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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,中国煤炭资源呈
2、“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的电力走廊。,7,一、我国
3、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：基地燃煤电站应采用600MW级及以上超超临界机组，空冷机组设
4、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/m32）特别排放限值 环保部发布第14号公告，要求自2014年7月1日起，重
5、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
6、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
7、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
8、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&W公司从丹麦Niro公司购买该技术，在美国获得比欧洲要多得多的机组安装业绩。在美国350MW到935MW机组均有运行业绩，2006年投运多套790MW超临界机组利用该工艺的烟气脱硫装置,在美国电站脱硫项目中，80%采用石灰石石膏湿
9、脱硫工艺，其余20%份额中绝大部分采用旋转喷雾干燥法脱硫工艺。,22,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,美国790MW机组旋转喷雾半干法烟气脱硫装置,23,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,d）活性炭烟气脱汞工艺在火电厂烟气脱汞技术发展方面,美国走在世界的前列,对煤中重金属进行分析,对其中一部分电厂采用活性炭脱汞工艺。美国已有多个大机组完成烟气脱汞工程应用。,24,二、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机组活性炭脱汞工艺投射点,25,二、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790
10、MW机组活性炭脱汞工艺储罐,26,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,第3阶段：2008年始；开始执行美国清洁空气法修正案二期工程，即高效烟气处理技术发展阶段。将比1990年颁布的美国清洁空气法修正案对污染物的控制力度更大，要求更严。其中对脱硫装置的要求如下：新上火电机组当采用石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺时，脱硫效率达到9899，脱硫装置可用率达到99；,27,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,当采用烟气循环流化床脱硫工艺或旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺时，脱硫效率达到95以上，脱硫装置可用率达到99%。,28,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,在烟气综合治理工艺示范装置设计方面：美
11、国执行PPII计划（火电厂改进计划），美国能源部在国内AES Greenidge4号机组(104MW机组)安装了一套组合技术环保型电厂示范装置。,29,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,主要工艺路线为：低NOX燃烧器+SNCR+SCR+CFB-FGD（烟气循环流化床脱SO2、SO3工艺）+脱汞（活性炭脱汞工艺）+布袋除尘器示范装置，SO2脱除率95%，SO395%，脱汞率90%，NOX排放为150mg/Nm3。该项目2008年投运。试验成功后，多污染物控制技术将应用到国内近500个老火电机组，机组容量在 50MW600MW之间，这是美国在高效烟气综合治理方面一个重要的尝试。,30,二、燃
12、煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,美国燃煤电厂低低温电除尘器研究工作2009年我们与三菱公司谈判，研究在中国低低温应用，三菱公司提出当时在美国要开展低低温电除尘器项目,随后美国公司开展了一些研究和试验。,31,安装地点 (Illinois),- 32 -,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,ESP House,FGD,ESP House,U.S. Illinois Power Plant (400MW),- 33 -,现场测试设备,烟气流量 : 2000m3N/h-wet(1MW) 煤 : Gateway(S：2.93%，SO2：2100ppm) 脱
13、SO2 : 99% 设备尺寸 : W20mxD15mxH10m,SCR,GGH(G/C),Wet-ESP,FGD,FGD,Wet-ESP,GGH,SCR,Dry-ESP,Dry-ESP,- 34 -,GGH的可靠性试验 (烟气冷却),1st Section (Top),1st Section (Bottom),2nd Section (Top),2nd Section (Bottom),Flue Gas Flow,运行后照片,0:00,3:00,6:00,9:00,12:00,15:00,Inlet Temp.,Outlet Temp.,Heat Medium Temp.,Cooler Dif
14、f. Pressure,180 160 140 120 100 80 60 40 20 0,温度 (deg-C),27 24 21 18 15 12 9 6 3 0,Diff. Pressure (in-WG),初装,运行后,18:00,15:00,18:00,21:00,0:00,- 35 -,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,美国南方电力公司也通过PM浓度/H2SO4雾浓度来评价腐蚀程度，当低低温电除尘器采用含硫量为2.5%的燃煤时，灰硫比在50100可避免腐蚀，当采用含硫量更高的燃煤时，为避免腐蚀，灰硫比应大于200。,36,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,美国某项目评价腐
15、蚀方法,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,湿式电除尘器在美国燃煤电厂发展由于2006年废除了PM10要求,专门对PM2.5提出控制要求。此后在燃煤火电机组建了8台左右湿式电除尘器。采取的除尘工艺路线主要是：布袋除尘器+湿法烟气脱硫装置+湿式电除尘器,38,39,二、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,为什么要采取布袋除尘器+湿法烟气脱硫+湿式电除尘器或电除尘器+布袋除尘器+湿法烟气脱硫+湿式电除尘器,40,二、燃煤电厂烟气治理技术研究与工程应用,美国燃煤电厂安装湿式电除尘器目的（1）满足美国环保排放法规的要求。美国燃煤电厂颗粒物排放浓度控制要求依然是20mg/m3，因此首先应满足该要求。（2）满足控制PM2.5、硫酸雾及脱汞要求。,
