水量大：年運行6000小時年水耗近小時年水耗近82.5萬噸水，萬噸水，每小時消耗每小時消耗137.5噸水，也就是向大氣中排放大量的廢氣。噸水，也就是向大氣中排放大量的廢氣。 4脫硫廢水難于處理，脫硫產物石膏難以有效利用，脫硫廢水難于處理，脫硫產物

9、石膏難以有效利用，作為固體廢物堆埋，浪費大量的硫資源。作為固體廢物堆埋，浪費大量的硫資源。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 濕法脫硫之后加裝的濕式電除塵雖然能夠去除煙氣濕法脫硫之后加裝的濕式電除塵雖然能夠去除煙氣中的局部石膏顆粒，但存在下述問題：中的局部石膏顆粒，但存在下述問題： 1增加了濕煙氣中的水霧含量，使煙囪冒增加了濕煙氣中的水霧含量，使煙囪冒“白煙白煙的現象更加嚴重；的現象更加嚴重； 2設備運行能耗設備運行能耗(含阻力能耗含阻力能耗)增大約增大約1000-1200kw； 3相比減排效果，濕電除塵器的運行本錢過高

10、相比減排效果，濕電除塵器的運行本錢過高超過超過1500元元/h。 以以260萬千瓦機組除塵改造為例，僅設備投資約萬千瓦機組除塵改造為例，僅設備投資約7000萬元或更高，年運行費用增加萬元或更高，年運行費用增加500萬元以上。萬元以上。 燃煤電廠鍋爐燃煤電廠鍋爐超低排放技術中超低排放技術中90%90%以上采用以上采用濕法脫濕法脫硫，脫硫之后的煙氣溫度在硫，脫硫之后的煙氣溫度在30-5030-50，濕度在濕度在100200100200g/Nm3，而我國大氣的平均濕度僅為而我國大氣的平均濕度僅為9 9g/Nm3，鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的1010倍以上倍

11、以上。 總量上看，按燃燒總量上看，按燃燒1 1噸煤噸煤，濕法脫硫煙氣帶出濕法脫硫煙氣帶出1 1噸水噸水汽汽估算，我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放估算，我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放近近4040億噸的水億噸的水汽汽。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 在現有超低排放技術中，濕法脫硫煙氣中水汽在現有超低排放技術中，濕法脫硫煙氣中水汽的排放量是二氧化硫排放量的的排放量是二氧化硫排放量的28005600倍，倍， 因此，超低排放標準中因此，超低排放標準中SO2等排放指標是否能等排放指標是否能夠真正代表燃煤煙氣污染物的

12、排放量值得商榷？夠真正代表燃煤煙氣污染物的排放量值得商榷？ 100200/0.035=28005600 在室內加濕器中分別參加純潔水、礦泉水和自來在室內加濕器中分別參加純潔水、礦泉水和自來水，監(jiān)測空氣污染情況，實驗結果如下：水，監(jiān)測空氣污染情況，實驗結果如下： 純潔水，純潔水，PM2.5值，值，20微克微克/米米3礦泉水，礦泉水，PM2.5值，值，30微克微克/米米3自來水，自來水，PM2.5值，值，340微克微克/米米3 空氣質量參考指數標準：空氣質量參考指數標準：PM2.5值，值，050微克微克/米米3 ，空氣質量一級，空氣質量一級PM2.5值，值，51100微克微克/米米3 ，空氣質量二

13、級，空氣質量二級PM2.5值，大于值，大于300微克微克/米米3 ，重度污染，重度污染u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 在家庭房間中使用添加自來水的加濕器，在家庭房間中使用添加自來水的加濕器，3歲兒童咳歲兒童咳嗽不僅沒有改善，反而愈加嚴重，咳嗽持續(xù)半個月，到嗽不僅沒有改善，反而愈加嚴重，咳嗽持續(xù)半個月，到醫(yī)院檢查，被醫(yī)生診斷為醫(yī)院檢查，被醫(yī)生診斷為“加濕器肺炎。加濕器肺炎。 燃煤煙氣濕法脫硫過程與使用加濕器相似，顯然脫燃煤煙氣濕法脫硫過程與使用加濕器相似，顯然脫硫液中的成分更加復雜，煙氣中的水汽成分也比自來水硫液中的成分更加復雜，煙氣中的水汽成分也比自來水更加復雜，雖然利

14、用濕法電除塵除去一局部較大的顆粒更加復雜，雖然利用濕法電除塵除去一局部較大的顆粒物，但對于較小的顆粒及水溶性物質無能為力。因此，物，但對于較小的顆粒及水溶性物質無能為力。因此， 濕法脫硫煙氣中水汽帶來的空氣污染濕法脫硫煙氣中水汽帶來的空氣污染PM2.5、PM10應該引起人們的高度重視。應該引起人們的高度重視。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討u 高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術 針對現有脫硫脫硝方法及超低排放技針對現有脫硫脫硝方法及超低排放技術存在的缺點，我們開發(fā)了一種固定資術存在的缺點，我們開發(fā)了一種固定資產投資少、運行維護本錢低、能耗水耗產投資少、運行維

15、護本錢低、能耗水耗少、產物可資源利用的高效氣相煙氣脫少、產物可資源利用的高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術。硫脫硝超低排放技術。 該技術可以克服現有超低排放技術固該技術可以克服現有超低排放技術固定資產投資高、運行維護費用高、廢氣定資產投資高、運行維護費用高、廢氣排放量大、操作復雜等問題。排放量大、操作復雜等問題。工藝路線如以下圖所示：工藝路線如以下圖所示：圖圖. 高效氣相脫硫脫硝超低排放新技術示意圖高效氣相脫硫脫硝超低排放新技術示意圖u 高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術圖圖. 220t/h循環(huán)循環(huán)流流化床鍋爐脫硝結果化床鍋爐脫硝結果高效氣相煙氣脫硝技術在電廠的應用高效氣相煙氣脫硝

16、技術在電廠的應用u 高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術 高效氣相煙氣脫硫技術已在電廠進行了現場試驗，高效氣相煙氣脫硫技術已在電廠進行了現場試驗，鍋爐類型為鍋爐類型為170t/h煤粉爐，煙氣量為煤粉爐，煙氣量為3105 Nm3/h。圖圖. 高效氣相脫硫技術在電廠的脫硫結果高效氣相脫硫技術在電廠的脫硫結果u 高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術 從上述結果得出，高效氣相脫硫劑將煙氣中的從上述結果得出，高效氣相脫硫劑將煙氣中的SO2從從4000 mg/Nm3脫除至脫除至35 mg/Nm3以下，脫除率以下，脫除率高達高達99.1%以上，能夠滿足環(huán)保部對以上，能夠滿足環(huán)保部對S

17、O2控制在控制在50 mg/Nm3以下的超低排放要求。以下的超低排放要求。u 高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫技術高效氣相煙氣脫硫技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術特點高效氣相煙氣脫硫脫硝技術特點 1脫硫脫硝除塵設備投資大幅度降低脫硫脫硝除塵設備投資大幅度降低 與國內正在開發(fā)的脫硫脫硝超低排放裝置相比，固與國內正在開發(fā)的脫硫脫硝超低排放裝置相比，固定資產投入可降低定資產投入可降低80%以上；以上； 2運行能耗大為降低運行能耗大為降低 該技術不需要大量脫硫漿液的循環(huán)，使煙氣沿程阻該技術不需要大量脫硫漿液的循環(huán)，使煙氣沿程阻力大為降低，從而使煙氣處理系統(tǒng)的能耗大為降低；力

18、大為降低，從而使煙氣處理系統(tǒng)的能耗大為降低； 3運行水耗幾乎為零運行水耗幾乎為零 不向煙氣處理系統(tǒng)中加水，使煙氣帶出的水量大為不向煙氣處理系統(tǒng)中加水，使煙氣帶出的水量大為降低，形成霧霾的可能性也大為降低。降低，形成霧霾的可能性也大為降低。 4脫硫脫硝除塵效率高脫硫脫硝除塵效率高 脫硫脫硝效率高，脫硫脫硝效率高，SO2排放濃度小于排放濃度小于35mg/Nm3、NOx 小于小于50mg/m3。 5煙氣處理系統(tǒng)平安性高煙氣處理系統(tǒng)平安性高 該技術使用的脫硫劑和脫硝劑都是固該技術使用的脫硫劑和脫硝劑都是固體粉末，防止使用氨水、液氨帶來的平體粉末，防止使用氨水、液氨帶來的平安隱患。安隱患。高效氣相煙氣脫

19、硫脫硝技術特點高效氣相煙氣脫硫脫硝技術特點 新型氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術新型氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術具有創(chuàng)新的理論根底，是脫硫脫硝煙氣具有創(chuàng)新的理論根底，是脫硫脫硝煙氣處理技術的一次革命。處理技術的一次革命。 該技術可根據電廠、水泥廠及其他該技術可根據電廠、水泥廠及其他高溫煙氣需要處理的廠家要求，分別使高溫煙氣需要處理的廠家要求，分別使用或局部使用，特別適合于電廠的脫硫用或局部使用，特別適合于電廠的脫硫脫硝改造和未預留脫硫脫硝改造空間的脫硝改造和未預留脫硫脫硝改造空間的老電廠。老電廠。u高效氣相煙氣脫硫脫硝技術高效氣相煙氣脫硫脫硝技術u化石燃料環(huán)境友好工業(yè)路線開發(fā)化石燃料環(huán)境友好工業(yè)路

20、線開發(fā)綠色能源快速開展受限綠色能源快速開展受限 本錢、環(huán)境、不確定因素本錢、環(huán)境、不確定因素現有工業(yè)節(jié)能減排有限現有工業(yè)節(jié)能減排有限 例如：噸電解鋁耗電不小于例如：噸電解鋁耗電不小于1300013000度度因此，開發(fā)新的低碳工業(yè)路線因此，開發(fā)新的低碳工業(yè)路線化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā)化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā) 傳統(tǒng)能源利用方式有兩大傳統(tǒng)能源利用方式有兩大缺點：缺點： 一是一是化石化石燃料中的化學能必需燃料中的化學能必需先先轉變成熱能轉變成熱能再再轉轉變成機械能或電能，受卡諾循環(huán)及材料的限制，在機變成機械能或電能，受卡諾循環(huán)及材料的限制，在機端所獲得的端所獲得的能量能量效率只有效率只有3

21、335%； 二是傳統(tǒng)能源利用方式給人類生活環(huán)境造成了巨二是傳統(tǒng)能源利用方式給人類生活環(huán)境造成了巨量的廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。量的廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。 多年來人們一直努力尋找既有較高能源利用效率多年來人們一直努力尋找既有較高能源利用效率又不污染環(huán)境的能源利用方式又不污染環(huán)境的能源利用方式?；剂檄h(huán)境友好的能源路線開發(fā)化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā) 將化石燃料碳氫化合物在一定工藝條件轉化為將化石燃料碳氫化合物在一定工藝條件轉化為CO2和和H2，將，將H2利用燃料電池發(fā)電；利用燃料電池發(fā)電； CO2進行封存利用進行封存利用CCUS，被認為是化石燃料對環(huán)境友好的能源路線：

22、，被認為是化石燃料對環(huán)境友好的能源路線：圖圖1.化石燃料環(huán)境友好能源路線示意圖化石燃料環(huán)境友好能源路線示意圖u化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā)化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā) 氫燃料電池發(fā)電是具有能源革命意義的新一氫燃料電池發(fā)電是具有能源革命意義的新一代能源動力系統(tǒng)，是一種可持續(xù)開展的能源，其能代能源動力系統(tǒng)，是一種可持續(xù)開展的能源，其能量轉換率可達量轉換率可達6080，使用效率是普通內燃，使用效率是普通內燃機的機的23倍。倍。 另外它還具有排氣干凈、噪音低、環(huán)境污染小、另外它還具有排氣干凈、噪音低、環(huán)境污染小、可靠性強及維修性好等優(yōu)點。對于解決可靠性強及維修性好等優(yōu)點。對于解決“能源短缺能源短缺和和“環(huán)境污染這兩大世界難題有重要意義環(huán)境污染這兩大世界難題有重要意義 。u化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā)化石燃料環(huán)境友好的能源路線開發(fā) 因此，我們提出了利用一局部因此，我們提出了利用一局部H2與與N2反響成反響成NH3， NH3與與CO2在一定工藝過程條件下得到在一定工藝過程條件下得到CO2含量最高的穩(wěn)含量最高的穩(wěn)定固體產品三嗪醇，剩余的定固體產品三嗪醇，剩余的H2再去發(fā)電：再去發(fā)電：圖圖2. 2