专题技术讲座二燃煤火电机组发展计划要求及烟气治理技术发展与展望

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1、燃煤火电机组发展规划、要求 与烟气治理技术发展及展望 2014.11.20 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、 节水、环保排放要求 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与应用 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 2 1 一、我国的燃煤火电机组发展规划 及节能、节水、环保排放要求 3 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 煤炭是中国分布较广、储备最多的一次能源。中国又 是世界上最大的煤炭生产国和消费国，根据这一能源形势 和中国经济发展的巨大需求量，决定了中国今后相当一段 时间内依靠煤炭作为主要能源的格局不会改变。 4 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 中

2、国煤炭资源呈“井”字型分布格局，主要集中于中西部 5 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 新疆的煤炭资源总量达2.2万亿吨，位居全国第一， 占全国煤炭资源总量的比例接近40%，其次为内蒙古，所 占比例约26%。中西部内蒙古、山西、陕西、新疆、贵州 和宁夏六省区的煤炭资源总量和保有查明储量约分别占全 国的91.6%和85.1%。中西部地区煤炭开发具有显著的资源 优势。 6 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 能源“十二五”规划指出要重点在山西、内蒙古、陕 西、宁夏、新疆等煤资源富集地区，建设大型坑口煤电基 地。煤电基地建设电站群通过特高压输出向发达地区

3、的电 力走廊。 7 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 8 国家能源局规划建设的12条跨区送电通道中，包括国 家电网公司4条特高压交流线路和4条特高压直流线路，分别 是锡盟山东、榆横山东、淮南南京上海、蒙西天 津4条1000千伏交流特高压线路，以及内蒙古上海庙山东 、锡盟江苏、宁东浙江、山西江苏4条800千伏特高 压直流线路。 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 （1）电站群节能要求 国家有关部门提出：科学推进锡盟、鄂尔多斯、晋北 、晋中、晋东、陕北、宁东、哈密、准东等9个千万千瓦等 级现代化大型煤电外送基地建设。并提出以下能耗指标： 基地燃煤电站应

4、采用600MW级及以上超超临界机组，空 冷机组设计供电标煤耗不高于302g/kWh，湿冷机组设计供电 标煤耗不高于285g/kWh。 9 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 （2）电站群节水要求 缺水地区须采用空冷机组，设计耗水指标不高于 0.1m3/(sGW) 。 10 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 （3）环保标准要求 1）国家标准：现役燃煤机组执行火电厂大气污染物 排放标准（GB13223-2011）要求，一般地区：烟尘、 SO2、NOX排放要求分别为30mg/m3,100mg/m3和100mg/m3；汞 排放要求为30g/m3 2）特别排

5、放限值 环保部发布第14号公告，要求自 2014年7月1日起，重点控制区47个城市主城区的燃煤机组 执行特别排放限值，烟尘、SO2、NOX排放要求分别为 20mg/m3,50mg/m3和100mg/m3。 11 一、我国的燃煤火电机组发展规划及节能、节水、环保排放要求 在这种情况下，宏观上把握，微观上研究的原则。 宏观上把握：电站群节能、节水、环保3个方面的主要 技术经济指标要求； 微观上研究：节能、节水、环保方面可采用的最新技 术。 12 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 13 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 1、国外燃煤电厂烟气治理技术研究与应用 国外主要以欧美为代表的对已有

6、环保工艺的效率和可 用率的不断提高以及对多污染物进行高标准排放控制的综 合能力和以日本为代表的新型环保工艺技术发展和应用。 14 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 美国 美国烟气处理技术发展随着美国环保法规的不断严格 ，经历了3个发展个阶段： 第1阶段1990年之前； 1990年前，美国的环保排放控制标准比较低，如： SO2排放控制标准在1480mg/Nm3，各种烟气处理技术应用 研究和发展阶段。 15 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 第2阶段：1990年始2007年底前； 1990年美国环保总署提出了清洁大气法修正案 ，清洁大气法修正案的颁布实施，各种烟气处理技术 在火电机组得

7、到工程应用及大发展。针对火力发电厂粉尘 排放及SO2排放控制提出了要求，特别是对细粉尘颗粒排 放控制提出要求，2006年废除了PM10要求,专门对PM2.5提出 控制要求。 16 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 美国近10d新上火电机均超临界机组，随着火电厂环 保工艺的发展和对环保的高度重视，出现了几种除尘、脱 硫应用效果比较合理的环保工艺。主要代表工艺如下： 17 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 1）电除尘器调质除尘工艺 烟气调质系统添加一定量的添加剂，提高烟尘荷电能 力，使粉尘的表面物理特性满足电除尘器的要求，以达到 提高除尘效率的目的。保证进入电除尘器之前与烟气实现 最佳

8、混合效果。 18 19 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 2）布袋除尘器除尘工艺 利用高效布袋除尘器直接保证较低出口粉尘浓度保 证除尘效率99.9%，目前在美国大约有36的燃煤电厂采 用了布袋除尘器，其中大部分新建800MW机组采用布袋除 尘器。 20 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 美国堪萨斯州Council Bluffs 4号790MW机组布袋除尘器 21 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 3）旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺 美国B 烟囱入口SO2:排放浓度：2.86mg/m3; 烟囱入口NOX:排放浓度：20.5mg/m3; 118

9、 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 各段烟尘浓度测量情况： 电除尘器出口：16.5mg/m3; 海水脱硫装置出口：10mg/m3; 湿式电除尘器出口：2.55mg/m3。 119 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 （5）浙能集团 最早提出超低排放的国内火电集团公司。 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 工程应用实例：六横电厂新建工程21030MW超超临界 燃煤机组 采用锅炉+SCR+低低温ESP（旋转电极)+FGD+WESP+管 式GGH技术路线，各项指标满足燃机电厂限值排放要求。 121 二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用 3、国内关于脱硫塔除尘效率的提高研究 根据国外经

10、验，脱硫塔平均除尘效率80%左右，而我国 的脱硫塔除尘效率在3056%之间，与国外有较大的差距， 主要原因已经分析清楚：塔内流速、塔内流场特别是上下 层喷淋层流场、喷淋密度、除雾器设计与制造质量、上层 喷淋层距塔顶位置等，国内正在开展新建机组吸收塔除尘 效率提高的研究和工程经验总结工作。 122 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 123 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 在国内大规模推进燃煤电厂烟气脱硫、脱硝、除尘的 同时，我们应注意到燃煤电厂面临烟气治理更多的技术研 究与工程应用课题。比如：烟气脱S03、PM2.5和汞以及有关 废水处理方面的课题研究。 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发

11、展展望 125 （1）关于烟气脱汞方面的研究 环保部对我国燃煤电厂汞污染控制提出了明确要求： 一是要摸清底数，建立我国典型燃煤机组排放清单的计算 模型，开展燃煤电厂大气汞排放在线监测试点工作，准确 掌握燃煤电厂大气汞排放第一手数据。 二是要进行脱汞技术示范。要尽快开展试点工程，结合烟 气脱硫、脱硝、除尘工作，开展同时脱汞的多污染物协同 控制示范工程，并进行系统的技术、经济和环境效益评估 。 三是要通过试点示范，提出燃煤电厂大气汞污染控制技术 政策和经济政策的建议。 四是要将燃煤电厂大气汞污染防治工作纳入各集团公司的 “十二五”规划，落实项目和资金安排，制定有针对性的 措施。 三、燃煤电厂烟气治

12、理技术未来发展展望 126 在这个背景下，五大电力集团都在积极开展燃煤机组烟气脱汞示范项 目的相关工作,全国16个电厂作为示范电厂。 发电集团电厂 华能福州电厂高碑店热电厂榆社电厂 大唐托克托电厂阳城电厂禹州电厂 华电大方电厂武乡电厂永安电厂 国电北仑电厂天津国电津能热电厂小龙潭电厂 中电投外高桥电厂合川电厂通辽电厂 国华三河电厂 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 127 Limestone 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 128 研究者从15个主要采煤 省采集了176个煤炭样 品，并从20个电厂采集 了炉前煤，分析结果： 省份平均值最小值最大值 山西0.150.030.63 内蒙古

13、0.180.011.53 陕西0.250.011.13 四川0.340.210.54 重庆0.410.160.78 贵州0.210.012.25 云南0.080.020.26 辽宁0.100.040.16 黑龙江0.030.010.05 山东0.160.050.39 河南0.130.050.26 江苏0.180.110.30 安徽0.200.080.41 河北0.170.040.45 新疆0.020.010.06 甘肃0.180.040.33 煤中汞含量及煤质的影 响中国煤中的汞 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 129 根据电厂的测量结果，烟煤燃烧产生的烟气中，汞以氧 化态为主；次烟煤燃

14、烧产生的烟气中，氧化态与元素态汞的 比例大约相当；而褐煤燃烧产生的烟气中，汞以元素态为主 ，这与褐煤卤素含量偏低以及飞灰组成的差异有关。因此， 控制褐煤燃烧产生的汞污染的难度最为艰巨。 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 添加卤族添加剂的方法，可提高烟气通过各种污染物 控制设备时的脱汞效率： 在工程应用中，常采用的是在输煤皮带和煤粉管道上 喷射卤素（一般为CaBr2）。另外，新提出的一种技术是 在布袋除尘器的膜上添加氧化剂。 130 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 美国Pleasant Prairie燃煤电厂测试结果： 600MW，燃PRB次烟煤，安装有SCR、ESP和WFGD 向煤中

15、添加25mg/kg的添加剂后，汞脱除率持续维持在 92%-97%。 131 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 吸附剂喷射技术所使用的吸附剂分为三类： 未处理的吸附剂，例如活性炭（activated carbon，AC ）； 特殊处理的吸附剂，如溴化活性炭； 自产生的吸附剂，如未燃尽碳和飞灰。 烟道活性炭喷射技术（ACI）是目前最为成熟的主动脱汞 技术，在垃圾焚烧炉汞排放控制中取得了较好的效果； 目前在美国，一些ACI设备已投入运营。有些电厂使用的 是未处理的活性炭；有些电厂为减少活性炭用量，提高脱 汞效率，使用的是特殊处理的活性炭。 新研制的活性炭对汞的吸附能力不断提高。 132 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 向除尘器之前的烟道中喷入活性炭，使活性炭在伴 随流动过程中不断吸附烟气中的汞，将气态汞转化为固定 在吸附剂上的颗粒汞，然后利用颗粒物排放控制装置将其 脱除。 133 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 134 三、燃煤电厂烟气治理技术未来发展展望 未经处理的活性炭脱汞能力有限，特别对于燃次烟煤和褐煤的电厂， 由于氯含量较低，需要大量喷入才能达到较好脱汞效果。为了增强活 性炭吸附剂的脱除效率