.燃煤烟气超低排放技术开发及标准探讨

1、燃煤烟气超低排放技术开发及标准探讨2. 效益分析效益分析u 减排量：实际减排的总绝对量不大；减排量：实际减排的总绝对量不大；u 环境质量分析：因减排的总的绝对量不大，超低环境质量分析：因减排的总的绝对量不大，超低排放对环境质量影响的分担率要远远小于排放量的排放对环境质量影响的分担率要远远小于排放量的分担率，对环境质量改善的作用相对较小；分担率，对环境质量改善的作用相对较小；u CO2排放：预计每年因超低排放改造，仅脱硫脱排放：预计每年因超低排放改造，仅脱硫脱硝两项增加硝两项增加CO2排放约排放约2380万吨未考虑改造用的万吨未考虑改造用的钢材、催化剂等生产及物料运输过程的钢材、催化剂等生产及物

2、料运输过程的CO2排放排放。u燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨3. 经济分析经济分析 1单位发电量增加本钱单位发电量增加本钱按按20年运行周期，在现有环保电价根底上，实现超低年运行周期，在现有环保电价根底上，实现超低排放排放机组机组 （MWMW）单位发电量增加成本单位发电量增加成本 （分（分/KWh/KWh）3001.476001.0810000.82 虽然从起，超低排放电价补贴虽然从起，超低排放电价补贴1分分/KWh。但由于补偿标。但由于补偿标准将逐年降低，从长远看，不断提高的环保本钱将有业主承准将逐年降低，从长远看，不断提高的环保本钱将有业主承担。担。u燃煤烟气超低排放技术

3、探讨燃煤烟气超低排放技术探讨3. 经济分析经济分析 2单位污染物控制本钱单位污染物控制本钱SO2 NOX备注备注全社会平均成本（元/kg）1.26按指定排污收费标准测算北京（元/kg）10天津（元/kg）6.38.5SO2：超低排放削减增量的本钱是改造前本钱的近：超低排放削减增量的本钱是改造前本钱的近20倍倍烟尘：湿式电除尘器控制本钱是前端除尘器控制本钱的千倍烟尘：湿式电除尘器控制本钱是前端除尘器控制本钱的千倍u燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨u燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨 依法性问题：缺乏法律方面保障；一些技术依法性问题：缺乏法律方面保障；一些技术性问题尚

4、未清楚如氨逃逸、性问题尚未清楚如氨逃逸、SO3产生量增加产生量增加、废弃催化剂处理、废弃催化剂处理 监管问题：监测方法低浓度监测的精准性监管问题：监测方法低浓度监测的精准性 技术层面问题：无技术创新技术层面问题：无技术创新 超低排放与其他方面的协调性问题：如何统超低排放与其他方面的协调性问题：如何统筹超低排放与节能、减碳、节水以及其它常规筹超低排放与节能、减碳、节水以及其它常规污染物控制间的关系污染物控制间的关系 经济型问题：改造本钱高，尤其是现有机组经济型问题：改造本钱高，尤其是现有机组的超低改造的超低改造u 燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨 开展超低排放综合效果的系统研究与

5、评开展超低排放综合效果的系统研究与评估估 适时修订适时修订?火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准? 有序推进超低排放改造有序推进超低排放改造 提前部署超低排放技术研发提前部署超低排放技术研发GB13223-2021大气污染物排大气污染物排放标准最严格排放标准放标准最严格排放标准大气污染物超低排放标准大气污染物超低排放标准燃煤锅炉重点地区燃煤锅炉重点地区烟尘烟尘 20mg/m3SO2 50mg/m3NOX(以以NO2计计) 100mg/m3汞及其化合物汞及其化合物 0.03mg/m3燃煤机组重点地区燃煤机组重点地区烟尘烟尘 5mg/m3SO2 35mg/m3NOX(以以NO2计计)

6、50mg/m3u燃煤烟气污染物排放标准燃煤烟气污染物排放标准 大气污染物排放标准制定大气污染物排放标准制定的的初衷并非是治理雾霾，初衷并非是治理雾霾，而是治理环境空气质而是治理环境空气质量量标准中限定的三种常规污染物标准中限定的三种常规污染物烟尘、二氧化硫烟尘、二氧化硫和和氮氧化物，氮氧化物，它们是雾霾污染物的主它们是雾霾污染物的主要成分，要成分，与雾霾关系密切。从总体与雾霾关系密切。从总体来来看，看，燃煤电燃煤电厂烟尘厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物三种常规污染物、二氧化硫、氮氧化物三种常规污染物的的排放已不是影排放已不是影响环境质量和雾霾形成的主要原因。响环境质量和雾霾形成的主要原因。u燃煤烟气

7、污染物排放标准燃煤烟气污染物排放标准国内正在开发的超低排放工艺流程图如下：国内正在开发的超低排放工艺流程图如下：国内正在开发的超低排放工艺流程示意图国内正在开发的超低排放工艺流程示意图u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 石灰石石灰石-石膏法脱硫数据表石膏法脱硫数据表机组机组2300MW年运行时间年运行时间/h6000耗水量耗水量/kt年年-1825耗电量耗电量/MWh年年-137500CO2排放量排放量/SO20.72石膏堆砌量石膏堆砌量/SO22.7现有超低排放技术的湿法脱硫数据如下表：现有超低排放技术的湿法脱硫数据如下表：u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技

8、术探讨湿法脱硫方法存在的主要问题如下：湿法脱硫方法存在的主要问题如下：1固定资产投资大：湿法脱硫装置固定资产投资大；固定资产投资大：湿法脱硫装置固定资产投资大；2运行费用高：从上表可知，运行费用高：从上表可知，2300MW的机组的的机组的年耗电量高达年耗电量高达37500 MWh，相当于燃烧，相当于燃烧4614吨标准煤。吨标准煤。 3耗水量大：年运行耗水量大：年运行6000小时年水耗近小时年水耗近82.5万吨水，万吨水，每小时消耗每小时消耗137.5吨水，也就是向大气中排放大量的废气。吨水，也就是向大气中排放大量的废气。 4脱硫废水难于处理，脱硫产物石膏难以有效利用，脱硫废水难于处理，脱硫产物

9、石膏难以有效利用，作为固体废物堆埋，浪费大量的硫资源。作为固体废物堆埋，浪费大量的硫资源。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 湿法脱硫之后加装的湿式电除尘虽然能够去除烟气湿法脱硫之后加装的湿式电除尘虽然能够去除烟气中的局部石膏颗粒，但存在下述问题：中的局部石膏颗粒，但存在下述问题： 1增加了湿烟气中的水雾含量，使烟囱冒增加了湿烟气中的水雾含量，使烟囱冒“白烟白烟的现象更加严重；的现象更加严重； 2设备运行能耗设备运行能耗(含阻力能耗含阻力能耗)增大约增大约1000-1200kw； 3相比减排效果，湿电除尘器的运行本钱过高

10、相比减排效果，湿电除尘器的运行本钱过高超过超过1500元元/h。 以以260万千瓦机组除尘改造为例，仅设备投资约万千瓦机组除尘改造为例，仅设备投资约7000万元或更高，年运行费用增加万元或更高，年运行费用增加500万元以上。万元以上。 燃煤电厂锅炉燃煤电厂锅炉超低排放技术中超低排放技术中90%90%以上采用以上采用湿法脱湿法脱硫，脱硫之后的烟气温度在硫，脱硫之后的烟气温度在30-5030-50，湿度在湿度在100200100200g/Nm3，而我国大气的平均湿度仅为而我国大气的平均湿度仅为9 9g/Nm3，锅炉湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的锅炉湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的1010倍以上倍

11、以上。 总量上看，按燃烧总量上看，按燃烧1 1吨煤吨煤，湿法脱硫烟气带出湿法脱硫烟气带出1 1吨水吨水汽汽估算，我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放估算，我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放近近4040亿吨的水亿吨的水汽汽。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 在现有超低排放技术中，湿法脱硫烟气中水汽在现有超低排放技术中，湿法脱硫烟气中水汽的排放量是二氧化硫排放量的的排放量是二氧化硫排放量的28005600倍，倍， 因此，超低排放标准中因此，超低排放标准中SO2等排放指标是否能等排放指标是否能够真正代表燃煤烟气污染物的

12、排放量值得商榷？够真正代表燃煤烟气污染物的排放量值得商榷？ 100200/0.035=28005600 在室内加湿器中分别参加纯洁水、矿泉水和自来在室内加湿器中分别参加纯洁水、矿泉水和自来水，监测空气污染情况，实验结果如下：水，监测空气污染情况，实验结果如下： 纯洁水，纯洁水，PM2.5值，值，20微克微克/米米3矿泉水，矿泉水，PM2.5值，值，30微克微克/米米3自来水，自来水，PM2.5值，值，340微克微克/米米3 空气质量参考指数标准：空气质量参考指数标准：PM2.5值，值，050微克微克/米米3 ，空气质量一级，空气质量一级PM2.5值，值，51100微克微克/米米3 ，空气质量二

13、级，空气质量二级PM2.5值，大于值，大于300微克微克/米米3 ，重度污染，重度污染u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 在家庭房间中使用添加自来水的加湿器，在家庭房间中使用添加自来水的加湿器，3岁儿童咳岁儿童咳嗽不仅没有改善，反而愈加严重，咳嗽持续半个月，到嗽不仅没有改善，反而愈加严重，咳嗽持续半个月，到医院检查，被医生诊断为医院检查，被医生诊断为“加湿器肺炎。加湿器肺炎。 燃煤烟气湿法脱硫过程与使用加湿器相似，显然脱燃煤烟气湿法脱硫过程与使用加湿器相似，显然脱硫液中的成分更加复杂，烟气中的水汽成分也比自来水硫液中的成分更加复杂，烟气中的水汽成分也比自来水更加复杂，虽然利

14、用湿法电除尘除去一局部较大的颗粒更加复杂，虽然利用湿法电除尘除去一局部较大的颗粒物，但对于较小的颗粒及水溶性物质无能为力。因此，物，但对于较小的颗粒及水溶性物质无能为力。因此， 湿法脱硫烟气中水汽带来的空气污染湿法脱硫烟气中水汽带来的空气污染PM2.5、PM10应该引起人们的高度重视。应该引起人们的高度重视。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨u 高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术 针对现有脱硫脱硝方法及超低排放技针对现有脱硫脱硝方法及超低排放技术存在的缺点，我们开发了一种固定资术存在的缺点，我们开发了一种固定资产投资少、运行维护本钱低、能耗水耗产投资少、运行维

15、护本钱低、能耗水耗少、产物可资源利用的高效气相烟气脱少、产物可资源利用的高效气相烟气脱硫脱硝超低排放技术。硫脱硝超低排放技术。 该技术可以克服现有超低排放技术固该技术可以克服现有超低排放技术固定资产投资高、运行维护费用高、废气定资产投资高、运行维护费用高、废气排放量大、操作复杂等问题。排放量大、操作复杂等问题。工艺路线如以下图所示：工艺路线如以下图所示：图图. 高效气相脱硫脱硝超低排放新技术示意图高效气相脱硫脱硝超低排放新技术示意图u 高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术图图. 220t/h循环循环流流化床锅炉脱硝结果化床锅炉脱硝结果高效气相烟气脱硝技术在电厂的应用高效气相烟气脱硝

16、技术在电厂的应用u 高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术 高效气相烟气脱硫技术已在电厂进行了现场试验，高效气相烟气脱硫技术已在电厂进行了现场试验，锅炉类型为锅炉类型为170t/h煤粉炉，烟气量为煤粉炉，烟气量为3105 Nm3/h。图图. 高效气相脱硫技术在电厂的脱硫结果高效气相脱硫技术在电厂的脱硫结果u 高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术 从上述结果得出，高效气相脱硫剂将烟气中的从上述结果得出，高效气相脱硫剂将烟气中的SO2从从4000 mg/Nm3脱除至脱除至35 mg/Nm3以下，脱除率以下，脱除率高达高达99.1%以上，能够满足环保部对以上，能够满足环保部对S

17、O2控制在控制在50 mg/Nm3以下的超低排放要求。以下的超低排放要求。u 高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫技术高效气相烟气脱硫技术高效气相烟气脱硫脱硝技术特点高效气相烟气脱硫脱硝技术特点 1脱硫脱硝除尘设备投资大幅度降低脱硫脱硝除尘设备投资大幅度降低 与国内正在开发的脱硫脱硝超低排放装置相比，固与国内正在开发的脱硫脱硝超低排放装置相比，固定资产投入可降低定资产投入可降低80%以上；以上； 2运行能耗大为降低运行能耗大为降低 该技术不需要大量脱硫浆液的循环，使烟气沿程阻该技术不需要大量脱硫浆液的循环，使烟气沿程阻力大为降低，从而使烟气处理系统的能耗大为降低；力

18、大为降低，从而使烟气处理系统的能耗大为降低； 3运行水耗几乎为零运行水耗几乎为零 不向烟气处理系统中加水，使烟气带出的水量大为不向烟气处理系统中加水，使烟气带出的水量大为降低，形成雾霾的可能性也大为降低。降低，形成雾霾的可能性也大为降低。 4脱硫脱硝除尘效率高脱硫脱硝除尘效率高 脱硫脱硝效率高，脱硫脱硝效率高，SO2排放浓度小于排放浓度小于35mg/Nm3、NOx 小于小于50mg/m3。 5烟气处理系统平安性高烟气处理系统平安性高 该技术使用的脱硫剂和脱硝剂都是固该技术使用的脱硫剂和脱硝剂都是固体粉末，防止使用氨水、液氨带来的平体粉末，防止使用氨水、液氨带来的平安隐患。安隐患。高效气相烟气脱

19、硫脱硝技术特点高效气相烟气脱硫脱硝技术特点 新型气相烟气脱硫脱硝超低排放技术新型气相烟气脱硫脱硝超低排放技术具有创新的理论根底，是脱硫脱硝烟气具有创新的理论根底，是脱硫脱硝烟气处理技术的一次革命。处理技术的一次革命。 该技术可根据电厂、水泥厂及其他该技术可根据电厂、水泥厂及其他高温烟气需要处理的厂家要求，分别使高温烟气需要处理的厂家要求，分别使用或局部使用，特别适合于电厂的脱硫用或局部使用，特别适合于电厂的脱硫脱硝改造和未预留脱硫脱硝改造空间的脱硝改造和未预留脱硫脱硝改造空间的老电厂。老电厂。u高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术u化石燃料环境友好工业路线开发化石燃料环境友好工业路

20、线开发绿色能源快速开展受限绿色能源快速开展受限 本钱、环境、不确定因素本钱、环境、不确定因素现有工业节能减排有限现有工业节能减排有限 例如：吨电解铝耗电不小于例如：吨电解铝耗电不小于1300013000度度因此，开发新的低碳工业路线因此，开发新的低碳工业路线化石燃料环境友好的能源路线开发化石燃料环境友好的能源路线开发 传统能源利用方式有两大传统能源利用方式有两大缺点：缺点： 一是一是化石化石燃料中的化学能必需燃料中的化学能必需先先转变成热能转变成热能再再转转变成机械能或电能，受卡诺循环及材料的限制，在机变成机械能或电能，受卡诺循环及材料的限制，在机端所获得的端所获得的能量能量效率只有效率只有3

21、335%； 二是传统能源利用方式给人类生活环境造成了巨二是传统能源利用方式给人类生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。 多年来人们一直努力寻找既有较高能源利用效率多年来人们一直努力寻找既有较高能源利用效率又不污染环境的能源利用方式又不污染环境的能源利用方式。化石燃料环境友好的能源路线开发化石燃料环境友好的能源路线开发 将化石燃料碳氢化合物在一定工艺条件转化为将化石燃料碳氢化合物在一定工艺条件转化为CO2和和H2，将，将H2利用燃料电池发电；利用燃料电池发电； CO2进行封存利用进行封存利用CCUS，被认为是化石燃料对环境友好的能源路线：

22、，被认为是化石燃料对环境友好的能源路线：图图1.化石燃料环境友好能源路线示意图化石燃料环境友好能源路线示意图u化石燃料环境友好的能源路线开发化石燃料环境友好的能源路线开发 氢燃料电池发电是具有能源革命意义的新一氢燃料电池发电是具有能源革命意义的新一代能源动力系统，是一种可持续开展的能源，其能代能源动力系统，是一种可持续开展的能源，其能量转换率可达量转换率可达6080，使用效率是普通内燃，使用效率是普通内燃机的机的23倍。倍。 另外它还具有排气干净、噪音低、环境污染小、另外它还具有排气干净、噪音低、环境污染小、可靠性强及维修性好等优点。对于解决可靠性强及维修性好等优点。对于解决“能源短缺能源短缺和和“环境污染这两大世界难题有重要意义环境污染这两大世界难题有重要意义 。u化石燃料环境友好的能源路线开发化石燃料环境友好的能源路线开发 因此，我们提出了利用一局部因此，我们提出了利用一局部H2与与N2反响成反响成NH3， NH3与与CO2在一定工艺过程条件下得到在一定工艺过程条件下得到CO2含量最高的稳含量最高的稳定固体产品三嗪醇，剩余的定固体产品三嗪醇，剩余的H2再去发电：再去发电：图图2. 2