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1、1 上海电气电站集团上海电气电站集团 2 上海电气电站集团上海电气电站集团 上海电气锅炉新产品研制 及节能减排新技术开发和应用 上海电气|上海锅炉厂有限公司 2015年3月 3 上海电气电站集团上海电气电站集团 一、上海电气锅炉节能新技术与新产品研制 二、超低排放设计路线和考虑 三、燃煤电站锅炉低碳技术研发进展 主要内容 4 上海电气电站集团上海电气电站集团 1950s1980s SO2排放 控制 SO2排放 控制 1970s 1990s火电厂终端产品 的回收和利用 火电厂终端产品 的回收和利用 烟气脱烟气脱NOX SO2 20102020 SO2, SO3, PM2.5 汞汞 NOx CO2
2、捕获和封存（捕获和封存（CCS) CO2 粉尘排放 控制 粉尘排放 控制 燃煤电站污染物排放控制技术发展历程 国家标准(2011)：NOx33 MPa 最高温度：主汽605 再热汽623 2.更高的可靠性 采用先进的设计和工艺技术 ； 合理的材料使用；运行中没有超温爆管 3.更高的效率 效率94.5% (优质烟煤)；排烟温度 5050 3030 再加 热器 7.57.5 燃机 标准 外高 桥 燃机 标准 外高 桥 26 上海电气电站集团上海电气电站集团 低低温电除尘器是将电除尘器入口温度降低到90 左右，降低烟气量和降低粉尘比 电阻，改善伏安特性，提高除尘效率的一项新工艺。 26 低低温电除尘
3、系统 运行实例浙能嘉华#8“超净排放”环保系统运行实例浙能嘉华#8“超净排放”环保系统 满负荷下，原烟气烟尘浓度(干标6%氧)为 14.06 满负荷下，原烟气烟尘浓度(干标6%氧)为 14.06 mg/m3 27 上海电气电站集团上海电气电站集团 CFB锅炉特点及超低排放路线 27 CFB锅炉 燃煤特 点 煤质较差， 硫、尘含量 高 燃烧同时 炉内脱硫 煤燃烧温 度较低， NOx含量 低 以 某 350MW 的 CFB锅炉为例，利 用环保岛技术对 NOx、SO 以 某 350MW 的 CFB锅炉为例，利 用环保岛技术对 NOx、SO2 2和粉尘 进行 和粉尘 进行协同处理协同处理。 28 上海
4、电气电站集团上海电气电站集团 某CFB锅炉的NOx含量在200mg/Nm3，若希望出口NOx浓度达到50mg/Nm3， 脱硝效率将达到75%，单独使用SNCR工艺不可能达到这么高的脱硝效 率，推荐在这种情况下采用SNCR+SCR的工艺路线。 采用炉内SNCR的技术，达到50%的效率，可以在炉内将NOx降低到 100mg/Nm3。 新CFB炉可以利用锅炉现有钢架在后烟井中安置脱硝催化剂，按1+1 布置，即可实现50mg/Nm3的超低排放。 SCRSNCR 费用较低，大容量CFB SNCR最高脱硝效率可达50% SCR最高脱硝效率可达90%， 保证超低排放 CFB脱硝技术介绍 28 29 上海电气
5、电站集团上海电气电站集团 以某350MW CFB锅炉用含硫量3.5%煤为例，最终实现35mg/Nm3的超低排放 引风机 脱硫 SOSO2 2 （mg/Nm（mg/Nm3 3） 2,300 3535 烟囱 锅炉 再加 热器 引风机 脱硫 SOSO2 2 （mg/Nm（mg/Nm3 3） 3700 3535 烟囱 锅炉 再加 热器 引风机 脱硫 SOSO2 2 （mg/Nm（mg/Nm3 3） 5200 3535 烟囱 锅炉 再加 热器 炉内脱硫 效率为 炉内脱硫 效率为85%85% 炉内脱硫 效率为 炉内脱硫 效率为75%75% 炉内脱硫 效率为 炉内脱硫 效率为65% 常规脱硫配置 单塔脱硫极
6、限配置 双塔脱硫工艺配置 65% 常规脱硫配置 单塔脱硫极限配置 双塔脱硫工艺配置 脱硫 CFB脱硝技术介绍 30 上海电气电站集团上海电气电站集团 一、上海电气锅炉节能新技术与新产品研制 二、超低排放设计路线和考虑 三、燃煤电站锅炉低碳技术研发进展 主要内容 31 上海电气电站集团上海电气电站集团 空气 N2 O2 磨煤机 煤 再循环烟气(一次) 再循环烟气(二次) ES P FGD FGC CO2提纯装置 CO2 蒸汽轮机 发电机 CO2封存 烟气 (惰性气体) 空分装置 富氧燃烧锅炉 CO2捕捉与封存装置 (CCS) 技术特点： O2/CO2富氧燃烧技术，由于采用O2+部分循环烟气替代传
7、统空气进行燃烧，锅炉 烟气中CO2浓度可达8590%，且由于炉内处于弱还原性气氛，通过烟气再循环，采用 常规氮氧化物控制技术和脱硫技术可大幅度降低NOx和SOx的排放，被认为是目前最可 靠、最简单、最可行的新型火力发电机组锅炉综合污染物控制技术，在CO2减排上具有 独特优势(特别适合现有常规锅炉改造及新建火力发电机组锅炉)。 O2/CO2富氧燃烧发电技术: 32 上海电气电站集团上海电气电站集团 O O2 2/CO/CO2 2富氧燃烧发电技术优势:富氧燃烧发电技术优势: 富氧燃烧技术优势： 1.锅炉尾部烟气中CO2浓度达到8590vol%以上，无需进行分离就可以直接进行 液化回收； 2. O2
8、/CO2富氧燃烧气氛下，NOx生成量显著减少(约为空气燃烧的1/3)，若采用空 气分级、再燃等低NOx 燃烧技术将NOx排放控制在200mg/Nm3以下； 3. O2/CO2富氧燃烧烟气中CO2、H2O等三原子气体成分显著增加，炉内辐射换热增 强，可进一步减少炉内受热面，从而减小锅炉体积、降低锅炉成本； 4. O2浓度可突破空气燃烧的21%的限制，对提高炉膛温度、强化炉内传热、促进燃 料的完全燃烧(特别是燃用贫煤、无烟煤等劣质煤)都起到积极的作用； 5. 采用烟气再循环，锅炉排烟量大幅度减少，使得锅炉排烟热损失减小，锅炉效率 得以提高，另外，由于锅炉尾部烟气量的大幅度减少，锅炉引风机、除尘设备
9、以 及脱硫设备的容量和电耗也相应下降(节约了部分厂用电)； 33 上海电气电站集团上海电气电站集团 国外富氧燃烧发电技术研究现状: 34 上海电气电站集团上海电气电站集团 上锅富氧燃烧发电技术发展现状 35 上海电气电站集团上海电气电站集团 O2/CO2富氧燃烧3MW中试试验研究 (a)3MW富氧燃烧试验装置整体; (b)O2/CO2气罐; (c)高温摄像CO2冷 却气集格; (d)O2/CO2管路; (e)再循环烟气/炉膛出口/二次风烟气分 析测试管路; (f)O2RFG混合装置 系统新增部分 2011年下半年，在小试实验的基础 上，项目团队对上锅现有3MW多功能热 态中试试验平台进行了O2
10、/CO2富氧燃烧 改造，并于2012年底对我国典型煤种进 行了3MWO2/CO2富氧燃烧中试试验研 究。 36 上海电气电站集团上海电气电站集团 O2/CO2富氧燃烧3MW中试试验研究 CoalCO2, dry%O2, wet%H2O , wet% 本实验结果本实验结果 澳洲褐煤澳洲褐煤 (16.2%, moisture) 80.0 (air 15.0) 4.0 (air 4.0) 35.0 (air 10.0 ) 澳洲澳洲Callide 富氧燃烧项目富氧燃烧项目 (30MWe) 澳大利亚烟煤澳大利亚烟煤78.04.0 Energy Conversion and Management(2007
11、, 48, 287987) 干燥褐煤干燥褐煤 (15% ,moisture)81.341.2518.81 18.018.519.019.520.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 20:00 19:3019:00 18:30 18:00 3MW实验测量值(CO2浓度dry%) 理论计算值(CO2浓度dry%) 理论计算值(H2O, vol%) 3MW实验测量值(O2浓度dry%) 理论计算值(O2浓度dry%) 时间时间/(h) 空气空气/富氧燃烧锅炉出口烟气组份富氧燃烧锅炉出口烟气组份/(vol%) 空气 燃烧 O2/CO2富氧燃烧燃烧过渡燃烧 当煤粉在空气燃烧工况下，锅
12、 炉尾部烟气CO2在1416vol%(干烟 气)左右，当逐步由空气燃烧向富氧燃 烧过程过程中，锅炉尾部烟气的中的 CO2浓度也逐渐升高，由空气燃烧的 1416vol%升至O2/CO2富氧燃烧条 件下的7580vol%(干烟气)左右，随 着富氧燃烧的进行，锅炉烟气中CO2 浓度逐渐趋于稳定。 3MW空气-O2/CO2富氧燃烧锅炉烟气组成(1.0MW) 37 上海电气电站集团上海电气电站集团 O2/CO2富氧燃烧3MW中试试验研究 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 40%O2/CO235%O2/CO230%O2/CO2 flue gas in furnace flue gas emitted 空气 锅炉尾部烟气量 尾部烟囱排气量 运行工况 烟气量 运行工况 烟气量/(Nm3/h) 3MW空气-O2/CO2富氧燃烧锅炉烟气量(1.0MW) 相同发电功率下，O2/CO2富 氧燃烧锅炉烟气随着O2/CO2比例 中O2浓度的增加，锅炉尾部烟气 量明显降低，锅炉尾部出口烟气 流量也随之减少。 38 上海电气电站集团上海电气电站集团 Create Better Future with You! 感谢各位专家！感谢各位专家！ 创造动力之源，推动社会进步创造动力之源，推动社会进步 共创蒸蒸日上的生活共创蒸蒸日上的生活
