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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v 国电环境保护研究院，成立 于1980年，原电力部南京环 保所 v 国电科学技术研究院，成立 于2008年v 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 v 面向集团：五大评价、生产 服务、技术监督、节能改造 、调试v 研究员级高工/教授级高工 v 享受国务院政府特殊津贴专家 v 环保部清洁空气研究计划 专家 v 国资委节能减排 专家 v 全国“十佳”环境科技工作者 v 江苏省优秀科技工作者 v CIG
2、RE国际委员 v 中国电机工程学会理事 v 中国环境科学学会理事 v 电力环保专委会主任委员 v 环评专委会副主任委员 v 电力行业环保标准化技术委员会常 务副主任委员 v 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v2011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
3、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 10个单位26位代表和专家，会议聘请了9名专家vGB13223-2011于2011年7月18日获得批准，7月 29日发布项项目 单单位 效率95% 效率97% 喷淋层数 层 4 5 浆液循环量 m3/h 9500 9500 浆液停留时间 min 5 5 石膏浆液停留时间 h 57 67 氧化空气量 Nm3/h 7766 7930 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 对比项目单位效率95%效率97
4、%吸收塔直径m19.520.0浆池高度m10.612.0浆池容积m331663770吸收塔总高度m32.235.6烟气流速m/s3.833.65L/G液气比l/Nm311.2714.02Ca/ S比1.031.03石灰石用量(设计/ 校核煤)t/h5.55/10.135.67/10.34石膏产量 (设计/校核煤)t/h7.74/14.27.9/14.5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v2012年9月19日，上海漕泾二期工程环境效益分析报告验收会 v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
5、%的湿式除尘器 ，一炉一套 v采用2套石灰石-石膏湿法脱硫，设计脱硫效率98% v采用2套SCR脱硝工艺，配套低氮燃烧技术，脱硝效率80%v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v从理论上更进一步降低污染物排放，满足燃机标准要求试验项目改造前（1000MW）改造后（1000MW ）试验值理论值凝结水温度提高（）015.5汽机热耗降低（%）/0.560.7 发电煤耗降低（g/kW.h ）01.59/除尘效率（%）A侧：99.8B侧：99.81A侧：99.86 B侧：99.87/粉尘排放浓度（mg/Nm3）A侧：21.57B侧：20.86A侧：14.29 B侧：13
6、.8/脱硫水耗降低（t/h）039.75/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v2013年4月16-17日，国电泰州二期工程环境影响报告书审 查v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v微颗粒聚合装置、低低温ESP、单塔双循环脱硫、湿式ESP泰州电厂二期工程国电永福电厂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
7、上海长兴岛二厂低温省煤器2013年65吨/小 时锅炉v烟尘 4（效率99.985）vPM2.5 0.8v二氧化硫 25.4 v三氧化硫 3.05v全汞 0.0071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 (NH4)2SO4 (s) 气相: O2,H2O SO2 + OH - H2SO4 液相: H2OSO2
8、+ H2O2 - H2SO4 (酸环境)SO2 + O3 - H2SO4硝酸盐颗粒物的形成: HNO3 + NH3 NH4NO3 (aq,s) 气相: (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项目SO2排放总量/万t 火电行业SO2/万 t其他行业SO2/万t2005年2549.31277.21272.12010年2185.1984.41200.7下降幅度/%14.2922
9、.95.6对年均浓度下降 的贡献/%9.14.64.5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%项目SO2排放总量/ 万t火电行业SO2/ 万t其他行业SO2/ 万t 2005年2549.31277.21272.12012年2117.68831234.6下降幅度/%16.9230.862.95对年均浓度下 降的贡献/%6.366.22.36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SO
10、2被氧化为硫酸盐，16%NOX被氧化，成为二次PM2.5 2012年：28.7%（35.1-6.36）的SO2被氧化为硫酸盐项目SO2NOXPM10排放总量/万t2185.11852.43797.3(计算均 值) 转化为盐的比 例/%17.216.00对年均浓度的 贡献总量/万t1809.31556.03790.9(按SO2计 算) 3803.6(按NOX计 算) 年均浓度/(mgm -3)0.0420.0360.0882010年全国PM10总量估算PM2.5总量2278.4万吨v2010年火电排放的烟尘中PM2.5为100.8万t，4.4%vSO2转化为硫酸铵形成的二次PM2.5为350万t
11、，15.4%vNOX转化为硝酸铵形成的二次PM2.5为265.5万t，11.6%vSO3转化为硫酸铵形成的二次PM2.5约107.3万t，4.7%vSO2转化占PM2.5总量43%，NOX占32%，SO3占13%，烟尘占 12% v火电行业排放的气态污染物对PM2.5的贡献占其贡献的88%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最大日均贡献浓度主要城市现状贡献一次 PM2.5浓度现状贡献PM2.5 浓度特别排放限值 贡献PM2.5浓度超低排放后贡 献PM2.5浓度徐州5.542.917.911.0连云港4.132.616.58.0宿迁3.5
12、29.010.28.6 淮安5.940.712.610.9 盐城4.634.59.87.7 扬州4.541.220.912.5 南京5.132.913.77.4 镇江4.440.624.710.5 常州4.239.622.99.3 无锡4.728.516.39.0 苏州3.527.320.46.3 南通3.332.221.76.2 泰州4.336.715.011.2 平均4.4335.2817.129.122012年二次PM2.5占其贡献总量的87.4%。下降51.5%，再次下降46.7%v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u锅
13、炉：先大后小，先新后老，先煤粉炉后其他炉v超低排放成本较高，但可以承受，需要有电价政策支持v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v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v“十三五”期间需开拓新的约束性指标减排重点行业 大幅度提高煤炭用于发电的比例，实施煤电超低排放、“ 以电代煤”、现有纯凝机组抽汽供热，全面关停小锅炉， 减少煤炭的分散使用，是实现城市大气环境改善的根本途 径v在珠三角、长三角控制VOC排放更为迫切 与更为重要v致谢： v科技部（科技支撑计划） v环保部（公益项目与部内项目） v国家能源局（浙江项目）、江苏省能源局（江苏项目）v王圣 博士，环科所副所长 v薛建明 常务副主任，研发中心 v赵秀勇 博士，环科所高工 v莫华 教授级高工，环保部评估中心 v王临清 高工，环保部环评司谢谢大家！朱 法 华zhufahuanepri.c om
