超低排放課件

燃煤電廠煙氣超低排放應(yīng)用研究HuazhongUniversity,Collegeof

ArchitectureandEnvironment目錄背景現(xiàn)狀積極意義問(wèn)題建議技術(shù)路線背景現(xiàn)狀2012年以來(lái)，中國(guó)東部地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)嚴(yán)重的灰霾天氣?；痣娦袠I(yè)產(chǎn)生的一次與二次PM2.5是重要的工業(yè)排放源，控制燃煤電廠排放的大氣污染物成為治理灰霾天氣的首要舉措。中國(guó)是世界第一煤炭消費(fèi)國(guó)，2012年我國(guó)火電行業(yè)排放二氧化硫883萬(wàn)噸、氮氧化物948萬(wàn)噸、煙塵151萬(wàn)噸，分別占全國(guó)總排放量的41.7％、40.6％、12.2％。國(guó)務(wù)院“節(jié)能減排十二五規(guī)劃”指出，要推進(jìn)電力行業(yè)脫硫脫硝及大氣中細(xì)顆粒污染物（PM2.5）治理，加大工業(yè)煙粉塵污染防治力度，對(duì)火電、鋼鐵、水泥等高排放行業(yè)以及燃煤工業(yè)鍋爐實(shí)施高效除塵改造；大力推行清潔生產(chǎn)，到2017年底重點(diǎn)行業(yè)主要大氣污染物排放濃度下降30％以上。進(jìn)入2014年7月，被稱為“史上最嚴(yán)”的中國(guó)火電大氣污染排放新標(biāo)準(zhǔn)開始執(zhí)行——《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2011）背景現(xiàn)狀超低排放——近零排放——趨零排放國(guó)內(nèi)外對(duì)燃煤電廠大氣污染物超低排放尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，我們認(rèn)為應(yīng)該以發(fā)展的眼光來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該結(jié)合不同時(shí)期、不同設(shè)備的生產(chǎn)制造水平和能力以及不同的外部因素來(lái)進(jìn)行定義。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)排放的情況，符合燃?xì)廨啓C(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)即可稱之為“超清潔”。當(dāng)然，隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備的更新升級(jí)，或許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，可以賦予“超清潔”排放更新的內(nèi)涵，最終達(dá)到“近零”排放的標(biāo)準(zhǔn)。定義：通過(guò)多污染物高效協(xié)同控制技術(shù)，使燃煤火電機(jī)組的大氣主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到天然氣燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)。各國(guó)污染物排放限值美國(guó)NOX：117mg/m3SO2：160mg/m3PM：22.5mg/m3背景現(xiàn)狀日本NOX：200mg/m3SO2：200mg/m3PM：50~100mg/m3歐盟NOX：200mg/m3SO2：200mg/m3PM：30mg/m3污染物項(xiàng)目舊標(biāo)準(zhǔn)GB13223—2003新標(biāo)準(zhǔn)GB13223—2011燃煤鍋爐特別排放限值天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值氮氧化物650mg/m3100mg/m3100mg/m350mg/m3二氧化硫400mg/m3200mg/m3（現(xiàn)有）100mg/m3（新建）50mg/m335mg/m3煙塵50mg/m330mg/m320mg/m35mg/m3超低排放有助于切實(shí)改善環(huán)境質(zhì)量。我國(guó)環(huán)境問(wèn)題的根源是排放量過(guò)大，二氧化硫、氮氧化物和煙粉塵，這三項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)排放量中，燃煤電廠排放占全國(guó)排放總量的1/3。有效降低燃煤電廠的排放水平，可以顯著減少這3項(xiàng)主要污染物的排放量，對(duì)改善環(huán)境質(zhì)量具有積極作用。。實(shí)施超低排放的意義積極意義超低排放有助于推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。工業(yè)企業(yè)是大氣和水污染物排放的主要源頭。超低排放低于標(biāo)準(zhǔn)限值，追求超低排放可以刺激企業(yè)加大在脫硫、脫硝和優(yōu)化燃燒等新技術(shù)上的研發(fā)，倒逼企業(yè)引入新技術(shù)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)設(shè)備，以更先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)污染物排放量的降低，不斷提升自身治理水平。有助于解決我國(guó)面臨的資源瓶頸問(wèn)題。許多城市將治理大氣污染的出路瞄準(zhǔn)“煤改氣”，但是往往受制于氣源不足的問(wèn)題。2013年中國(guó)天然氣的產(chǎn)量達(dá)到1210億立方米，消費(fèi)量卻達(dá)到1692億立方米。超低排放為燃煤企業(yè)的生存發(fā)展提供了一種新思路，也有助于緩解我國(guó)燃?xì)夤?yīng)壓力。積極意義國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、環(huán)保部等部門2014年9月12日聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》意旨在全國(guó)范圍內(nèi)推廣超低排放技術(shù)東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組的排放限值中部地區(qū)新建機(jī)組原則上接近或達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值鼓勵(lì)西部地區(qū)新建機(jī)組接近或達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值山西、浙江等地分別出臺(tái)扶持政策，通過(guò)電價(jià)補(bǔ)貼、改造獎(jiǎng)勵(lì)等舉措，進(jìn)一步推動(dòng)超低排放。在政策利好的情況下，一股超低排放的建設(shè)或改造風(fēng)，迅速?gòu)膹V東、江蘇、山東、山西、陜西和四川等地席卷全國(guó)，“星星之火”漸成“燎原”之勢(shì)。技術(shù)路線超低排放控制技術(shù)1、煙塵控制技術(shù)目標(biāo)限值：5mg/m3電除塵器配高頻電源＋濕式電除塵器（或）低低溫電除塵器控制技術(shù)1322、SO2控制技術(shù)目標(biāo)限值：35mg/m3選擇低硫優(yōu)質(zhì)煤+高效濕法脫硫技術(shù)3、NOX控制技術(shù)目標(biāo)限值：50mg/m3爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)+SCR煙氣脫硝技術(shù)技術(shù)路線電除塵器高頻電源：是一種利用高頻開關(guān)技術(shù)而形成的逆變式電源，其供電電流由一系列窄脈沖構(gòu)成?；诿}沖工作的高頻電源在提高除塵效率、節(jié)約能耗方面具有顯著效果。高頻電源工作在純直流方式下，可大大提高粉塵荷電量，從而提高除塵效率。煙塵排放控制技術(shù)目標(biāo)限值：5mg/m3電除塵器配高頻電源＋濕式電除塵器（或）低低溫電除塵器與工頻電源相比，采用高頻電源——降低煙塵排放40%~60%——可節(jié)約電耗40%～80％高頻電源是屬于恒流源性質(zhì)的電源，在電塵器出現(xiàn)放電擊穿時(shí)，電流近似保持不變，并且能在極短時(shí)間內(nèi)停止供電，從而減小火花功率，是目前各種除塵器電源中產(chǎn)生火花能量最小的電源，尤其適合在濕式電除塵器中應(yīng)用，可避免對(duì)濕式電除塵器中的陽(yáng)極燒蝕。技術(shù)路線WESP與DESP差別——清灰方式DESP——機(jī)械振打、聲波清灰等WESP——采用沖刷液沖洗電極，在極板上形成連續(xù)的液膜，使粉塵隨著沖刷液

的流動(dòng)而清除煙塵排放控制技術(shù)將水噴至極板上將煙塵沖刷到灰斗中隨水排出，可以避免已捕集煙塵的二次飛揚(yáng)，不受高比電阻粉塵的影響，可達(dá)到很高的除塵效率達(dá)到很高的除塵效率，同時(shí)還可以消除“石膏雨”現(xiàn)象。從美國(guó)的資料以及日本電廠運(yùn)行情況來(lái)看，濕式電除塵器可以長(zhǎng)期高效穩(wěn)定地除去煙氣中PM2.5等細(xì)顆粒物，煙塵排放濃度控制在5mg/m3以下，酸霧去除率超過(guò)95%，對(duì)汞的控制效果也很明顯。技術(shù)路線煙塵排放控制技術(shù)

濕式電除塵器是一種在一級(jí)除塵器和濕法脫硫后增設(shè)的二級(jí)除塵設(shè)備，從技術(shù)路線上可分為兩類，一種來(lái)源于日本，用來(lái)治理燃煤電廠煙氣中煙塵的濕式電除塵技術(shù)，一種是來(lái)源于化工領(lǐng)域，用來(lái)治理廢氣中酸霧滴的濕式電除霧技術(shù)。技術(shù)路線日本20世紀(jì)90年代末低低溫電除塵技術(shù)

低低溫電除塵技術(shù)是通過(guò)低溫省煤器或熱回收裝置（GGH）降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)溫度以下，一般在90℃左右，使煙氣中的大部分SO3在低溫省煤器或GGH中冷凝形成硫酸霧，黏附在粉塵上并被堿性物質(zhì)中和，大幅降低粉塵的比電阻，避免反電暈現(xiàn)象，從而提高除塵效率，同時(shí)去除大部分的SO3，當(dāng)采用低溫省煤器時(shí)還可節(jié)省能耗。煙塵排放控制技術(shù)技術(shù)路線二氧化硫超低排放可采取先調(diào)控再改造的推進(jìn)思路。已建電廠——增效改造新建電廠——改用新設(shè)施增效改造新設(shè)施脫硫增效劑石灰石粉噴淋層數(shù)漿池容量單塔雙循環(huán)串聯(lián)吸收塔雙托盤技術(shù)U型塔二氧化硫排放控制技術(shù)目標(biāo)限值：35mg/m3選擇低硫優(yōu)質(zhì)煤+高效濕法脫硫技術(shù)技術(shù)路線二氧化硫排放控制技術(shù)傳統(tǒng)石灰石-石膏濕法脫硫工藝雙塔串聯(lián)工藝：指煙氣依次經(jīng)過(guò)兩級(jí)逆流噴淋塔，對(duì)前塔出口的凈煙氣再次進(jìn)行噴淋脫硫，以達(dá)到出口SO2濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的目的。占地面積大、系統(tǒng)阻力大、投資高單塔多層噴淋工藝：在普通的逆流噴淋塔的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加噴淋層數(shù)的方式增加液氣比，以提高脫硫效率。一般噴淋層總數(shù)達(dá)到5～6層，甚至達(dá)到7層。相應(yīng)的需要增大漿池容積，同時(shí)氧化風(fēng)機(jī)所需的壓頭也相應(yīng)提高。節(jié)約了占地面積，但脫硫劑利用率降低、亞硫酸鈣的氧化率不穩(wěn)定單塔雙循環(huán)石灰石-石膏濕法脫硫工藝經(jīng)歷了兩次SO2脫除+兩級(jí)漿液循環(huán)一級(jí)循環(huán)：在較低pH值條件下運(yùn)行，保證吸收劑的完全溶解和石膏的充分氧化，為石膏脫水系統(tǒng)的運(yùn)行提供了良好條件，能得到優(yōu)質(zhì)的石膏副產(chǎn)物，并降低氧化風(fēng)機(jī)電耗二級(jí)循環(huán)：保證SO2最終的脫除效率，而不用追求亞硫酸鈣的氧化和石灰石溶解的徹底性，同時(shí)也不用考慮石膏結(jié)晶大小問(wèn)題2級(jí)循環(huán)分別設(shè)有獨(dú)立的循環(huán)漿池、噴淋層技術(shù)路線二氧化硫排放控制技術(shù)相互獨(dú)立的兩級(jí)漿液循環(huán)過(guò)程，可以滿足氧化、吸收不同階段對(duì)不同漿液性質(zhì)的要求，分步控制了工藝反應(yīng)過(guò)程同時(shí)避免了影響運(yùn)行的各工藝參數(shù)之間的相互制約，可以使反應(yīng)過(guò)程更加優(yōu)化，能快速適應(yīng)煤種變化和負(fù)荷變化對(duì)于高含硫量煙氣或者對(duì)脫硫效率要求特別高的項(xiàng)目是非常適用的技術(shù)路線低氮燃燒器控制NOx生成

SCR技術(shù)脫除煙氣中Nox低氮燃燒后NOx濃度250mg/m3+SCR脫硝效率85%

→NOx排放濃度37.5mg/m3燃用揮發(fā)份較高的煙煤時(shí)先進(jìn)的低氮燃燒后NOx濃度200mg/m3以下+SCR脫硝

→NOx排放濃度30mg/m3以下目標(biāo)限值：50mg/m3爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)+SCR煙氣脫硝技術(shù)加大運(yùn)行過(guò)程中的脫硝噴氨量，可將脫硝效率提高5～7個(gè)百分點(diǎn)。催化劑填充模式：2+1或3+1

通常燃煤發(fā)電機(jī)組脫硝設(shè)施設(shè)計(jì)催化劑填充層共三層，新建投運(yùn)的機(jī)組實(shí)際填充兩層，一般在機(jī)組脫硝運(yùn)行達(dá)到三年時(shí)增加對(duì)另一層的填充，再過(guò)三年更換最早填充的其中一層，依次每三年更換一層填充。在此條件下，脫硝效率不低于80%。實(shí)施三層均填充催化劑，并將更換周期調(diào)整為每年一層，三年全部更換一遍，可將脫硝效率提高5個(gè)百分點(diǎn)以上?？刂频趸铮喝加酶邠]發(fā)分煙煤，采用先進(jìn)的低氮燃燒技術(shù)，NOx產(chǎn)生濃度控制在200mg/m3以下，選擇SCR脫硝技術(shù)，設(shè)計(jì)3+1層催化劑，確保3層運(yùn)行氮氧化物排放控制技術(shù)技術(shù)路線

氮氧化物排放控制技術(shù)SCR（SelectiveCatalyticReduction）即為選擇性催化還原技術(shù)，近幾年來(lái)發(fā)展較快，在西歐和日本得到了廣泛的應(yīng)用，目前氨催化還原法是應(yīng)用得最多的技術(shù)。選擇性是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下，NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，而不和煙氣中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)，其主要反應(yīng)式為：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

（1）2NO2+4NH3

+O2→3N2+6H2O

（2）在沒有催化劑的情況下，上述化學(xué)反應(yīng)只是在很窄的溫度范圍內(nèi)（980℃左右）進(jìn)行，采用催化劑時(shí)其反應(yīng)溫度可控制在300-400℃下進(jìn)行，相當(dāng)于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度，上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由于NOx在煙氣中的濃度較低，故反應(yīng)引起催化劑溫度的升高可以忽略。技術(shù)路線超低排放路線的發(fā)展過(guò)程歐洲燃煤電廠超低排放路線熱煙氣通過(guò)SCR選擇性催化脫硝，干式電除塵器DESP除塵前利用空預(yù)器使煙氣溫度降到120~140℃。為提高脫硫效率和控制水霧排放，在濕式脫硫FGD塔前后加裝熱交換器GGH，使煙氣溫度降到70~90℃再進(jìn)入脫硫塔，脫硫后的煙氣從60℃左右再加熱到70~90℃排放。20世紀(jì)90年代初日本電廠超低排放路線日本為控制煙塵排放不高于10mg/m3，在傳統(tǒng)工藝路線的基礎(chǔ)上，加裝了濕式電除塵WESP。WESP安裝在脫硫塔FGD后、煙氣加熱交換器GGH前。技術(shù)路線在電除塵器前布置低溫省煤器，具有節(jié)能的效果，是目前國(guó)內(nèi)采用在電除塵器前布置GGH，將煙氣溫度降低，同時(shí)將煙氣中回收的熱量傳送至濕法脫硫系統(tǒng)后的再加熱器，提高煙囪煙氣溫度，該工藝路線在日本應(yīng)用非常廣。問(wèn)題建議針對(duì)超低排放的質(zhì)疑無(wú)法可依，無(wú)強(qiáng)制力目前，我國(guó)推行的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，沒有對(duì)企業(yè)做出超低排放的要求。

一些觀點(diǎn)認(rèn)為可以通過(guò)修訂標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的途徑迫使企業(yè)做到與燃?xì)庖粯拥呐欧艠?biāo)準(zhǔn)——？我國(guó)目前的標(biāo)準(zhǔn)和特別排放標(biāo)準(zhǔn)均已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，嚴(yán)于其他很多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂要根據(jù)社會(huì)發(fā)展的整體水平而定，要綜合考量經(jīng)濟(jì)的可行性和技術(shù)的可達(dá)性，能夠滿足環(huán)境質(zhì)量的要求等幾項(xiàng)原則。而也就使得現(xiàn)階段超低排放沒有合適的法律