宁夏回族自治区地方标准制订项目《燃煤电厂大气污染物排放标准》编制说明.docx
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1、宁夏回族自治区地方标准制订项目燃煤电厂大气污染物排放标准编制说明(征求意见稿)标准编制组3标准制定的必要性3.1 制定地方排放标准是依法治污的需要3.1.1 污染治理相关政策文件要求全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案(环发12015) 164号) 要求2020年全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放(即在基准氧含 量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/ 立方米)。全国有条件的新建燃煤发电机组达到超低排放水平。国务院关于印发“十三五”生态环境保护规划的通知(国发(201665 号)要求以燃煤电厂超低排放改造为重点,对SO2、NOx烟粉尘以及
2、重金属等多 污染物实施协同控制;加快推进燃煤电厂超低排放和节能改造,强化露天煤场抑 尘措施,有条件的实施封闭改造;加强燃煤电厂等重点行业汞污染物排放控制。国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知(国发2018) 22 号)要求推进重点行业污染治理升级改造,火电等重点行业对物料运输、装卸、 储存、转移和工艺过程等无组织排放实施深度治理;重点区域严格控制燃煤机组 新增装机规模,65 t/h及以上燃煤锅炉全部完成超低排放改造。3.1.2 能源相关政策文件要求能源发展“十三五”规划(发改能源(2016) 2744号)提出促进煤电清 洁高效发展,全面实施燃煤机组超低排放改造,推广应用清洁高效煤电技
3、术,严 格执行能效环保标准,强化发电厂污染物排放监测。2020年煤电机组平均供电煤 耗控制在310 g/kWh以下,SO2、NOx和烟尘排放浓度分别不高于35 mg/m 50 mg/n?、10 mg/m3。国家发展改革委和国家能源局联合发布关于开展全国煤电机组改造升级的 通知(发改运行(2021) 1519号)提出“十四五”时期,煤电节能降碳改造规 模不低于3.5亿千瓦,对供电煤耗在300 g/kWh以上的煤电机组,应加快创造条件 实施节能改造,对无法改造的机组逐步淘汰关停,并视情况将具备条件的转为应急备用电源。3.1.3 自治区相关政策文件要求燃煤自备火电机组超低排放改造计划方案(宁环大气发
4、2018134号)要 求:力争到2020年底,全区所有具备改造条件的燃煤自备火电机组,通过改造升 级脱硫、脱硝和除尘设施,大气污染物排放浓度全部达到超低排放要求(即基准 氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 毫克/立方米);新建燃煤自备发电机组大气污染物排放浓度要达到燃气轮机组排 放限值。宁夏回族自治区生态环境保护“十四五”规划、宁夏回族自治区“十 四五”主要污染物减排综合工作方案提出利用总量控制的倒逼机制,推动能源 运输结构调整,全面提升污染治理水平,除要求火电行业燃煤发电机组全部完成 超低排放改造外,还要求2025年年底前65蒸吨以上的燃煤锅炉全面实
5、现超低排 放。3.2 制定地方排放标准是持续改善环境空气质量的需要宁夏回族自治区空气质量改善“十四五”规划提出到2025年,全区地级城 市环境空气质量达到国家二级标准,细颗粒物(PM2.5)浓度达到30.5微克/立方米, 可吸入颗粒物(PMio)浓度达到65微克/立方米,臭氧(03)浓度稳中有降,空 气质量优良天数比率达到85.5%,重污染天数比率控制在0.3%以内;完成国家下 达的NOx、VOCs减排目标。目前自治区以煤为主的能源结构格局短时间不会改变,随着煤电超低排放实 施,自治区火电行业大气污染物排放总量呈大幅削减趋势,燃煤电厂进一步精细 化管控和精准治理,对自治区“十四五”空气质量改善
6、具有重要意义。3.3 制定地方排放标准是提升大气污染治理能力的需求自治区煤电企业基本完成超低排放改造,但目前区内煤电企业大气污染物排 放执行GB 13223-2011火电厂大气污染物排放标准(即在基准氧含量6%条件 下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于30、100、200毫克/立方米), 其中银川都市圈范围内煤电企业执行GB 13223中的大气污染物特别排放限值(即 在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于20、50、 100毫克/立方米),与超低排放要求差距很大。另外GB 13223-2011没有规定原 料破碎筛分等工序颗粒物有组织排放、颗粒物无组织排放管
7、控要求。3.4 制定地方排放标准是推动宁夏“先行区”建设的需要2020年6月,习近平总书记视察宁夏时指出,宁夏要有大局观念和责任担当, 更加珍惜黄河,精心呵护黄河,努力建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区。 2020年7月,宁夏回族自治区党委出台关于建设黄河流域生态保护和高质量发 展先行区的实施意见,提出了 “五区”战略定位和“一带三区”总体布局,确 定了 10大重点任务。其中,“五区”之一是“环境污染防治率先区”,理应在火 电等重点行业污染防治方面走在西北地区乃至全国前列。2022年1月23日,宁夏回族自治区建设黄河流域生态保护和高质量发展先 行区促进条例通过审议,自3月1日起实施。202
8、2年4月18日,国务院印发关 于支持宁夏建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区实施方案的批复(国函 (2022) 32号)。2022年4月27日,国家发展改革委印发支持宁夏建设黄河 流域生态保护和高质量发展先行区实施方案(发改地区(2022) 654号)。实施方案提出了 “绿色发展、低碳引领”“加快产业转型升级”等要求。 通过实施更严格的地方排放标准,提高行业准入门槛,淘汰高污染产能,可有力 促进宁夏燃煤电厂污染治理技术进步,实现绿色低碳发展。综上,为巩固已取得的超低排放的成果,落实科学、精准、依法治污,满足 环境管理需求,改善空气质量,提升人民群众的幸福感;同时为进一步规范企业 的排污行为,
9、确保企业之间公平,有必要制订自治区地方标准燃煤电厂大气污 染物排放标准。4行业产排污情况及污染控制技术分析4.1 主要生产工艺及产污分析燃煤电厂典型生产工艺流程为:煤炭经碎煤机、磨煤机加工成煤粉后,由给 粉机将煤粉打入喷燃器送入锅炉进行燃烧,其大气污染物排放情况详见表4-1 o表4-1燃煤电厂大气排放源归类序号生产工序或设备设施排放形式污染物1燃料贮存无组织颗粒物2燃料输送无组织颗粒物3燃煤破碎无组织颗粒物4锅炉燃烧有组织二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞及其化合物5燃油存贮及装卸无组织VOCs6氨的装卸、贮存、输送、制备无组织NH37灰渣输送及贮存无组织颗粒物4.2 污染控制技术分析4.2.1
10、有组织排放控制4.2.1.1 颗粒物超低排放技术目前,燃煤电厂超低排放燃煤机组应用较多的除尘技术有低低温电除尘技术、 湿式电除尘技术、电袋复合除尘技术、高频电源技术等。(1)低低温电除尘技术低低温电除尘技术是应用于低温省煤器后的除尘。入口烟气温度一般在90 左右,烟气中硫酸雾(SO3在低温省煤器中冷凝形成)黏附在粉尘上并被碱性物质 中和,大幅降低粉尘的比电阻,提高除尘效率,同时去除大部分的SO3。低温省煤 器回收部分烟气余热并降低脱硫系统的入口烟温,因而降低了电厂供电煤耗及脱 硫系统水耗。(2)超净电袋复合式除尘技术超净电袋复合除尘器在传统电袋除尘器基础上,通过控制袋区入口浓度、强 化颗粒荷电
11、、采用高精过滤滤料、优化气流分布等技术,将烟尘排放浓度控制在 10 mg/m3以下。该技术煤种适应性广、滤袋寿命长、运行阻力低、投资小、运行 维护费用低,并且不受煤质、飞灰成分变化影响,能够保证长期高效稳定运行。(3)高频电源技术高频电源技术通过“工频交流-直流-高频交流-高频脉冲直流”的能量转换方 式,供给除尘器电场高频脉冲电流以提高烟尘荷电量,从而增强除尘效率。该技 术除尘效率高、节能、体积小、结构紧凑。对于电除尘器入口粉尘浓度高于30 g/m3 和高电场风速(大于1.1 m/s)的,宜在第一电场配套应用高频高压电源;当粉尘 比电阻比较高时,电除尘器后级电场宜选用高频电源;在以提效节能为主
12、要目的 应用中,可在整台电除尘器配置高频电源,并同时应用断电(减功率)振打等控 制系统,实现提效与节能的最大化。(4)湿式电除尘技术湿式电除尘器分粉尘荷电、集尘、清灰三个步骤。高压电晕放电使粉尘或水 雾荷电,荷电的粒子在电场力的作用下到达集尘极,水喷至集尘极上形成连续的 水膜,流动水将捕获的粉尘冲刷至灰斗排出。该技术可以协同去除含湿气体中的 尘、酸雾、气溶胶、重金属等有害物质,尤其适用于湿法脱硫之后含尘烟气的治 理。燃煤电厂减排SO2的主要途径为采用煤炭洗选、洁净煤、低硫煤的源头控制 和末端的烟气脱硫。目前燃煤电厂烟气脱硫技术主要为石灰石-石膏湿法脱硫技术,其他脱硫技术 还包括循环流化床脱硫、
13、氨法脱硫等,但因工艺特性或原料要求等外部因素,应 用范围受到一定限制。(1)石灰石-石膏湿法脱硫技术石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是烟气在吸收塔内由下向上流动,被喷射到吸收塔 内向下流动的石灰石/石灰循环浆液以逆流方式洗涤,石灰石/石灰与二氧化硫反应 生成石膏,石膏浆液通过石膏浆液泵排出,进入石膏脱水系统,净烟气通过烟道 进入烟囱排向大气。该技术成熟度高,可根据入口烟气条件和排放要求,通过改 变物理传质系数或化学吸收效率等调节脱硫效率;运行稳定;单塔处理烟气量大, S02脱除量大;吸收剂(石灰石)资源丰富,价格低廉。但需要处理脱硫废水,脱 硫石膏资源综合利用存在一定问题。为达到超低排放,通过采用增
14、加喷淋层、双塔双循环、单塔双循环、单(双) 托盘塔、单塔一体化脱硫除尘深度净化等增效技术,可使SO2的排放浓度35 mg/m3o(2)烟气循环流化床脱硫技术烟气循环流化床脱硫技术是以循环流化床原理为反应基础的烟气脱硫除尘一 体化技术。脱硫烟气从底部进入吸收塔,与加入的消石灰脱硫剂、循环灰充分混 合,经吸收塔下端的文丘里管加速,在气流作用下形成流化床,使烟气与消石灰 充分接触,从而去除烟气中的SO2。反应后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排入袋式 除尘器,被捕集粉尘通过再循环系统返回吸收塔继续参与反应,副产物脱硫灰经 灰仓和罐车外排。针对超低排放,主要是通过提高钙硫摩尔比、加强气流均布、 延长烟气反应
15、时间、改进工艺水加入方式等措施进行改进。该技术适用于燃用中低硫煤或炉内脱硫的循环流化床机组,特别适合缺水地区。脱硫效率受吸收剂品 质、钙硫比、反应温度、喷水量、停留时间等多种因素影响,脱硫效率为93% 98%,吸收塔入口 S02浓度低于1500 mg/n?时可实现超低排放。氮氧化物超低排放技术燃煤电厂NOx排放的主要技术有源头控制的低氮燃烧技术,以及末端控制的 选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)和SNCR-SCR联合脱 硝技术。(1)低氮燃烧技术低氮燃烧技术是通过合理配置炉内流场、降低反应区内氧的浓度、缩短燃料 在高温区内的停留时间、控制燃烧区温度等,从源头控制NOx生
16、成量,主要包括 低氮燃烧器(LNB)、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧等技术。该技术在火电 行业应用广泛,与末端烟气脱硝配合使用,实现NOx超低排放。(2) SCRSCR脱硝是还原剂(NH3、尿素)在催化剂作用下,在280420 温度范围 内,选择性的与烟气中NOx反应,生成氮气和水,脱硝后净烟气经过烟囱排入大 气。对于SCR脱硝,烟气在SCR反应塔中的空塔速度是关键参数,它是烟气体积 流量(标准状态下的湿烟气)与SCR反应塔中催化剂体积比值,反映了烟气在SCR 反应塔内的停留时间的大小。烟气的空塔速度越大,其停留时间越短。一般SCR 的脱硝效率将随烟气空塔速度的增大而降低。空塔速度通常是根据S
17、CR反应塔的 布置、脱硝效率、烟气温度、允许的氨逃逸量以及粉尘浓度来确定的。该技术目前在火电行业应用广泛,脱硝效率较高(最高可达90%以上),结 合低氮燃烧技术后可实现机组NO”排放浓度小于50 mg/m3o SCR脱硝技术初始 投资和运行成本较高;具有较强适应性,应根据烟气特点选择适用的催化剂。但 烟气温度达不到催化剂运行温度要求时,SCR系统不能有效运行,会造成短时 NOx排放浓度超标;逃逸氨和SO3会反应生成硫酸氢钱,导致催化剂和空气预 热器堵塞;氨逃逸及废弃催化剂处置不当会引起二次污染;采用液氨作为还原剂 会存在一定环境风险。(3) SNCR脱硝技术选择性非催化还原法(SNCR)是在没
18、有催化剂的作用下,烟气中的NOx与还 原剂在800 1200 的温度下发生反应,生成N2和水,从而达到脱硝的目的。 反应温度是SNCR的关键,当反应温度低于温度窗口时,由于停留时间的限制, 往往使化学反应进行的程度较低反应不够彻底,从而造成还原率较低,同时未参 与反应的NH3增加会造成氨逃逸;当反应温度高于温度窗口时,NH3的氧化反应 开始起主导作用,氧化并生成NOx,而不是还原NOx为N2。SNCR脱硝技术对温 度窗口要求严格,对机组负荷变化适应性差,适用于小型煤粉炉和循环流化床锅 炉。影响脱硝性能的主要因素包括反应区域温度和流场分布均匀性、烟气与还原 剂混合均匀度、还原剂停留时间、氨氮摩尔
19、比、还原剂类型等。(4) SNCR-SCR联合脱硝技术SNCR-SCR联合脱硝技术是将SNCR与SCR组合应用,结合两者的优势, SNCR将还原剂喷入炉膛脱除部分NOx,逸出的NH3用SCR再与未脱除的NOx 进行催化还原反应。超低排放技术路线烟气超低排放治理是一个系统工程,其技术路线覆盖了源头削减、过程控制、 末端综合治理的全过程,通过源头削减、过程控制和末端治理技术有机结合最优 化实现超低排放。在烟气末端治理上,涉及除尘、脱硫、脱硝,一方面优化系统 结构,综合考虑系统中除尘、脱硫、脱硝各项技术之间的匹配性;另一方面优化 系统与外部的物质与能量交换,大气污染物的去除过程尽可能不产生二次污染或
20、 少产生二次污染,不产生副产物或副产物产生量少并易于处理,充分利用余热, 使能源消耗最小化,减污降碳协同增效。超低排放技术路线应根据技术发展水平、工程实际情况综合确定。对于煤粉 锅炉的超低排放技术路线一般为:低氮燃烧器+SCR脱硝+除尘+湿法脱硫+湿式电 除尘(可选);对于循环流化床锅炉一般为炉内脱硫(可选)+SNCR脱硝/SCR和 SNCR联合脱硝+除尘+湿法脱硫+湿式电除尘(可选),或炉内脱硫+SNCR脱硝/SCR 和SNCR联合脱硝+烟气循环流化床脱硫+袋式除尘。无组织排放控制火电行业颗粒物的无组织排放重点为煤场、灰场,其次为卸煤、输煤和灰渣 储运环节。(1)物料储存物料储存主要采用的污
21、染控制措施为密闭料仓、封闭储库或堆棚等,半封闭 堆棚(有两面或三面围挡及屋顶),特别是防风抑尘网、覆盖等措施逐步被取消。 煤粉等粉状物料储存于密闭料仓(库)中,料仓(库)应在顶部卸压口安装除尘 设施。原煤等块粒状物料通常储存于封闭储库或堆棚中,但也有采取半封闭方式 储存的。(2)物料输送物料输送主要采用的污染控制措施为封闭式皮带、皮带通廊、空气斜槽、提 升机、拉链机等。皮带输送是常见的输送方式,通常采用皮带通廊;空气斜槽、 提升机、拉链机等,并安装有通风除尘设施。粉煤灰(干灰)等粉状物料厂内一 般采用气力输送,外运时采用罐车运输。(3)厂区道路厂区道路污染控制措施是将地面硬化,并配备洒水车对厂
22、区道路进行定时洒 水或配备吸尘清扫车,保持道路清洁。料场出口采取车轮清洗、车身清扫等措施。4.3宁夏燃煤电厂污染排放状况依据环统数据,全区2020年工业颗粒物排放总量为83154吨,二氧化硫排放 总量为67861吨,氮氧化物77974吨。据2020年排污许可数据,燃煤电厂颗粒物 排放量为1501吨,二氧化硫排放量为9587吨,氮氧化物排放量为20872吨,分 别占全区的2%、14%、27%o5标准主要技术内容及确定依据5.1 标准适用范围标准适用于使用煤炭及其制品或者以煤炭及其制品为主掺烧其他燃料(危险 废物、生活垃圾除外),以及使用煤肝石、生物质、油页岩等其他固体燃料的发 电锅炉。标准也适用
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