基于超低排放目标的燃煤电厂烟气协同治理系统PPT(中国电机工程协会演讲稿)课件

1、基于超低排放目标的燃煤电厂烟气协同治理系统华能玉环申能外三国电泰二主要内容一、背景和意义二、先进的污染物治理技术三、污染物控制技术协同治理作用四、基于超低排放目标的烟气协同治理系统五、协同治理系统典型工程应用六、主要结论和建议1、背景和意义-1随着全球人口和GDP的增长，世界能源消费增长，中国和印度贡献巨大；世界人口GDP能源消费煤炭消费中国能源消费虽然煤炭消费增长放缓，但中国煤炭消费占全球煤炭超50%、中国煤炭消费占总化石能源超50%的基本格局不变；电煤比例持续增长，火电厂污染物排放形势严峻；1、背景和意义-2火电厂大气污染物排放标准日趋严格；GB13223-1996雾霾、酸雨等大气环境问题

2、频发，各地纷纷出台更为严格标准；三部委2093号文煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)、环发2015164号文全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案粉尘:200mg/Nm3SO2:12002100NOX:6501000粉尘:50mg/Nm3SO2:4001200NOX:4501000粉尘:30mg/Nm3SO2:100200NOX:100200粉尘:20mg/Nm3SO2: 50NOX:100粉尘:10mg/Nm3SO2: 35NOX: 50GB13223-2003GB13223-2011“大气十条”特别限制“超低排放”三部委2093号文环发2015164号文除尘脱硫+脱

3、硝+提效+ ?？1、背景和意义-3东部地区均制定了比国家标准更严苛的烟尘超低排放指标部分发电企业甚至制定了比燃机排放标准更为严格的超低排放指标1、背景和意义-4李克强总理（11月17日国家能源委员会会议):“把推动煤炭清洁高效开发利用作为能源转型发展的立足点和首要任务。”，为煤炭在我国今后一段时期的地位及发展指明了方向。“煤炭发电与非煤能源发电节能减排比较研究”：现阶段清洁煤电综合成本平均值0.3290元/kWh，高于水电，低于核电、风电、光伏发电、天然气发电。根据对技术进步及污染物排放、碳排放、安全风险成本变化的预测，2020年，清洁煤电综合成本将与风电持平，但仍大幅度低于光伏；2030年，

4、清洁煤电综合成本有可能高于风电，但仍低于光伏。2、先进的污染物治理技术-NOx控制高效SCR技术在大中型火电机组应用广泛SCR中0.5%3%SO2氧化为SO3问题突出；采用助催化剂或降温凝结吸附脱除项目SCR技术SNCR技术SNCR/SCR混合技术反应剂以NH3为主可使用NH3 或尿素可使用NH3 或尿素反应温度3204008501100前段：8501100，后段：320400催化剂成份主要为TiO2, V2O5 WO3 不使用催化剂后段加装少量催化剂(成份主要为TiO2, V2O5 WO3)脱硝效率8090%2530%6070%反应剂喷射位置多选择于省煤器与SCR反应器间烟道内通常在炉膛内喷

5、射，但需与锅炉厂家配合锅炉负荷不同喷射位置也不同，通常位于一次过热器或二次过热器后端SO2/SO3氧化会导致SO2/SO3氧化不导致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化较SCR低NH3 逃逸35ppm1015ppm510ppm对空气预热器影响NH3与SO3易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蚀不导致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蚀的机会为三者最低SO2/SO3氧化率较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机会较SCR低系统压力损失催化剂会造成压力损失没有压力损失催化剂用量较SCR小，产生的压力损失相对较低燃料的影响高灰分会磨耗催化剂，碱金属氧化物会使催化剂钝化无影响影响与SCR相同锅炉的影响受省煤器出口烟

6、气温度的影响影响与SNCR/SCR混合相同受炉膛内烟气流速及温度分布的影响2、先进的污染物治理技术-低NOX燃烧低NOX燃烧在源头上减少NOX生成，200mg/Nm3低NOX燃烧应用时注意可能出现CO升高、UBC升高、结焦和高温腐蚀、效率下降等情况；低NOX燃烧器（富燃料）燃尽风喷嘴+2、先进的污染物治理技术-全负荷脱硝脱硝装置在投运负荷下入口烟气温度要求在315400，低负荷退出增设0号高加专利技术，在外三、玉环、台二等工程应用，给水温度得到显著提高，低负荷下SCR入口烟温提高省煤器分段布置：原省煤器下部管组拆除，上部保留SCR反应器后增设部分受热面省煤器烟气侧旁路烟气挡板关不严，旁路积灰；

7、布置困难、升温效果难以预测省煤器水侧旁路布置困难；存在汽化风险；宽反应窗口区催化剂尚未得到大规模应用2、先进的污染物治理技术-高效脱硫托盘湿法脱硫技术吸收塔入口加装托盘：强化传质均布流场；预脱除；洗尘；单塔双循环技术未安装托盘安装托盘一级循环，二级循环；分阶段控制PH；分解段脱除；提高效率，减少占地；串联吸收塔、U型塔等2、先进的污染物治理技术-高效脱硫改善吸收系统关键参数改善除雾器形式、除雾器级数、分离元件形式、除雾器叶片间距和角度、除雾器前后距离等；分级除雾；出口液滴1015mg/Nm3，强化协同除尘性能吸收塔液气比；浆液停留时间；氧化空气量和分布效率；高效除尘除雾一体化装置旋汇耦合技术多

8、相紊流掺混，强化传质，协同脱硫除尘2、先进的污染物治理技术-深度除尘低低温静电除尘入口设置烟气冷却器；8590降低粉尘比电阻，提高效率；低于酸露点，SO3凝结吸附，协同脱除；粉尘粒径增加，为后续脱除创造条件；灰硫比大于100；低灰高硫煤需要掺烧；吸收的热量两种利用方式；低低温除尘器SO3协同脱除性能低低温除尘器出口粉尘粒径变化2、先进的污染物治理技术-深度除尘旋转电极静电除尘阳极板电机驱动上下移动；减少二次扬尘、克服高比电阻粉尘反电晕，因而提高除尘效率；高频电源/脉冲电源静电除尘单相工频电源 三相工频电源高频电源脉冲电源主控开关SCRSCRIGBTIGBT电压输出DCDC DC DC+Puls

9、e 输出频率100Hz300Hz40kHz10100Hz适用比电阻中低中低中低高火花冲击较高高低低功率因数低较高高高转换效率低较高高高转换效率高，功率因数大；有效克服反电晕，高比电阻适用；2、先进的污染物治理技术-深度除尘先进覆膜的布袋除尘/电袋除尘PTFE材质综合性能更好，价格高；常用PPS滤料+PTFE覆膜；高效低阻；覆膜工艺十分关键；湿式电除尘器聚苯硫醚PPS聚酰亚胺P84聚四氟乙烯PTFE长期使用温度190220250瞬时适用温度220260280耐化学性耐酸、耐碱，抗氧化性较差高温下耐酸、耐碱较差，有一定水解性耐酸、耐碱、抗水解，抗氧化性能极佳抗酸121抗碱1231抗氧化421抗水解

10、131清灰性能良优优阻力特性良优优允许PH值114313114脱硫吸收塔出口；喷水至极板冲刷除灰；喷雾捕尘；除尘效率可达85%；PM2.5等超细粉尘；高效协同脱除SO3、汞2、先进的污染物治理技术-基于数值模拟的流场优化设计除尘器入口分配除尘器入口烟道往往布置紧凑；吸收塔内流场优化吸收塔入口截面优化，减小吸收塔偏流、贴壁流；吸收塔横截面优化，消除局部速度较大区，较低压降；保证脱除效率 优化前优化后左侧右侧左侧右侧吸收塔入口截面流场优化塔内横截面流场优化优化设计，减小分配偏差，均布截面流场，保证除尘效率；降低运行阻力；3、污染物控制技术协同治理作用-1单一设备治理单一污染物除尘脱硫+脱硝+提效+

11、 ?？多种设备协同治理多种污染物设备设备设备粉尘SO3SO2NOX汞ESPFGDSCR粉尘SO2NOX难以达标或代价高昂；未充分发挥作用；单一设备对多种污染物协同治理；单一污染物由多种设备协同脱除；3、污染物控制技术协同治理作用-2序号设备名称污染物烟尘NOxSO2汞SO31SCR脱硝装置-结合炉内低氮燃烧技术对NOx进行脱除。少量SO2被催化氧化为SO3（SO2向SO3的转化率一般要求控制在1%以内）低卤素煤可采用高效汞氧化催化剂，将零价汞Hg0氧化为二价汞Hg2+。相对常规催化剂，高效汞氧化催化剂同时具有降低SO2向SO3的转化率的特点。2烟气冷却器降低烟温，烟尘的比电阻降低，烟尘的粒径增

12、大，有利于在除尘器和吸收塔中被脱除。-在较低温度下会增加颗粒汞被烟尘捕获的机会。大部分SO3凝结后被烟尘吸附。3低低温静电除尘器由于烟尘的比电阻降低，烟尘粒径增大，除尘效率提高。-颗粒态汞、二价汞Hg2+被灰颗粒吸附、中和并去除。95%以上的SO3在高烟尘浓度区被吸附在烟尘表面，而被除尘器去除。4湿法脱硫装置1）降低吸收塔出口液滴携带量，提高湿法脱硫装置的除尘效率；2）优化的除雾器和喷淋层设计可达到较高的除尘效率。可对NO2进行脱除。对SO2进行脱除。1）颗粒态汞和二价汞Hg2+在湿法脱硫装置中被吸收；2）部分Hg2+被SO2还原为零价汞Hg0。湿法脱硫装置可进一步对SO3进行脱除，但脱除效率

13、不高。5湿式静电除尘器进一步脱除粉尘，尤其是PM2.5超细粉尘-进一步脱除Hg2+湿式喷嘴进一步脱除SO34、基于超低排放目标的烟气协同治理系统-1超低排放协同治理技术路线一：低NOX燃烧器+SCR+烟气冷却器+低低温静电除尘器+高效除尘脱硫装置+烟气再热器（可选）增设烟气冷却器设备，投资较小，系统简介，运行成本低；一般要求灰硫比大于100，且入口粉尘不宜过高;烟气冷却器+烟气再热器，构成MGGH系统，增加了投资和占地，对于“中心城市附近有条件的电厂”可选用，彻底消除“石膏雨”、“白色烟羽”等问题；低NOX燃烧高效SCR烟气冷却器烟气再热器(可选)高效脱硫除尘低低温除尘1、去烟气再热器2、去汽

14、机回热系统4、基于超低排放目标的烟气协同治理系统-2超低排放协同治理技术路线二：低NOX燃烧器+SCR+布袋/电袋除尘器+烟气冷却器(可选)+高效除尘脱硫装置+烟气再热器(可选);利用超细滤料和先进覆膜技术的布袋/电袋除尘器，出口小于15mg/Nm3；系统阻力较高，布袋定期更换、维护费用高；高灰分煤适用；低NOX燃烧高效SCR布袋/电袋除尘烟气再热器(可选)高效脱硫除尘烟气冷却器（可选）1、去烟气再热器2、去汽机回热系统4、基于超低排放目标的烟气协同治理系统-3超低排放协同治理技术路线三：低NOX燃烧器+SCR+电除尘器 +高效除尘脱硫装置+湿式静电除尘器;增设的湿式静电除尘器；深度脱除残余粉

15、尘，尤其是微细粉尘，SO3和汞；设备投资、运行维护费用高，系统复杂；低NOX燃烧高效SCR静电除尘器高效湿法脱硫湿式电除尘4、基于超低排放目标的烟气协同治理系统-4路线一:低NOX燃烧器+SCR+烟气冷却器+低低温静电除尘器+高效除尘脱硫装置+烟气再热器(可选)路线二:低NOX燃烧器+SCR+布袋/电袋除尘器+烟气冷却器(可选)+高效除尘脱硫装置+烟气再热器(可选)路线三:低NOX燃烧器+SCR+电除尘器 +高效除尘脱硫装置+湿式静电除尘器;强化主体除尘设施性能增设独立除尘设施路线一路线二路线三路线特征烟气冷却器+低低温除尘器+强化吸收塔协同除尘布袋/电袋+强化吸收塔协同除尘常规除尘+常规吸收

16、塔协同+湿式电除尘器初始投资较小；增设烟气冷却器小； 大；增设湿式除尘器运行费用较低；烟气冷却器如回热利用，经济性好较高；布袋阻力较大，风机电耗高；更换滤袋费用高；高；湿式除尘器电耗，消耗品（NaOH），引风机电耗，耗水，废水处理系统可靠性好；烟气冷却器可靠性逐步提高较好，滤袋需要定期更换，维护工作多较好，湿式除尘器可靠性逐步提高；综合治理性能较好；粉尘排放510mg/Nm3，协同脱除SO3和汞好；粉尘排放低于5mg/Nm3，协同脱除SO3和汞非常好；粉尘排放低于3mg/Nm3，深度脱除超细粉尘、SO3和汞应用限制灰硫比大于100，粉尘不宜过高排烟温度不能过高或者过低基本无限制5、协同治理系统

17、典型工程应用-路线一低氮燃烧器改造、SCR脱硝装置提效、脱硫协同除尘提效改造、电除尘提效改造和MGGH系统（构成低低温电除尘器）改造;综合除尘效率:99.987%99.99%；粉尘1.72.3mg/Nm3脱硫效率为99.5%99.8%；SO2,19mg/Nm3脱硝效率93.1%94.7%；NOX，1012mg/Nm3金陵电厂超低排放烟气协同治理技术路线路线一应用工程：华能长兴电厂（2X660MW）新建、华能金陵电厂#1机（1X1000MW）改造、华能玉环电厂#2机组（1X1000MW）改造、浙江嘉华电厂三期（2X1000MW）改造等工程5、协同治理系统典型工程应用-路线二低氮燃烧器改造、SCR

18、脱硝装置提效、脱硫协同除尘提效改造、电袋复合除尘器改造等;粉尘，3.834.05mg/Nm3SO2，616.8mg/Nm3NOX，20.223.7mg/Nm3路线二应用工程：国电投开封电厂（2X660MW）改造、国电投平顶山电厂（2X1030MW）改造、广东沙角C电厂#2机（660MW）改造等工程平顶山电厂超低排放烟气协同治理技术路线原为静电除尘5、协同治理系统典型工程应用-路线三低氮燃烧器改造、SCR脱硝装置提效、脱硫提效改造、增设湿式电除尘、增设MGGH烟气加热器等;粉尘，1.45mg/Nm3SO2，13.9mg/Nm3NOX，21.6mg/Nm3全汞，1.35g /Nm3三氧化硫2.08mg/Nm3排烟温度78.8，消除石膏雨，烟羽呈无色路线三应用工程：浙能台二电厂上大压小（2X1000MW）新建、浙能六横电厂（2X1000MW）新建、国电投上海漕泾电厂#2机（1000MW）改造、大唐山东黄岛电厂#6机（670MW