上海培训班--燃煤电厂超低排放综合技术路线

燃煤电厂超低排放综合技术路线国电科学技术研究院清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室薛建明2015年12月汇报提纲2控制策略34控制技术技术路线5注意事项1研究背景556超低排放评估46全国电力行业唯一、长期专业从事电力环境保护研究与开发的环境保护研究院国电集团技术研发中心、技术服务中心、技术监督中心、技术信息中心和技术培训中心电力工程调试单位能力资格等级、特种设备检验检测机构核准、CMA计量认证、工程咨询甲级、环境影响评价甲级、环境工程设计甲级以及环保工程总承包、安全评价咨询…….清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室国家能源火电节能减排与污染物控制技术研发中心国家环境保护大气物理模拟与污染物控制重点实验室国电科学技术研究院简介南京仙林北京未来城南京高新区产业化基地南京浦口一、研究背景中国中东部地区灰霾面积为143万平方公里，主要分布于北京、天津、河北、河南、山东、江苏、安徽、湖北、湖南等地，影响人口约8亿。2013年1月全国大面积灰霾2014年10月19日雾霾上风向输送更高浓度的细粒子，O3输送，影响细粒子，O3通量天然源沉降SO2,NOx等HC、NOx人为源PM10、PM2.5大气氧化剂(O3,OH)hv细粒子(SO42-,NO3-)多相反应光化学烟雾酸雨灰霾气象条件+高浓度多污染物，成因十分复杂推行更严格能效环保标准，加快燃煤发电升级与改造—努力实现“三降低”和“三提高”—打造高效清洁可持续发展的煤电产业“升级版”煤电节能减排升级改造行动计划2014-2020年严峻形势—资源约束趋紧、环境污染严重、生态退化李克强总理：深入实施大气污染防治行动计划，实行区域联防联控，推动燃煤电厂超低排放改造，促进重点区域煤炭消费零增长”—政府工作报告（十二届全国人大三次会议，2015年3月5日）习近平总书记：积极推动我国能源生产和消费革命！发展超低排放燃煤发电，加快现役燃煤机组升级改造—逐步提高电煤在煤炭消费中的比重—推进煤电节能减排升级改造煤炭清洁高效利用行动计划2015-2020年传统煤电高效化、清洁化地方超低排放要求烟尘二氧化硫氮氧化物标准公布时间要求完成时间浙江535502014.122017安徽1035502015.032020河南1035502014.122020江苏1035502014.112018河北1035502015.032015山西1035502015.032017福建1035502020山东1035502014.122020陕西关中（≧30万千瓦）1035502015.012020海南1035502015.042020广西（新建机组）1035502015.052020天津1035502015.052020广东1035502015.05202012月2日，李克强总理在国务院常务会议上，决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，大幅降低发电煤耗和污染排放。会议指出，按照绿色发展要求，落实大气污染防治行动计划，通过加快燃煤电厂升级改造，在全国全面推广超低排放和世界一流水平的能耗标准，是推进化石能源清洁化、改善大气质量、缓解资源约束的重要举措。会议决定在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克，对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停，东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。12月9日，国家发改委、环保部和国家能源局发布《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》燃煤电厂全面进入“超低排放”阶段，电力环保面临更严峻的形势！烟尘排放量SO2排放量NOx排放量98万吨620万吨620万吨现状—2014年底电力大气污染物排放状况（中电联）排放绩效0.23g/kWh，较1980年16.5g/kWh，下降98.6%排放绩效1.47g/kWh（低于美国2013年2.28g/kWh），较2010年下降45.6%排放绩效1.47g/kWh，较2010年下降43.5%1980年峰值399万吨下降75.4%2006年峰值1350万吨下降76.3%2011年峰值1003万吨下降68.1%大气污染物控制能力显著提高排放总量大幅度下降污染控制技术世界先进对环境质量的影响越来越小电力大气污染物排放总量下降烟尘持续下降,由1980年399万吨峰值降至2014年98万吨二氧化硫由2006年1350万吨峰值下降到2014年620万吨氮氧化物由2011年的1003万吨峰值下降到2014年620万吨•1980-2013年电力污染物排放情况烟尘排放情况2014年电力烟尘排放98万吨，1980年399万吨，下降75.4%2014年排放绩效0.23g/kWh，1980年16.5g/kWh，下降98.6%二氧化硫排放情况2014年电力二氧化硫排放620万吨，13年率先完成减排目标2014年比2005年减少660万吨以上，降低54.1%，低于2000年排放水平与全国二氧化硫相比：2012年全国二氧化硫比2005年减少排放431.4万吨、下降17%，电力贡献率为116%•2005-2013年中、美、澳二氧化硫排放绩效煤电二氧化硫排放绩效世界先进—2014年为1.47g/kWh氮氧化物排放情况2014年电力氮氧化物排放620万吨、排放绩效1.47g/kWh总量比2010年降低12.2%，比2011年峰值下降16.8%绩效比2005年下降2.12g/kWh，下降59.1%二、控制策略SCR高效脱除NOx，但是过程中产生氨逃逸形成气溶胶。脱硫设备中产生的各类气溶胶等新生污染物；雾滴、废水消除脱硫、脱硝次生物（氨、SO3等）系统控制重金属汞，气溶胶超低排放要求：烟尘：10mg/Nm3、SO2：30mg/Nm3NOx：50mg/Nm3实现烟气多污染物的综合控制、深度治理创新提升单项控制技术的性能和各项控制技术间的协同作用,构建绿色环保型新建机组创新驱动研究开发研究开发新技术，进一步提升常规污染物和新型污染物的控制能力污染物深度净化技术单一技术升级向系统性转变反应的单一性向交叉性转变高效清洁燃烧、污染物高效治理、协同控制、深度净化多项技术的集成创新，深度融合各项技术，稳定实现多污染物的超低排放污染物控制由末端治理向全过程治理发展污染物由单项控制向系统治理协同控制发展污染物治理向深度净化超低排放发展除尘器脱硫装置锅炉岛烟气岛脱硝装置构建烟气净化岛，实现协同控制系统化考虑、差异化设计和精细化管理研发推广烟气深度一体化综合治理、协同控制技术包括：SO2、NOx、烟尘超低排放；重金属、气溶胶、以生物等三、控制技术NOx控制技术低氮燃烧技术超低氮燃烧技术SCR脱硝技术全时段脱硝技术锅炉匹配优化运行催化剂布置：2+1/3+1/3+0催化剂类型：蜂窝、平板、波纹还原剂：液氨、尿素分段省煤器省煤器旁路等等NOx200-300mg/Nm3NOx100-200mg/Nm3SCR出口NOx50mg/Nm3SCR出口NOx50mg/Nm3烟尘控制技术低低温ESP技术高效布袋/电袋技术湿式电除尘器技术烟气冷却器低温省煤器供电电源ESP出口烟尘20-30mg/Nm3除尘器出口烟尘10-20mg/Nm3入口烟尘20-30mg/Nm3，雾滴20-40mg/Nm3,实现颗粒物排放5-10mg/Nm3布袋/电袋卧式、立式导电玻璃钢、钢结构SO2控制技术石灰石湿法脱硫湿法脱硫除尘一体化单塔双循环、双塔双循环、单塔双区、U塔双循环出口SO235mg/Nm3出口SO250mg/Nm3烟尘10mg/Nm3吸收塔顶部安装管式除尘器或三级高效除雾（尘）器，协同控制四、技术路线3.1污染物控制燃煤硫份小于0.8-1%、灰份小于20%燃煤硫份为1-1.5%、灰份为20-30%燃煤硫份大于1.5%、灰份大于30%采用合适综合技术路线，可实现大气污染物的超低排放电厂实际情况、区域环境质量要求等，进行实验研究和技术经济评估应以达标排放为原则，不宜追求超低排放新建机组低氮或低低氮燃烧技术（其出口NOX＜200-300mg/m3或100-200mg/m3）+SCR脱硝技术（其出口NOX＜50mg/m3）+电除尘技术（ESP）（其出口烟尘应＜30mg/m3）+高效湿法烟气脱硫技术（其出口SO2＜35mg/m3、烟尘＜20-30mg/m3、雾滴＜40-50mg/m3）+湿式电除尘器（其出口烟尘＜5-10mg/m3、雾滴＜10-20mg/m3）统筹规划烟气净化岛时，可采用以下2条超低排放的技术路线：路线一：路线二：锅炉SCRAHESPFFEFIP湿法脱硫除尘一体化BUF烟囱WHR低氮或低低氮燃烧技术（其出口NOX＜200-300mg/m3或100-200mg/m3）+SCR脱硝技术（其出口NOX＜50mg/m3）+高效除尘技术包括低低温ESP、高效袋式除尘器和电袋复合除尘器（其出口烟尘浓度应＜10-20mg/m3）+湿法脱硫除尘一体化技术（其出口SO2＜35mg/m3、烟尘＜10mg/m3、雾滴＜20-30mg/m3）。现役机组现役机组环保设施诊断，发现问题，提出对策；结合状态诊断结果，先进的优化调整技术，最优调整；环保改造，五位一体诊断评估优化调整技术改造装备和现状现有烟气净化岛所有环保设施的技术装备和运行现状，分析其与改造目标的差距。烟气条件•燃煤硫份、灰份、挥发份，烟气流量、温度和成分等场地条件•实施改造可利用的场地条件和空间条件，分析其是否满足改造要求。配套改造改造难度•分析因超低排放改造将涉及的非环保设施的改造范围，如空预器、引风机改造等统筹考虑前瞻性•分析原环保设施、障碍物、停炉时间、对主机可能产生的影响等•统筹考虑常规污染物和非常规污染物一厂一策一炉一策3.2烟囱冒“白烟”控制烟气换热方式烟气冷却器（或低低温省煤器）布置在电除尘器上游，烟气被循环水冷却到85～90℃后进入低低温电除尘器；烟气加热器布置在烟囱上游，烟气被循环水加热到70～80℃后排入大气。水汽凝聚功能改善区域环境质量相变凝聚相变团聚功能烟气冷却方式3.3烟气排放监测1监测位置：应安装在烟囱60-80m的位置。采用低浓度高湿度烟尘、SO2、NOX在线多点测量仪。NOX在线测量仪增加NO2测量功能加强SO3、汞排放监测，必要时加装汞在线测量仪234五、注意事项四角切圆燃烧低氮燃烧控制对冲燃烧W火焰锅炉200-250mg/Nm3250-300mg/Nm3700-800mg/Nm3NOx生成量4.1低氮改造注意事项2加强管理，提高低氮燃烧器的制造和施工质量3系统开展燃烧优化调整试验，制定科学规范、操作性强的燃烧调整指导手册1全面开展锅炉燃烧情况摸底试验，确定合理的边界条件，制定切合实际的低氮燃烧改造方案4加强培训管理，提高运行人员技能水平，着力解决改造后可能出现的高温腐蚀、炉膛结焦、蒸汽参数异常、锅炉效率下降等影响机组安全经济的突出问题4.1低氮改造注意事项4.2SCR注意事项边界条件设计裕度SCR超低排放物模数模NOx浓度均布机组负荷波动次生物潜在风险催化剂全生命周期管理氨测量仪低浓度NOx测量仪SO2超低排放严格控制燃煤质量，确保燃煤硫份相对稳定FGD设计、工程建设、设备成套、运行优化、检修维护等阶段精细化管理4.3FGD注意事项边界条件强化数模协同除尘脱硫石膏在线仪表次生物4.4烟尘注意事项严格控制燃煤质量，确保燃煤灰份相对稳定统筹考虑干法除尘、低低温电除尘、FGD协同除尘、FGD携带液滴和湿法电除尘的除尘性能，分级控制，层层把关颗粒物超低排放制定切实可行改造方案设计边界条件技改项目，挖掘潜力低浓度颗粒物测量仪合理配置湿式除尘器结合FGD升级改造协同除尘六、超低排放评估随着燃煤超低排放大面积推广，正确评估超低排放的实施效果显得十分重要，已引起各方的高度关注，因为它直接关系到：（1）技术价值，能否准确评价应用技术的先进性，避免“鱼龙混杂”，真正起到淘汰落后技术，促进技术进步的目的；（2）环境价值，能否真正实现预期的减排效果和超低排放效果，避免“