山大-超低排放技術及標準探討

1、燃煤煙氣污染物處理技術燃煤煙氣污染物處理技術及排放標準探討及排放標準探討朱維群朱維群山東大學山東大學目目 錄錄u 課題背景課題背景u燃煤煙氣污染物排放標準燃煤煙氣污染物排放標準u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討u高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術u 總結總結u 課題背景課題背景 我國大面積發(fā)生的大氣霧霾已成民生之患、民心我國大面積發(fā)生的大氣霧霾已成民生之患、民心之痛，要鐵腕治理。之痛，要鐵腕治理。 霧霾形成的根本原因是霧霾形成的根本原因是廢氣污染物排放量巨大，廢氣污染物排放量巨大，因此，應該加快燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫硝及除塵改因此，應該加快燃煤鍋

2、爐煙氣脫硫、脫硝及除塵改造；造； 以及進一步大幅度減少污染物排放是實現我國環(huán)以及進一步大幅度減少污染物排放是實現我國環(huán)境空氣質量明顯改善的重點措施。境空氣質量明顯改善的重點措施。 近年來近年來，燃煤，燃煤電廠環(huán)保投入資金數以千億計，幾電廠環(huán)保投入資金數以千億計，幾乎乎100%都裝了脫硫都裝了脫硫、脫硝脫硝和除塵裝置和除塵裝置。并且根據有關。并且根據有關部門提供的排放物指標檢測數據，部門提供的排放物指標檢測數據，污染物的量污染物的量確實在確實在下降，但為什么總體來看，霧霾依舊越來越嚴重下降，但為什么總體來看，霧霾依舊越來越嚴重?是是哪里出了問題哪里出了問題?u 課題背景課題背景GB13223-2

3、011大氣污染物排大氣污染物排放標準（最嚴格排放標準）放標準（最嚴格排放標準）大氣污染物超低排放標準大氣污染物超低排放標準燃煤鍋爐（重點地區(qū)）燃煤鍋爐（重點地區(qū)）煙塵煙塵 20mg/m3SO2 50mg/m3NOX(以以NO2計計) 100mg/m3汞及其化合物汞及其化合物 0.03mg/m3燃煤機組（重點地區(qū)）燃煤機組（重點地區(qū)）煙塵煙塵 5mg/m3SO2 35mg/m3NOX(以以NO2計計) 50mg/m3u燃煤煙氣污染物排放標準燃煤煙氣污染物排放標準 大氣污染物排放標準制定大氣污染物排放標準制定的的初衷并非是治理霧霾，而初衷并非是治理霧霾，而是治理環(huán)境空氣質是治理環(huán)境空氣質量量標準中

4、限定的三種常規(guī)污染物標準中限定的三種常規(guī)污染物煙煙塵、二氧化硫塵、二氧化硫和和氮氧化物，氮氧化物，它們是霧霾污染物的主要成分它們是霧霾污染物的主要成分，與霧霾關系密切。與霧霾關系密切。2011版標準對煙氣版標準對煙氣中中汞及其化合物汞及其化合物的的排放也提出了控制要求。排放也提出了控制要求。 從總體從總體來來看，看，燃煤電燃煤電廠煙塵、二氧化硫、氮氧化物三廠煙塵、二氧化硫、氮氧化物三種常規(guī)污染物種常規(guī)污染物的的排放已不是影響環(huán)境質量和霧霾形成的主排放已不是影響環(huán)境質量和霧霾形成的主要原因。要原因。u燃煤煙氣污染物排放標準燃煤煙氣污染物排放標準u 煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術

5、探討 目前目前國內正在開發(fā)推廣的超低排放技術雖然在一些國內正在開發(fā)推廣的超低排放技術雖然在一些污染物排放指標上取得了一定的效果，但總體來說，還污染物排放指標上取得了一定的效果，但總體來說，還是常規(guī)技術外延的擴大，并沒有取得重大和突破性創(chuàng)新是常規(guī)技術外延的擴大，并沒有取得重大和突破性創(chuàng)新，而是設備的串聯或疊加，增加了更多環(huán)保設備，系統(tǒng)，而是設備的串聯或疊加，增加了更多環(huán)保設備，系統(tǒng)阻力增大，能耗水平提高，設施整體技術可靠性降低。阻力增大，能耗水平提高，設施整體技術可靠性降低。 那么，我國霧霾易于發(fā)生的原因除了與我國大氣污那么，我國霧霾易于發(fā)生的原因除了與我國大氣污染物排放量巨大（需要產業(yè)結構調整

6、）有關外，染物排放量巨大（需要產業(yè)結構調整）有關外， 是否與治理方法也有一定關系？是否與治理方法也有一定關系？ 如脫硫設施需要設計更多層的吸收塔噴淋層甚至如脫硫設施需要設計更多層的吸收塔噴淋層甚至需要吸收塔串聯或并聯，脫硝設施需加裝三層催化劑需要吸收塔串聯或并聯，脫硝設施需加裝三層催化劑甚至在爐內再加裝甚至在爐內再加裝SNCR，除塵方面必須加裝濕式電除，除塵方面必須加裝濕式電除塵器等。塵器等。 這些技術的實施條件也比較苛刻，如要求煤質含硫這些技術的實施條件也比較苛刻，如要求煤質含硫量低、灰份較低、揮發(fā)份高、低位發(fā)熱量高、機組負量低、灰份較低、揮發(fā)份高、低位發(fā)熱量高、機組負荷運行相對平穩(wěn)等。而這

7、些條件對于中國目前平均含荷運行相對平穩(wěn)等。而這些條件對于中國目前平均含硫量超過硫量超過1%、灰份近、灰份近30%、以及大量低揮發(fā)份的電煤、以及大量低揮發(fā)份的電煤來講，實現特別排放限值都是非常困難的。來講，實現特別排放限值都是非常困難的。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程圖如下：國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程圖如下：國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程示意圖國內正在開發(fā)的超低排放工藝流程示意圖u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討表表 石灰石石灰石-石膏法脫硫數據表石膏法脫硫數據表機組機組2300MW年運行時間年運行時間/h6000耗水

8、量耗水量/kt年年-1825耗電量耗電量/MWh年年-137500CO2排放量排放量/SO20.72石膏堆砌量石膏堆砌量/SO22.7現有超低排放技術的濕法脫硫數據如下表：現有超低排放技術的濕法脫硫數據如下表：u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討濕法脫硫方法存在的主要問題如下：濕法脫硫方法存在的主要問題如下：（1）濕法脫硫裝置固定資產投資大；）濕法脫硫裝置固定資產投資大；（2）石灰石石膏法濕法脫硫運行費用高，從上表可知，）石灰石石膏法濕法脫硫運行費用高，從上表可知，2300MW的機組的年耗電量高達的機組的年耗電量高達37500 MWh，相當于，相當于燃燒燃燒4614噸標準煤。

9、噸標準煤。 （3）年運行）年運行6000小時年水耗近小時年水耗近82.5萬噸水，每小時消萬噸水，每小時消耗耗137.5噸水，也就是向大氣中排放大量的廢氣。噸水，也就是向大氣中排放大量的廢氣。 （4）脫硫產物石膏難以有效利用，作為固體廢物堆）脫硫產物石膏難以有效利用，作為固體廢物堆埋，浪費大量的硫資源。埋，浪費大量的硫資源。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 燃煤電廠鍋爐燃煤電廠鍋爐超低排放技術中超低排放技術中90%90%以上采用以上采用濕法脫濕法脫硫，脫硫之后的煙氣溫度在硫，脫硫之后的煙氣溫度在30-5030-50，濕度在濕度在100200100200g/Nm3，而我國大氣

10、的平均濕度僅為而我國大氣的平均濕度僅為9 9g/Nm3，鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的1010倍以上倍以上。 總量上看，按燃燒總量上看，按燃燒1 1噸煤噸煤，濕法脫硫煙氣帶出濕法脫硫煙氣帶出1 1噸水噸水汽汽估算，我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放估算，我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放近近4040億噸的水億噸的水汽汽。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 在現有超低排放技術中，濕法脫硫煙氣中水汽的排在現有超低排放技術中，濕法脫硫煙氣中水汽的排放量是二氧化硫排放量的放量是二

11、氧化硫排放量的28005600倍，因此，超低排倍，因此，超低排放標準中放標準中SO2等排放指標是否能夠真正代表燃煤煙氣污等排放指標是否能夠真正代表燃煤煙氣污染物的排放量值得商榷？染物的排放量值得商榷？ （100200/0.035=28005600）u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 濕法脫硫之后加裝的濕法脫硫之后加裝的濕式電除塵雖然能夠去除煙氣濕式電除塵雖然能夠去除煙氣中的部分石膏顆粒，但存在下述問題：中的部分石膏顆粒，但存在下述問題： （1）增加）增加了了濕煙氣中的水霧含量，濕煙氣中的水霧含量，使使煙囪冒煙囪冒“白煙白煙”的現象的現象更加嚴重更加嚴重； （2）設備運行能耗

12、）設備運行能耗(含阻力能耗含阻力能耗)增大增大約約1000-1200kw； （3）相比減排效果，濕電除塵器的運行成本過高（）相比減排效果，濕電除塵器的運行成本過高（超過超過1500元元/h）。）。 以以260萬千瓦機組除塵改造為例，僅設備投資約萬千瓦機組除塵改造為例，僅設備投資約7000萬元或更高，年運行費用增加萬元或更高，年運行費用增加500萬元以上。萬元以上。 我們可以做這樣一組實驗：我們可以做這樣一組實驗： 在在加濕器加濕器中中分別分別加入加入純凈水、礦泉水和自來水，純凈水、礦泉水和自來水，監(jiān)測空氣污染情況，實驗結果讓人大吃一驚：監(jiān)測空氣污染情況，實驗結果讓人大吃一驚： 純凈水，純凈水，

13、PM2.5值，值，20微微克克/米米3礦泉水，礦泉水，PM2.5值，值，30微微克克/米米3自來水，自來水，PM2.5值，值，340微微克克/米米3 空氣質量參考指數標準：空氣質量參考指數標準：PM2.5值，值，050微微克克/米米3 ，空氣質量一級，空氣質量一級PM2.5值，值，51100微微克克/米米3 ，空氣質量二級，空氣質量二級PM2.5值，大于值，大于300微微克克/米米3 ，重度污染，重度污染u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討 在家庭房間中使用添加自來水的加濕器，在家庭房間中使用添加自來水的加濕器，3歲兒童咳歲兒童咳嗽不僅沒有改善，反而愈加嚴重，咳嗽持續(xù)半個月，

14、到嗽不僅沒有改善，反而愈加嚴重，咳嗽持續(xù)半個月，到醫(yī)院檢查，被醫(yī)生診斷為醫(yī)院檢查，被醫(yī)生診斷為“加濕器肺炎加濕器肺炎”。 燃煤煙氣濕法脫硫過程與使用加濕器相似，顯然脫燃煤煙氣濕法脫硫過程與使用加濕器相似，顯然脫硫液中的成分更加復雜，煙氣中的水汽成分也比自來水硫液中的成分更加復雜，煙氣中的水汽成分也比自來水更加復雜，雖然利用濕法電除塵除去一部分較大的顆粒更加復雜，雖然利用濕法電除塵除去一部分較大的顆粒物，但對于較小的顆粒及水溶性物質無能為力。因此，物，但對于較小的顆粒及水溶性物質無能為力。因此，濕法脫硫煙氣中水汽帶來的空氣污染（濕法脫硫煙氣中水汽帶來的空氣污染（PM2.5、PM10）應該引起人們

15、的高度重視。應該引起人們的高度重視。u煙氣污染物超低排放技術探討煙氣污染物超低排放技術探討u 超低排放新技術超低排放新技術 針對現有脫硫脫硝方法及超低排放技術存在的缺針對現有脫硫脫硝方法及超低排放技術存在的缺點，我們開發(fā)了一種固定資產投資少、運行維護成點，我們開發(fā)了一種固定資產投資少、運行維護成本低、能耗水耗少、產物可資源利用的高效氣相煙本低、能耗水耗少、產物可資源利用的高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術。氣脫硫脫硝超低排放技術。 該技術可以克服現有超低排放技術固定資產投資該技術可以克服現有超低排放技術固定資產投資高、運行維護費用高、廢氣排放量大、操作復雜等高、運行維護費用高、廢氣排放量大、操作

16、復雜等問題。問題。工藝路線如下圖所示：工藝路線如下圖所示：圖圖. 高效氣相脫硫脫硝超低排放新技術示意圖高效氣相脫硫脫硝超低排放新技術示意圖u 超低排放新技術超低排放新技術圖圖. 220t/h循環(huán)循環(huán)流流化床鍋爐脫硝結果化床鍋爐脫硝結果高效氣相煙氣脫硝技術在電廠的應用高效氣相煙氣脫硝技術在電廠的應用u 超低排放新技術超低排放新技術 高效氣相煙氣脫硫技術已在電廠進行了現場試驗，高效氣相煙氣脫硫技術已在電廠進行了現場試驗，鍋爐類型為鍋爐類型為170t/h煤粉爐，煙氣量為煤粉爐，煙氣量為3104 Nm3/h。圖圖. 高效氣相脫硫技術在電廠的脫硫結果高效氣相脫硫技術在電廠的脫硫結果u 超低排放新技術超低

17、排放新技術 從上述結果得出，高效氣相脫硫劑將煙氣中的從上述結果得出，高效氣相脫硫劑將煙氣中的SO2從從4000 mg/Nm3脫除至脫除至35 mg/Nm3以下，脫除率以下，脫除率高達高達99.1%以上，能夠滿足環(huán)保部對以上，能夠滿足環(huán)保部對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。u 超低排放新技術超低排放新技術高效氣相煙氣脫硫技術高效氣相煙氣脫硫技術超低排放新技術的特點超低排放新技術的特點 （1）脫硫脫硝除塵設備投資大幅度降低）脫硫脫硝除塵設備投資大幅度降低 與國內正在開發(fā)的脫硫脫硝超低排放裝置相比，固與國內正在開發(fā)的脫硫脫硝超低排放裝置相比，固定資產投入可

18、降低定資產投入可降低80%以上；以上； （2）運行能耗大為降低）運行能耗大為降低 該技術不需要大量脫硫漿液的循環(huán)，使煙氣沿程阻該技術不需要大量脫硫漿液的循環(huán)，使煙氣沿程阻力大為降低，從而使煙氣處理系統(tǒng)的能耗大為降低；力大為降低，從而使煙氣處理系統(tǒng)的能耗大為降低； （3）運行水耗幾乎為零）運行水耗幾乎為零 不向煙氣處理系統(tǒng)中加水，使煙氣帶出的水量大為不向煙氣處理系統(tǒng)中加水，使煙氣帶出的水量大為降低，形成霧霾的可能性也大為降低。降低，形成霧霾的可能性也大為降低。 （4）脫硫脫硝除塵效率高）脫硫脫硝除塵效率高 脫硫脫硝效率高，脫硫脫硝效率高，SO2排放濃度小于排放濃度小于35mg/Nm3、NOx 小于小于50mg/m3。 （5）煙氣處理系統(tǒng)安全性高）煙氣處理系統(tǒng)安全性高 該技術使用的脫硫劑和脫硝劑都是固體粉末，避免該技術使用的脫硫劑和脫硝劑都是固體粉末，避免使用氨水、液氨帶來的安全隱患。使用氨水、液氨帶來的安全隱患。超低排放新技術的特點超低排放新技術的特點 新型氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術具有創(chuàng)新的新型氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術具有創(chuàng)新的理論基礎，是脫硫脫硝