锅炉大气污染物主要控制技术 （SOx、NOx、PM、消白、BC）

锅炉大气污染物主要控制技术（SOx、NOx、PM、消白、BC）介绍人：高建民教授2019年6月13日哈尔滨工业大学燃烧工程研究所中美清洁能源联合研究中心燃煤污染物减排国家工程实验室哈尔滨工业大学燃烧工程研究所成立于1987年，所在二级学科热能工程成立于1954年，该学科为国家重点学科、国防科工委重点学科和黑龙江省重点学科。1990年被批准为博士学位授权点，2008年国家批准立项建设“燃煤污染物减排国家工程实验室”。2011年进入中美清洁能源联合研究中心。燃烧工程研究所所长秦裕琨教授为中国工程院院士，副所长吴少华教授受聘为国家863先进能源技术领域专家。应用基础研究（973、国家自然基金重点、面上、青年、人才）国家重大需求（863、支撑（攻关）、国家重点研发）企业共性或重大问题（电力、环保）2单位简介3单位简介-燃煤污染物减排国家工程实验室4单位简介-参与制定审定相关标准参与制定标准：《热水锅炉水动力计算方法》-JB/T8659-1997《锅壳锅炉受压原件强度计算》-GB/T16508-1996《水管锅炉受压原件强度计算》-GB/T9222-1998TSGG0002-2010：《锅炉节能技术监督管理规程》TSGG0003-2010：《工业锅炉能效测试与评价规则》征求意见单位：燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案-2014（7部委）GB13271-2014：《锅炉大气污染物排放标准》GB13223-2011:《火电厂大气污染物排放标准》《排污许可证申请与核发技术规范-锅炉》-20185十部委：北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）清洁供暖规划通知2017.12.20国家能源局解读规划住建部燃煤超低论坛2018.4.272018.1.246十部委：北方地区冬季清洁取暖规划（，；u2017-2021年）清洁化燃煤（超低）太阳能工业余能核能生物质天然气电地热城市县城城乡结合农村地区清洁取暖目标2019年：60%2021年：80%20t/h以下燃煤锅炉拆除新建筑100%实现2019年：50%2021年：70%2019年：20%2021年：40%10t/h以下燃煤锅炉拆除适当集中供热延伸十部委：北方地区冬季清洁取暖规划-目标燃煤典型污染物超低减排技术路线PM：布袋、静电NOx：低氮燃烧+SCR+SNCRSO2：湿法等燃煤典型污染物超低减排技术路线SO2、NOx、PM超低排放技术及发展湿法脱硫工艺中消白、节能、节水、消冰、增效SOx（传质、节能、节水（废水）、脱白、PM）烟气氧化空气产物处理浆液制备主反应塔温度℃pH值脱硫效率%平均脱硫效率变化%/℃255.563.50.1434060.05559.2256.564.90.094062.45562.2SOx（传质、节能、节水（废水）、脱白、PM）SOx（传质、节能、节水（废水）、脱白、PM）SO2（传质、节能、节水（废水）、脱白、PM）SO3控制问题北京、上海地方标准规定了硫酸雾排放5mg/m3浓度限值要求；燃烧过程中1%左右“S”转化为SO3；SCR催化脱销过程1%左右转化；（含硫1%煤，原始浓度40-50mg/m3）SCR催化剂后喷入钙基、镁基、亚硫酸盐等可实现50-90%控制；SO2-SO3竞争关系；O2与SO3竞争关系、硫酸氢氨抑制需关注；NOX控制问题1t/h蒸汽煤热值：20450.00kJ/kg；含硫：1%；700元/吨；电价0.8元/kwh除氧：0.09-0.27元凝结水：0-13元辅机电：3-4元水耗：0.09-0.27元污染物控制模型及评价-经济性影响估算地方新政策关于建立煤热价格联动机制的指导意见(吉省价格（2018）122号）首个基期热力出厂价格暂由变动成本、环保成本和税金构成。环保成本：环保成本逐步计入定价成本，由各地根据实际情况确定。热电联产企业单位环保成本上限值为：脱硫达标企业每吉焦热量核加环保成本1.55元；脱硝达标企业每吉焦热量核加环保成本1.19元；除尘达标企业每吉焦热量核加环保成本0.24元；超低排放达标企业每吉焦热量核加环保成本1.19元。（折算91.215元/tce）NOx（低氮燃烧+宽温度SNCR/SCR+低成本氧化协同脱硫联合脱除）低氮燃烧:￭源头治理；￭协同燃烧；￭基本无运行费用；NOx（低氮燃烧+宽温度SNCR/SCR+低成本氧化协同脱硫联合脱除）宽温度：SNCR￭系统简单；￭协同燃烧；￭运行费用偏高；NOx（低氮燃烧+宽温度SNCR/SCR+低成本氧化协同脱硫联合脱除）宽温度：SCR￭效率高（80-90%）￭投资高、运行低￭二次污染反应温度：230～450℃一般应用温度：320～400℃我国供热（汽）重要锅炉设备-层燃锅炉常规SCR应用于层燃锅炉-问题？80t/h,130-150mg,25kg氨标准：摩尔比1.05,12.6kg氨过量98%，常规SCR应用于层燃锅炉-问题？90t/h,120mg,25.8kg氨标准：摩尔比1.05,10.9kg氨过量136%，常规SCR应用于层燃锅炉-问题？负荷波动幅度大，蒸汽锅炉10分钟，负荷相差50-70%；煤宽筛分，大容量锅炉横向燃烧偏差大，左右烟道差别明显；燃烧不稳定时容易出现火口，氧量控制难；煤层燃设备存在客观问题与现象潍坊元利化工1×40t/h链条炉排蒸汽锅炉沈阳国惠低碳电力120MW往复炉排热水锅炉青岛能源集团2×75t/h链条炉排蒸汽锅炉哈尔滨哈投集团哈投供热2×70MW链条炉排热水锅炉哈尔滨太平集中供热1×64MW链条炉排热水锅炉2018年底国内第一批达到NOx超低企业NOx（低氮燃烧+宽温度SNCR/SCR+低成本氧化协同脱硫联合脱除）低成本氧化协同脱硫联合脱除￭效率较高（65-80%）￭投资低、运行高￭二次污染耦合烟气脱硫工艺耦合溶析结晶耦合MVR工艺O3-NaClO-K2MNO4-H2O2PM（高效布（电）袋+高频电源静电+低低温静电+高效除雾+湿电）燃煤污染物减排技术研发指南“大气污染成因与控制技术研究”试点专项2016年度第一批项目申报指南；“大气污染成因与控制技术研究”试点专项2017年度项目申报指南；“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项2017年度项目申报指南；“国家质量基础的共性技术研究与应用”重点专项2017项目申报指南；燃煤污染物减排技术研发指南3.2燃煤工业锅炉超低排放控制技术研究内容：重点研究燃煤工业锅炉超低排放控制技术，实现烟气污染物排放达到燃烧天然气排放标准，并在国家大气污染防治重点区域开展工程示范。考核指标：烟尘排放浓度≤5mg/m3，SO2排放浓度≤35mg/m3和NOx排放浓度≤50mg/m3；完成2-3个工程示范。燃煤污染物减排技术研发指南6.3工业锅炉节能与清洁燃烧技术(应用示范类)研究内容：研究工业锅炉系统节能及网络化远程监测技术；研发工业锅炉低温余能高效换热技术及装置；研究燃煤工业锅炉燃料提质、炉内NOx和SO2控制技术；进行高效低排放的工业锅炉应用示范。考核指标：建成5座以上20-65吨/小时燃煤工业锅炉节能减排集成技术示范，锅炉热效率≥90%，NOx原始排放≤100mg/Nm3。燃煤污染物减排技术研发指南3.1燃煤电站低成本超低排放控制技术及规模装备研究内容：重点研究燃煤电站低投资、低能耗、污染物超低和超超低排放技术与装备，突破重金属富集、可凝结颗粒物治理、劣质煤利用等关键技术，并在国家大气污染防治重点区域内的600MW等级以上机组开展工程应用示范。考核指标：超低排放技术达到燃烧天然气排放标准，适应劣质煤原料，实现长期稳定运行；超超低排放在燃烧天然气排放标准基础上SO2、NOx、SO3、粉尘、重金属等污染物排放浓度进一步降低50%。燃煤污染物减排技术研发指南3.1燃煤烟气硫回收及资源化利用技术研究内容：开发基于电力生产过程的可再生吸收剂/吸附材料及烟气净化技术，研发吸收剂/吸附材料再生和硫回收、资源化的技术与工艺；开发烟气硫回收及高值化资源利用的关键技术；开展烟气净化与烟气硫资源化利用技术的集成，并进行应用示范。考核指标：烟气净化与资源化集成工艺在300MW等级，以上燃煤机组工程示范。烟气净化实现SO2排放浓度≤35mg/Nm3；实现吸收/吸附材料再生率≥85%，硫回收率≥90%。燃煤污染物减排技术研发指南3.3燃煤电厂新型高效除尘技术及工程示范研究内容：研究燃煤烟气高效除尘的新技术，并研发新型关键设备和系统，达到烟气超低排放要求；研究基于激光散射法、射线衰减法等的颗粒物在线测量方法，开发复杂烟气条件下超低浓度颗粒物在线测量装备。考核指标：在600MW等级以上燃煤机组进行工程示范；应用新型高效除尘装备后烟尘排放浓度不高于5mg/Nm3；研制完成超低浓度细颗粒物在线连续测量样机2台，当烟气中颗粒物浓度在1-10mg/Nm3之间时，绝对测量误差不超过±0.5mg/Nm3。燃煤污染物减排技术研发指南3.1燃煤电站多污染物协同控制与资源化技术及装备研究内容：研究燃煤电站烟气污染物资源回收和协同控制技术，突破硫氮资源化等新技术，形成多种污染物全过程深度治理的新装备。在国家大气污染防治重点区域内的300MW等级以上机组开展工程应用示范。考核指标：在达到燃煤电站特别排放限值基础上，实现硫氮资源利用率≥90%，多污染物控制设备投资不大于400元/kW。另：建材、冶金、化工多污染物全过程协同控制重金属控制问题•2007年汞在大气中的排放量约为643吨，其中工业锅炉的排放量占33%。•我国燃煤中汞的含量在0.03-0.52μg/g，平均含量为0.20μg/g，但区域和煤质决定了汞含量的差异。燃料煤中的汞燃烧过程中56.3-69.7%随烟气排放，23.1-26.9%进入飞灰，仅有2%进入灰渣，煤燃烧过程中污染关键的是烟气中汞的排放，当汞含量在0.52μg/g时，按69.7%进入飞灰计算，每吨煤燃烧产生的烟气量在10000-12000立方米，按11000立方米计算，烟气中汞的含量低于0.035mg/m3。在我国贵州检测到汞含量达到1.66μg/g的煤炭资源，当燃用这种高汞含量的煤炭时，烟气中汞的含量达到0.1mg/m3。•烟气中的汞主要集中在亚微米级的细粉尘上，目前，汞的排放控制主要宜采取与脱硫除尘的协同控制，一般而言，静电除尘器可脱除30%的汞，布袋除尘器可脱除70%的汞，湿法脱硫装置可脱除90%的汞。在极个别的情况下烟气中汞的含量达到0.1mg/m3时，锅炉尾端采用除尘、湿法脱硫等措施后，基本能达到0.05mg/m3的限值要求。如果采用协同控制仍不能满足0.05mg/m3的排放限值，则需要采用活性炭喷入脱汞技术进行控制。其它技术发展可资源化活性焦烟气脱硫技术PM（燃煤PM2.5形成机理）PM（燃煤PM2.5燃烧控制）一燃烧气氛燃烧方式调整控制炉内细颗粒物生成；二燃料矿物组分调配1、配煤（煤+煤）2、混烧（煤+生物质）减少细颗粒物生成；三喷射吸附剂燃烧过程中非均相反应和物理吸附抑制细颗粒物生成清洁供暖设施超低排放建议源头控制（体现技术难点）过程减排（协同生产过程）协同减排（耦合或联合）绿色减排(无二次污染、无污染物转移）低能耗减排（连续运行，提高经济性）前瞻性可扩展减排（环保要求继续提高）努力为持续减排致霾污染物做贡献!感谢各位专家和同仁！