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1、煤电机组超低排放的技术经济 与环境效益研究,朱法华 研究员级高工、博士 国电科技研究院 副院长 国电环保研究院 副院长 电力科技与环保 主编,国电环境保护研究院，成立于1980年，原电力部南京环保所 国电科学技术研究院，成立于2008年 面向行业：环评、能评、监理、验收、检测、水保、ESP高频电源及CEM、氨检测、安评、环保工程等 面向集团：五大评价、生产服务、技术监督、节能改造、调试,研究员级高工/教授级高工 享受国务院政府特殊津贴专家 环保部清洁空气研究计划 专家 国资委节能减排 专家 全国“十佳”环境科技工作者 江苏省优秀科技工作者 CIGRE国际委员 中国电机工程学会理事 中国环境科学
2、学会理事 电力环保专委会主任委员 环评专委会副主任委员 电力行业环保标准化技术委员会常务副主任委员 13次获得省部级科技进步奖，出版专著教材等15部，制定标准12项,主要内容,1发展过程与定义 2技术经济分析 3环境效益分析 4总结,发展过程,2011年5月27日，环境保护部环境工程评估中心在北京主持召开燃煤火电项目大气污染控制措施研讨会。参加会议的有环境保护部环境影响评价司、中电投远达环保工程有限公司、广东省电力设计研究院、北京国华电力有限责任公司、国电环境保护研究院、西南电力设计院、北京国电龙源环保工程公司、南京龙源环保工程有限公司、北方联合电力有限责任公司、浙江菲达环保科技股份有限公司等
3、10个单位26位代表和专家，会议聘请了9名专家 GB13223-2011于2011年7月18日获得批准，7月29日发布,广东珠江电厂1000MW煤电扩建工程,2011年5月27日在北京，在设计煤种（S=0.52)和校核煤(S=0.63), 脱硫效率由95%提高到97% 相关主要设计参数对比,环保部首次批复石灰石-石膏湿法脱硫效率97%，满足特别排放限值50的要求,2012年9月19日，上海漕泾二期工程环境效益分析报告验收会 拟建2台1000MW燃煤机组，采用2套除尘效率99.86以上的五电场低温静电除尘器，并安装2套除尘效率60%的湿式除尘器，一炉一套 采用2套石灰石-石膏湿法脱硫，设计脱硫效
4、率98% 采用2套SCR脱硝工艺，配套低氮燃烧技术，脱硝效率80% 一期工程2台1000MW，电除尘器前、后各加1套低温省煤器，降低煤耗 从理论上更进一步降低污染物排放，满足燃机标准要求,上海漕泾二期工程,上电漕泾#1机组测试数据,除尘器出口烟尘浓度从30.5毫克/立方米下降到22.8毫克/立方米,2013年4月16-17日，国电泰州二期工程环境影响报告书审查 提出了该工程的三大亮点 工程示范-二次再热，科技部科技支撑计划、发改委示范 环保示范-达到燃机排放标准 环评示范-首次开展PM2.5的研究 微颗粒聚合装置、低低温ESP、单塔双循环脱硫、湿式ESP,泰州电厂二期工程,泰州电厂二期工程,国
5、电永福电厂300MW双塔双循环,2011年11月19日 脱硫效率99%,次生物：石膏雨、凝结颗粒物,次生物：氨逃逸、SO3,基于WESP的烟气多污染物深度净化装置,湖南益阳、上海长兴岛,上海长兴岛二厂低温省煤器,2013年65吨/小时锅炉,长兴岛二厂的排放监测结果,烟尘 4（效率99.985） PM2.5 0.8 二氧化硫 25.4 三氧化硫 3.05 全汞 0.007,1减少烟尘排放 2减少水滴与水雾排放 3减少汞等重金属排放 4减少SO3排放 5解决石膏雨问题,从环境、技术角度看，燃煤电厂污染物排放将不会成为其发展的关键制约因素。 40亿吨30%90%（1-99.9%）10000=108万
6、吨,治理工程电科院已建成6个工程（2760MW）,1、13年3月，国电益阳电厂#1机组（300MW）通过验收（烟尘浓度18.5 mg/m3，液滴浓度13.5 mg/m3）-第一个WESP示范工程投运 2、13年10月国电荥阳#2（630MW）机组通过验收（烟尘浓度19.7mg/m3）； 3、13年11月国电九江#15机组（350MW）通过验收（烟尘浓度10.4mg/m3）； 4、国电荥阳#1（630MW）机组（烟尘浓度17.8 mg/m3）； 5、国电民权#2机组（630MW）（烟尘浓度15.5 mg/m3）； 6、国电电力邯郸电厂#13机组（220MW）（烟尘浓度12 mg/m3）。,国电院
7、WESP,治理工程电科院在建9个工程（7010MW）,1、国电益阳2号机组（300MW） 2、国电民权#1机组（630MW） 3、国电常州1、2机组（2630MW） 4、国电康平#1、#2机组（2600MW） 5、国电新疆红雁池1、2号（2300MW） 6、国电青山热电#13、#14机组（2350MW） 7、国电承德热电1、2号机组（2330MW） 8、国电浙江北仑第三发电（21000MW机组） 9、国电怀安热电1、2号锅炉（2330MW）,国电院WESP,国电科学技术研究院创新开发技术的六大功能,多污染物深度净化技术,典型案例 应用效果,多污染物深度净化技术,浙能嘉华7、8号机组,2014年
8、5月30日1000MW煤电机组,浙江舟山机组,2014年6月25日350MW燃煤机组,电袋复合除尘,广东沙角C厂实现,A Controlled Future,WESP PM, Hg, SO3,Efficiency Improvements,CO2 Reduction,Water Balance,316 A & B,Intake Water,主要燃煤国家煤电大气污染物排放最严标准限值比较（毫克/立方米）,超低排放与超超低排放的定义,采用技术经济可行的烟气污染治理技术，使得烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放分别小于10 毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米的煤电机组，称为超低排放煤电机组。
9、使得烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放分别小于5毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米的煤电机组，称为超超低排放煤电机组或满足燃汽轮机组排放标准的煤电机组,天然气锅炉、燃气轮机组与煤电超低排放浓度限值比较,燃气轮机组与煤电超低排放烟气量比较,烟尘、二氧化硫排放很低，远低于GB13223-2011的规定，仅有NOX排放较高。,）,表4. 北京XX燃气联合循环热电厂二期工程1号余热锅炉试验期间DCS表盘记录数据 （100%负荷，试验期间平均值）,表5. 北京XX燃气联合循环热电厂二期工程1号余热锅炉试验期间DCS表盘记录数据(75%负荷，试验期间平均值）,燃气轮机组实际污染物排放,煤电超低排放
10、技术除尘,部分烟尘超低排放或超超低排放的煤电机组控制技术,煤电超低排放技术脱硫,高效的湿法脱硫技术有： 双循环（单塔、双塔、双区、U形塔等） 托盘技术； 旋汇耦合； 超声波； U形塔(液柱+喷淋双塔)技术； 串联接力吸收塔技术； 多层喷淋技术；,煤电超低排放技术脱硝,德国Sick-GM700,日本Horiba (ENDA-C2000),国电环保(LDAS-01),瑞士ABB （AO2000-LS25）,西门子LDS6,NEO (LaserGas II SP),英国SERVOMEX(LaserSP),加拿大 Unisearch(LasIR),氨逃逸在线监测产品,南京国电环保科技有限公司,LDAS
11、-3000便携式氨逃逸分析仪,部分现役煤电机组的环保改造方案与投资,新建煤电机组的经济性分析,烟尘排放浓度从20 毫克/立方米下降至10 毫克/立方米（不增加湿式ESP）、二氧化硫从50 毫克/立方米下降至35 毫克/立方米、氮氧化物从100 毫克/立方米下降至50 毫克/立方米，污染物排放量下降30%50%，平均下降44.1%，但环保一次性投资与运行费用增加基本都在30%左右 如果烟尘执行超超低排放5 毫克/立方米的要求，则必须在湿法脱硫后加装湿式ESP，其环保一次性投资与运行费用又得在超低排放的基础上再增加10%左右，可能有些得不偿失。,超低排放的经济性分析,特别排放限值到实现超超低排放，
12、对于1000MW机组，需要增加的成本为0.96分/kWh；对于600MW机组，需要增加的成本为1.43分/kWh；对于300MW机组，需要增加的成本为1.87分/kWh 煤电机组实现超低排放或超低低排放的成本中，运行成本较高，如果没有相应的奖惩措施，燃煤电厂不太可能使煤电机组长期稳定地实现超低排放 超低排放至少为满足特别排放限值提供了较大 富裕度 江苏省已出台超低排放的电价政策，1分/度电 山西省，1.5分/度电,煤电4亿千瓦实施超低排放与超超低排放的总量减排效果,年增加成本按1.5分4亿kW 5000h=300亿元。如果“十二五”期间，全国所有燃煤电厂都能够执行火电厂大气污染物排放标准GB1
13、3223-2011，“十三五”期间全国污染物减排仍以电力行业为重点的话，减排效果会很不理想 300亿元占GDP总量100万亿的万分之三，即0.03%,二次颗粒物的前体物：SOX、NOX、VOC、NH3等,目前的环境质量表明，在珠三角、长三角控制VOC排放显得更为迫切与重要,二次颗粒物,硫酸盐颗粒物的形成: H2SO4 + 2 NH3 - (NH4)2SO4 (s) 气相: O2,H2O SO2 + OH - H2SO4 液相: H2O SO2 + H2O2 - H2SO4 (酸环境) SO2 + O3 - H2SO4,硝酸盐颗粒物的形成: HNO3 + NH3 NH4NO3 (aq,s) 气相
14、: (白天) NO2 + OH - HNO3 气相或液相: (晚上) N2O5 + H2O - HNO3,有机颗粒物的形成: 气相: VOC + OH -有机颗粒物 (长链 VOCs, 芳香族,生物 VOCs),要控制灰霾，既要控制一次PM2.5，更要控制二次PM2.5,不考虑SO2向硫酸铵转化情况下重点城市SO2年均浓度的变化情况,113个重点环保城市实际下降26.3%，因此，SO2转化率为（26.3-9.1）=17.2% 同理，可算出NOX转化率为16%,不考虑SO2向硫酸铵转化情况下重点城市SO2年均浓度的变化情况,2010年：17.2%(26.3-9.1)的SO2被氧化为硫酸盐，16%
15、NOX被氧化，成为二次PM2.5 2012年：28.7%（35.1-6.36）的SO2被氧化为硫酸盐,2010年全国PM10总量估算,PM2.5总量2278.4万吨,火电厂污染物排放对PM2.5的贡献,2010年火电排放的烟尘中PM2.5为100.8万t，4.4% SO2转化为硫酸铵形成的二次PM2.5为350万t，15.4% NOX转化为硝酸铵形成的二次PM2.5为265.5万t，11.6% SO3转化为硫酸铵形成的二次PM2.5约107.3万t，4.7% SO2转化占PM2.5总量43%，NOX占32%，SO3占13%，烟尘占12% 火电行业排放的气态污染物对PM2.5的贡献占其贡献的88
16、%,江苏省2012年火电厂排放对区域PM2.5最大日均贡献浓度,现有火电厂减排后对区域环境PM2.5最大日均贡献浓度,2012年江苏省火电厂执行不同排放限值对PM2.5贡献 （g/m3,2012年二次PM2.5占其贡献总量的87.4%。下降51.5%，再次下降46.7%,煤电超低排放小结,超低排放技术可行，应有序推进 地区：先重点，后一般；先东部，后西部；先发达，后落后；先集中，后分散 锅炉：先大后小，先新后老，先煤粉炉后其他炉,煤电超低排放小结,超低排放成本较高，但可以承受，需要有电价政策支持 超低排放对总量减排与常规污染物地面浓度改善有限，但对PM2.5地面浓度下降效果较为明显，特别是电厂较为密集的发达地区，实施超低排放从控制PM2.5来看是值得的 从超低排放到超超低排放，无论对烟尘总量减排还是对地面颗粒物浓度下降意义均不大 “十三五”期间需开拓新的约束性指标减排重点行业,煤电超低排放小结,大幅度提高煤炭用于发电的比例，实施煤电超低排放、“以
