[精选]燃煤烟气超低排放技术开发及标准探讨.pptx

燃煤烟气超低排放技术开发燃煤烟气超低排放技术开发及标准探讨及标准探讨目目 录录 课题背景课题背景燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术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线开发 总结总结课题背景课题背景 我国大面积发生的大气雾霾已成民生之患、民心我国大面积发生的大气雾霾已成民生之患、民心之痛，要铁腕治理。之痛，要铁腕治理。雾霾形成的根本原因是雾霾形成的根本原因是废气污染物排放量巨大，废气污染物排放量巨大，因此，应该大幅度减少污染物排放是实现我国环境空因此，应该大幅度减少污染物排放是实现我国环境空气质量明显改善的重点措施。气质量明显改善的重点措施。近年来近年来，燃煤，燃煤电厂环保投入资金数以千亿计，几乎电厂环保投入资金数以千亿计，几乎100%都装了脱硫都装了脱硫、脱硝脱硝和除尘装置和除尘装置。并且根据有关部门。并且根据有关部门提供的排放物指标检测数据，提供的排放物指标检测数据，污染物的量污染物的量确实在下降，确实在下降，但为什么总体来看，雾霾依旧越来越严重但为什么总体来看，雾霾依旧越来越严重?是哪里出了问是哪里出了问题题?近期全国正在进行燃煤散烧的治理，效果有待观察。近期全国正在进行燃煤散烧的治理，效果有待观察。课题背景课题背景 全世界每年向大气中排放全世界每年向大气中排放CO2 320亿吨以上，中国亿吨以上，中国每年排放大约每年排放大约100亿吨。亿吨。其中约其中约20亿吨被海洋吸收，陆地生态系统吸收亿吨被海洋吸收，陆地生态系统吸收7亿吨亿吨左右；人工利用量缺乏左右；人工利用量缺乏10亿吨。亿吨。显然，显然，CO2排放量已经远远超过了大自然自身平衡排放量已经远远超过了大自然自身平衡的能力，降低化石燃料利用过程中的的能力，降低化石燃料利用过程中的CO2排放，进而降排放，进而降低大气中的低大气中的CO2浓度已成为全球面临的重大挑战。浓度已成为全球面临的重大挑战。课题背景课题背景燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨挖掘已有技术和设备潜力、辅机改挖掘已有技术和设备潜力、辅机改造、系统优化造、系统优化超低超低超低超低排放排放排放排放设备扩容、增加新设备设备扩容、增加新设备优化煤质：热值高、灰分少、优化煤质：热值高、灰分少、硫分低硫分低1.技术分析技术分析没有创新性、革命性的技术出现没有创新性、革命性的技术出现机机组组改改造造难难度度大大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，超低排环境质量分析：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分担率，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；对环境质量改善的作用相对较小；uCO2排放：预计每年因超低排放改造，仅脱硫脱硝两排放：预计每年因超低排放改造，仅脱硫脱硝两项项增加增加CO2排放约排放约2380万吨未考虑改造用的钢材、催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化剂等生产及物料运输过程的CO2排放。排放。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单位发电量增加成本单位发电量增加成本按按20年运行周期，在现有环保电价基础上，实现超低排放年运行周期，在现有环保电价基础上，实现超低排放机组机组 MWMW单位发电量增加成本单位发电量增加成本 分分/KWh/KWh3001.476001.0810000.82 虽然从虽然从2016.1.1起，超低排放电价补贴起，超低排放电价补贴1分分/KWh。但由。但由于补偿标准将逐年降低，从长远看，不断提高的环保成本将于补偿标准将逐年降低，从长远看，不断提高的环保成本将有业主承担。有业主承担。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 2单位污染物控制成本单位污染物控制成本SO2 NOX备注备注全社会平均成本元/kg1.26按指定排污收费标准测算北京元/kg10天津元/kg6.38.5SO2：超低排放削减增量的成本是改造前成本的近：超低排放削减增量的成本是改造前成本的近20倍倍烟尘：湿式电除尘器控制成本是前端除尘器控制成本的千倍烟尘：湿式电除尘器控制成本是前端除尘器控制成本的千倍燃煤烟气超低排放技术探讨燃煤烟气超低排放技术探讨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：依法性问题：缺乏法律方面保障；一些技术性问题尚未清缺乏法律方面保障；一些技术性问题尚未清楚如氨逃逸、楚如氨逃逸、SO3产生量增加、废弃催化剂处理产生量增加、废弃催化剂处理 监管问题：监管问题：监测方法低浓度监测的精准性监测方法低浓度监测的精准性 技术层面问题：技术层面问题：无技术创新无技术创新 超低排放与其他方面的协调性问题：超低排放与其他方面的协调性问题：如何统筹超低排如何统筹超低排放与节能、减碳、节水以及其它常规污染物控制间的关系放与节能、减碳、节水以及其它常规污染物控制间的关系 经济型问题：经济型问题：改造成本高，尤其是现有机组的超低改造改造成本高，尤其是现有机组的超低改造 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评估开展超低排放综合效果的系统研究与评估 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GB13223-2011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 50mg/m3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响排放已不是影响环境质量和雾霾形成的主要原因。环境质量和雾霾形成的主要原因。燃煤烟气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 石灰石石灰石石灰石石灰石-石膏法脱硫数据表石膏法脱硫数据表石膏法脱硫数据表石膏法脱硫数据表机组机组2300MW年运行年运行时间时间/h6000耗水量耗水量/kt年年-1825耗耗电电量量/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：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：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的机组的年的机组的年耗电量高达耗电量高达37500MWh，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。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湿法法脱脱硫硫之之后后加加装装的的湿湿式式电电除除尘尘虽虽然然能能够够去去除除烟烟气气中中的局部石膏颗粒，但存在下述问题：的局部石膏颗粒，但存在下述问题：1增增加加了了湿湿烟烟气气中中的的水水雾雾含含量量，使使烟烟囱囱冒冒“白白烟烟的的现象现象更加严重更加严重；2设设备备运运行行能能耗耗含含阻阻力力能能耗耗增增大大约约1000-1200kw；3相相比比减减排排效效果果，湿湿电电除除尘尘器器的的运运行行成成本本过过高高超超过过1500元元/h。以以260万千瓦机万千瓦机组组除除尘尘改造改造为为例，例，仅设备仅设备投投资约资约7000万元或更高，年运行万元或更高，年运行费费用增加用增加500万元以上。万元以上。燃煤燃煤电厂厂锅炉炉超低排放技超低排放技术中中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，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炉湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的大气平均湿度的1010倍以上倍以上。总量上看，按燃量上看，按燃烧1 1吨煤吨煤，湿法脱硫烟气湿法脱硫烟气带出出1 1吨水吨水汽汽估算，我国燃煤估算，我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放炉烟气湿法脱硫每年向大气排放近近4040亿吨的水吨的水汽汽。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的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等排放指标是否能够等排放指标是否能够真正代表燃煤烟气污染物的排放量值得商榷？真正代表燃煤烟气污染物的排放量值得商榷？100200/0.035=28005600在室内在室内加湿器加湿器中中分别分别参加参加纯洁水、矿泉水和自来纯洁水、矿泉水和自来水，监测空气污染情况，实验结果水，监测空气污染情况，实验结果如下如下：纯洁水，纯洁水，PM2.5值，值，20微微克克/米米3矿泉水，矿泉水，PM2.5值，值，30微微克克/米米3自来水，自来水，PM2.5值，值，340微微克克/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微微克克/米米3，空气质量一级，空气质量一级PM2.5值，值，51100微微克克/米米3，空气质量二级，空气质量二级PM2.5值，大于值，大于300微微克克/米米3，重度污染，重度污染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在家庭房间中使用添加自来水的加湿器，中使用添加自来水的加湿器，3岁儿童咳儿童咳嗽不嗽不仅没有改善，反而愈加没有改善，反而愈加严重，咳嗽持重，咳嗽持续半个月，到半个月，到医院医院检查，被医生，被医生诊断断为“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。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术存在的缺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产投资少、运行维护成本点，我们开发了一种固定资产投资少、运行维护成本低、能耗水耗少、产物可资源利用的高效气相烟气脱低、能耗水耗少、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定资产投资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、废气排放量大、操作复杂等问高、运行维护费用高、废气排放量大、操作复杂等问题。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循循环环流流化床化床锅锅炉脱硝炉脱硝结结果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技术在电厂的应用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3105Nm3/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SO2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。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烟气处理系统安全性高烟气处理系统安全性高该技术使用的脱硫剂和脱硝剂都是固体粉末，防止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、液氨带来的安全隐患。使用氨水、液氨带来的安全隐患。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 新型气相烟气脱硫脱硝超低排放技术具有创新的新型气相烟气脱硫脱硝超低排放技术具有创新的理论基础，是脱硫脱硝烟气处理技术的一次革命。理论基础，是脱硫脱硝烟气处理技术的一次革命。该技术可根据电厂、水泥厂及其他高温烟气需要该技术可根据电厂、水泥厂及其他高温烟气需要处理的厂家要求，分别使用或局部使用，特别适合于处理的厂家要求，分别使用或局部使用，特别适合于电厂的脱硫脱硝改造和未预留脱硫脱硝改造空间的老电厂的脱硫脱硝改造和未预留脱硫脱硝改造空间的老电厂。电厂。高效气相烟气脱硫脱硝技术高效气相烟气脱硫脱硝技术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线开发绿色能源快速开展受限绿色能源快速开展受限 成本、环境、不确定因素成本、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，因此，开发新的低碳工业路线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3335%；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：，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代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，其能量能源动力系统，是一种可持续开展的能源，其能量转换率可达转换率可达6080，使用效率是普通内燃机的，使用效率是普通内燃机的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。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在一定工艺在一定工艺过程过程条件下得到条件下得到CO2含量最高的稳定含量最高的稳定固体产品三嗪醇固体产品三嗪醇，剩余的，剩余的H2再去发电：再去发电：图图2.2.化石燃料环境友好的能源工业路线图化石燃料环境友好的能源工业路线图化石燃料环境友好的能源路线化石燃料环境友好的能源路线 这条化石燃料环境友好的能源路线可以这条化石燃料环境友好的能源路线可以在现有燃气电厂、燃煤电厂、煤制天然气及在现有燃气电厂、燃煤电厂、煤制天然气及煤制油的工厂进行全部或局部二氧化碳的封煤制油的工厂进行全部或局部二氧化碳的封存利用。存利用。化石燃料环境友好的材料工业路线是将二氧化碳化石燃料环境友好的材料工业路线是将二氧化碳封存产品继续开发成高分子材料，替代一局部高耗能封存产品继续开发成高分子材料，替代一局部高耗能高排放的材料工业。高排放的材料工业。化石燃料环境友好的能源工业和材料工业路线是化石燃料环境友好的能源工业和材料工业路线是我国大气雾霾治理、工业产业结构调整、应对全球气我国大气雾霾治理、工业产业结构调整、应对全球气候变化及实现生态文明等最有效的一条技术途径。候变化及实现生态文明等最有效的一条技术途径。化石燃料环境友好的材料工业路线化石燃料环境友好的材料工业路线雾霾治理建议雾霾治理建议1.建议国家在全国或全球范围内征集雾霾治理技术路线，建议国家在全国或全球范围内征集雾霾治理技术路线，然后进行实验并进行推广。然后进行实验并进行推广。2.优先考虑产业环保化，认真梳理现有工业生产及消费优先考虑产业环保化，认真梳理现有工业生产及消费体系的各种污染物排放，征集各种污染物源头治理技术体系的各种污染物排放，征集各种污染物源头治理技术路线。路线。3.开展低碳经济，开发出化石燃料环境友好的工业路线开展低碳经济，开发出化石燃料环境友好的工业路线是解决我国是解决我国CO2、SO2、NOx及大气雾霾的及大气雾霾的根本方法根本方法。山东大学山东大学朱维群朱维群 email:zhuwqsdu.edu 谢谢 谢谢 关关 注注 ！演讲完毕，谢谢观看！