燃煤电厂烟气“超低排放”技术路线课件.ppt

1、燃煤电厂烟气“超低排放”技术路线主要内容 一、燃煤电厂面临的形势二、可采用的“超低排放”技术路线三、湿式电除尘技术路线四、烟气协同治理技术路线五、值得关注的问题23火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011） 50mg/m3 30mg/m3 、 20mg/m3（重点地区）燃煤电厂二氧化硫排放标准对比燃煤电厂氮氧化物排放标准对比燃煤电厂烟尘排放标准对比标准“史上最严，全世界最严！”一、燃煤电厂面临的形势4近年来，雾霾、酸雨等灾害性天气频发上海灰霾天气巴黎晴空 大气环境形势依然严峻一、燃煤电厂面临的形势l 在未来相当长时期内，我国以煤为主的能源供应格局不会发生根本性改变，煤在总能源中比重

2、很难低于50%。l 预计到2020年，全国火电装机容量将达12.2亿千瓦，新增装机容量约3亿千瓦。来源：2009年第六期中外能源来源：电力规划总院中国一次能源需求量预测中国发电装机容量预测一、燃煤电厂面临的形势我国的能源供应格局5发改委等煤电节能减排升级与改造行动计划（20142020年）6（发改能源20142093号）l 新建机组 东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)基本达到燃机标准，要求排放限值（6%O2）：烟尘：10mg/m3、SO2：35mg/m3、NOx：50mg/m3; 中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8

3、省)原则上接近或达到燃机标准; 鼓励西部地区接近或达到燃机标准。l 现役机组 稳步推进东部地区300MW及以上和有条件的300MW以下机组基本达到燃机标准； 2014启动年800万千瓦机组改造示范项目，2020年前力争完成改造机组容量1.5亿千瓦以上； 鼓励其他地区达到或接近燃机标准。 一、燃煤电厂面临的形势一、燃煤电厂面临的形势7 由于环境容量有限等原因，长三角、珠三角等地（如广州、浙江）部分燃煤电厂已参考燃机标准限值。要求排放限值（6%O2）：烟尘：5mg/m3、SO2：35mg/m3、NOx：50mg/m3，即需达到“超低排放”的要求。地方政府出台了更严格的政策、法规污染物项目燃煤锅炉(

4、mg/m3 )燃气轮机(mg/m3)（6%O2）（15%O2）若按6%O2折算烟尘20512.5二氧化硫503587.5氮氧化物（以NO2计）10050125 燃机标准并不比燃煤标准更严格；“超低排放”仅是参考了燃机标准的数值。一、燃煤电厂面临的形势 燃煤发电虽已是我国煤资源利用之“最清洁”方式，但因其基数大，仍是我国大气污染的主要排放源之一，正面临越来越严峻的环境压力。燃煤电厂“超低排放”已势在必行！ 排放限值（6%O2）：烟尘：10mg/m3 SO2：35mg/m3 NOx：50mg/m3 排放限值（6%O2）：烟尘：5mg/m3 SO2：35mg/m3 NOx：50mg/m38“超低排放

5、”已势在必行！“超低排放”：上述两种排放限值均属“超低排放”主要内容 一、燃煤电厂面临的形势二、可采用的“超低排放”技术路线三、湿式电除尘技术路线四、烟气协同治理技术路线五、值得关注的问题9现有燃煤电厂烟气治理技术路线1 燃煤电厂烟气治理技术路线演变过程我国燃煤电厂烟气治理经历了：10除尘除尘+脱硫脱硝+除尘+脱硫二、可采用的“超低排放”技术路线l 没有充分考虑各设备间的协同工作效应11 如WFGD在设计时往往忽视其除尘效果。国内WFGD的除尘效率一般仅50%左右，甚至更低，实际运行中由于WFGD石膏浆液的携带，其出口烟尘浓度反而大于入口浓度值的现象也时有发生。l 在达到相同效率情况下，系统投

6、资和运行成本较大 为达到出口较低的烟尘浓度限值要求，原ESP需增加SCA和电场数量，投资成本较大，并占用较大的空间，给空间有限的现役机组更是带来巨大挑战; 采用电袋复合或袋式除尘技术改造时，存在本体阻力高、运行费用较高、滤袋的使用寿命短、换袋成本高、旧滤袋资源化利用率较小等缺点。l 较难达到“超低排放”的要求 常规除尘设备出口粉尘浓度较难达到10mg/m3以下; 我国燃煤电厂WFGD的除尘效率普遍较低。2 现有烟气治理技术路线存在问题 针对我国日益严峻的大气污染形势及国内燃煤电厂使用的除尘设备80%以上为电除尘器这一现状，同时借鉴发达国家的先进电除尘技术，为实现燃煤电厂烟气“超低排放”，可采用

7、“末端治理”和“协同控制”技术路线：12 菲达环保通过自主研发、技术引进和成立合资公司的方式，在上述技术路线的研究及推广方面已取得重大突破。3 可采用的“超低排放”技术路线l 湿式电除尘技术路线l 以低低温ESP为核心的烟气协同治理技术路线 WESP技术-自主研发和引进三菱重工技术菲达环保自2010年起开展WESP技术研究，自主研发成功垂直烟气流WESP。2013年1月，菲达环保从日本三菱重工引进水平烟气流金属板式WESP技术，三菱重工转让选型、设计、制作及安装等全部技术。技术引进签约仪式技术引进合同登记证书菲达环保WESP业绩表13 2011年起，菲达环保开展低低温电除尘技术研究，并取得一定

8、突破。 2013年5月2014年3月，完成华能国际“燃煤电厂烟气协同治理关键技术研究”除尘设备专题研究，提出了以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线。低低温电除尘技术-自主研发14 三菱日立电力系统有限公司， 2014年2月组建。 三菱日立高性能烟气净化系统日本国内市场占有87%的市场份额。 菲达环保将与三菱日立电力系统有限公司成立合资公司，名为浙江菲达菱立高性能烟气净化系统工程公司。 合资公司将在国内推广高性能烟气净化系统。高性能烟气净化系统日本国内占有率三菱重工高性能烟气净化系统业绩菲达环保董事会决议高性能烟气净化系统-与三菱日立成立合资公司15主要内容 一、燃煤电厂面临的形势二、

9、可采用的“超低排放”技术路线三、湿式电除尘技术路线四、烟气协同治理技术路线五、值得关注的问题16三、湿式电除尘技术路线 WESP主要用于解决脱硫塔后的复合污染物排放问题，其入口烟尘浓度宜小于20mg/m3。配有WESP的燃煤电厂烟气治理工艺流程17BoilerSCR除尘器AH高效FGD烟尘(mg/m3)SO2(mg/m3)NOx(mg/m3)除尘效率570%STACK203550WESP1 WESP工作原理及特点18 与常规电除尘器的原理相同。WESP采用液体冲刷集尘极表面来进行清灰。 l 不受粉尘比电阻影响，可有效捕集其它烟气治理设备捕集效率较低的污染物（如PM2.5等）；l 可捕集湿法脱硫

10、系统产生的污染物，消除石膏雨;l 可达到其它除尘设备难以达到的极低的烟尘排放限值（如3mg/m3）。GASGAS2 WESP水、电、碱耗量估算19说明：收到基硫按1%计。一电场以入口浓度20mg/Nm3，出口排放浓度5mg/Nm3 进行估算；二电场以入口浓度30mg/Nm3，出口排放浓度 5mg/Nm3 进行估算。 项 目 除尘效率(%)70%80%80%技术配置方案一个电场 WESP二个电场 WESP机组（MW）30060010003006001000电耗（kW/h）200360520320570850水耗（m3/h）122030152540碱耗（0.1 MPaG, 32%水溶液）（kg/h

11、）1001602401001602403 WESP投资及运行费用估算说明：公共事业费用的单价：电费按0.35元/kWh，工业水成本按6元/t，32%NaOH水溶液的成本为1200元/t，年平均运行时间按5500h/年计。20 项目 除尘效率(%)70%80%80%推荐技术配置方案一个电场 WESP二个电场 WESP机组（MW）30060010003006001000设备投资成本（万元）100012002000250030003500200021003200380043004800耗电成本（万元/年）397010062110164耗水成本（万元/年）4066995083132消耗品（NaOH）（

12、万元/年）6610015266100152年维护费用（万元/年）（喷嘴更换、泵维修等估算）101620203240合计年运行维护费（万元）155252371198325488 WESP在美国、日本等电厂已有近30年的应用历史，约几十套的电厂投运业绩。WESP是燃煤烟气复合污染物控制的精处理技术装备。 WESP国外应用情况 机组数量及大小：（21000MW）+（3700M）； 运行年限：稳定运行超过20年； 烟尘排放：设计限值为5mg/m3，实际值约1mg/m3。日本碧南电厂配套WESP：214 国内外应用情况（1/2） 舟山电厂4#炉350MW机组（2014.05投运），烟尘排放2.46mg/

13、m3； 广州恒运电厂9#炉330MW机组（2014.07投运），烟尘排放1.94mg/m3。WESP国内应用情况 以前我国WESP多用于化工、冶金等行业，但其处理烟气量较小。由于WESP可达到极低的排放浓度，现各大电力公司纷纷上马。 目前，国内WESP合同订单已近国外投运数量的总和。菲达环保凭借自身品牌优势以及技术优势， 截至2014年10月底，签订的WESP合同业绩已超30台套，总装机容量超15000MW，其中1000MW机组7套，有4套投运业绩，在国内同行业中处理领先地位。224 国内外应用情况（2/2）主要内容 一、燃煤电厂面临的形势二、可采用的“超低排放”技术路线三、湿式电除尘技术路线

14、四、烟气协同治理技术路线五、值得关注的问题23主要由单一设备处理单一污染物多个设备处理多种污染物FGDSOxSOxNOxPMHgSCRNOxESPPM设备设备四、烟气协同治理技术路线直接脱除主污染物或间接脱除其它污染物 为其它设备脱除污染物创造条件STACKBoilerAH高效除尘FGDFGCWESPFGR低低温ESPSCR可选核心24SCRESPAHFGDSTACKFGCBoilerFGRWESP 降低烟气温度至90左右，达到酸露点以下，使SO3吸附凝结在飞灰颗粒上；提高除尘器出口烟尘粒径。采用合适的吸收塔流速、较好的气流分布，优化喷淋层设计及高性能的除雾器，以拦截更多含固液滴及粒径增长后的

15、烟尘颗粒。 低低温条件下比电阻下降、击穿电压上升，烟气量降低，大幅提高除尘效率。 进一步去除残余的微小颗粒物（可选）。（一）PM(粉尘)的协同脱除25 采用单塔或组合式分区吸收技术，改变气液传质平衡条件，并优化浆液PH值、液气比、浆液雾化粒径、氧硫比等参数，提高脱硫效率； 优化塔内烟气流场，有效降低液气比，降低能耗； 提高除雾器性能，改善喷淋层设计。（二）SO2的深度脱除26SCRESPAHFGDSTACKFGCBoilerFGRWESP 采用超低NOx炉内燃烧技术，减少NOx生成 改进喷嘴布局及吸收方式，适度脱除NO2 进一步协助脱除烟气中残余的NO2（可选）采用高效SCR催化剂（三）NOx

16、的协同脱除27SCRESPAHFGDSTACKFGCBoilerFGRWESP 降低烟气温度至酸露点以下，从而使其被飞灰吸附 低温高效运行，除尘同时除去已吸附的SO3 降低SO2氧化率，抑制SO3生成新型喷嘴去除SOxSO3灰颗粒进一步脱除SO3（四）SO3的协同脱除28进一步脱除SO3(可选)SCRESPAHFGDSTACKFGCBoilerFGRWESP可采用汞氧化催化剂使Hg氧化为Hg2+降低温度，使飞灰颗粒吸附元素Hg和Hg2+HgHg2+除去颗粒态、以及吸附在灰颗粒上的Hg煤炭中的汞元素 Hg (Hg0)氧化Hg (HgCl2)Hg颗粒 Hg从烟囱排出进一步脱除Hg2+（五）Hg的协

17、同脱除29进一步脱除Hg2+(可选)30（六）典型污染物治理技术间的协同脱除作用污染物SCRFGC低低温ESPWFGDWESP(可选)PMSO2SO3NOxHg注：-直接作用，-直接协同作用，-间接协同作用，-基本无作用或无作用。BoilerSCR低低温ESPAH高效FGDFGCFGR降低温度至酸露点以下，SO3冷凝成硫酸雾吸附在飞灰表面，降低飞灰比电阻。提升除尘效率，增大出口粉尘粒径，有利于提高FGD的除尘效果。加热给水，降低汽机热耗。加热烟气，提升排烟温度。（可选择使用）采用合适的吸收塔流速、较好的气流分布，优化喷淋层设计及高性能的除雾器。可采用新型Hg氧化催化剂，提升Hg氧化率。汽机回热

18、系统WESP烟尘(mg/m3)SO2(mg/m3)NOx(mg/m3)除尘效率3151070%进一步去除残余的微小颗粒物。（可选择使用）3021STACK4.5 20 30（15）55010035503550（七）综述BoilerSCR低低温ESPAH高效FGDFGCFGR降低温度至酸露点以下，SO3冷凝成硫酸雾吸附在飞灰表面，降低飞灰比电阻。提升除尘效率，增大出口粉尘粒径，有利于提高FGD的除尘效果。加热给水，降低汽机热耗。加热烟气，提升排烟温度。（可选择使用）采用合适的吸收塔流速、较好的气流分布，优化喷淋层设计及高性能的除雾器。可采用新型Hg氧化催化剂，提升Hg氧化率。汽机回热系统WESP

19、烟尘(mg/m3)SO2(mg/m3)NOx(mg/m3)除尘效率3253550105010070%进一步去除残余的微小颗粒物。（可选择使用）3021STACK4.5 20 30（15）53550（七）综述33 通过烟气冷却器或烟气换热系统（包括烟气冷却器和烟气再热器）降低电除尘器入口烟气温度至酸露点以下，一般在90左右，烟气中的大部分SO3会在烟气冷却器中凝结，并吸附在粉尘表面，使粉尘性质发生很大变化，大幅提高除尘效率，同时去除大部分的SO3。（八）低低温电除尘技术概述1 工作原理及特点l 除尘效率高l 可除去大部分SO3l 提高 FGD协同除尘效果l 节能效果明显l 二次扬尘适当增加l 具

20、更优越的经济性日本低低温电除尘系统布置2 国内外应用情况34 国外应用情况 低低温电除尘技术在日本已有近20年的应用历史，投运业绩超过20个电厂，机组容量累计超15000MW。 国内应用情况l 浙能嘉华1000MW机组，烟气温度降至90左右，改造后ESP出口烟尘浓度由50mg/m3降至20mg/m3左右； 中电投新昌700MW机组，烟气温度降低至95左右，改造后ESP出口烟尘浓度由50mg/m3降至17.25mg/m3，SO3脱除率88.1%；l 华能榆社300MW机组、华能长兴2660MW机组，烟尘排放要求小于5mg/m3，系统中不设置WESP，其中榆社电厂已于2014年8月上旬投运，效果良

21、好，长兴电厂将于2014年11月底投运，将成为国内首批采用低低温ESP实现 “超低排放”的烟气协同治理示范工程。主要内容 一、燃煤电厂面临的形势二、可采用的“超低排放”技术路线三、湿式电除尘技术路线四、烟气协同治理技术路线五、值得关注的问题35金属极板（316L）非金属柔性极板导电玻璃钢目前，国内WESP合同订单已近国外投运数量的总和。36金属电极WESP导电玻璃钢WESP柔性电极WESP关注点一：WESP技术流派较多，何为长期稳定、高效运行主流技术？菲达、南源、龙净.山大能源 、国电南环院西安热工院、南京通用、宜兴化工益阳电厂、荥阳电厂华能黄台电厂、包头希望铝业国华舟山电厂、浙能嘉华电厂国外

22、燃煤电厂主流技术（三菱、日立、巴威、阿尔斯通）电除雾器，在冶金、化工行业应用较多美国俄亥俄大学最早提出，转让给美国南方环保公司，国外业绩很少五、值得关注的问题37关注点三：低浓度、高含湿量烟气工况下的测试技术是否跟进？关注点二： 如何做好行业自律，保障行业健康、有序发展！ 现WESP市场准入门槛较低、参与竞争的企业技术水平参次不齐。应杜绝低价竞争，否则将扰乱市场秩序，同时对WESP技术进步带来不利影响。六、值得关注的问题38不同煤种粉尘比电阻与烟气温度的关系（日本三菱重工）反电晕临界比电阻低低温电除尘器低温电除尘器高温电除尘器高碱低硫煤高碱高硫煤低碱低硫煤低碱高硫煤比电阻（cm）40030020010001310121011101010910810烟气温度（）323: 810 vol%H O: 3.5749.98mg/NmSO测试环境1614121086420粉尘浓度/ 硫酸雾浓度（D/S）腐蚀率：实验数据灰硫比与腐蚀率的关系（日本三菱重工）ESP出口烟尘浓度的构成（日本三菱重工） 低低温电除尘技术已受到业主的广泛关注和推崇，但工程应用经验不足，如何避免其可能存在的问题？如高碱煤提效幅度、高硫煤低温腐蚀、二次扬尘等。六、值得关注的问题关注点四：应进一步对实际工程进行跟踪、分析，积累经验。39Thank you!