燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹教材

1、燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹王建中 馮肇霖蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)-10 -摘要：火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)氮氧化物排放限值都做了嚴(yán)格的規(guī)定， 要求。如何高效，合理的應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn),(GB13223-2011),對(duì)煙塵、二氧化硫、這對(duì)燃煤鍋爐煙氣的處理提出了更深度的本文列舉了熱電行業(yè)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的應(yīng)對(duì)對(duì)策以及燃煤鍋爐煙氣深度處理中遇到的問(wèn)題及系統(tǒng)簡(jiǎn)介。 關(guān)鍵詞：除塵凈化脫硫脫硝除霧前言：為有效遏制污染物排放，提高大氣質(zhì)量，于2004年1月1日起執(zhí)行的火 電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2003),對(duì)煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值都做了

2、嚴(yán)格的規(guī)定，至 2010年最高允許排放濃度按區(qū)域和時(shí)段， 要求燃煤鍋爐煙塵050mg/Nm3,二氧化硫0 400mg/Nm3 ,氮氧化物&450mg/Nm3,且要求預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。自2012年1月1日起實(shí)施GB13223-2011,對(duì)燃煤鍋爐的煙塵排放限制 為30mg/m3,對(duì)國(guó)土開(kāi)發(fā)密度較高，環(huán)境承載能力開(kāi)始減弱，或大氣環(huán)境容 量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問(wèn)題而需要嚴(yán)格控制大 氣污染物排放的地區(qū)燃煤鍋爐煙塵的排放限值為20mg/m3,比GB13223-2003所執(zhí)行的排放指標(biāo)提高了近一倍！珠江三角、長(zhǎng)三角、京津唐地區(qū)作為重點(diǎn) 地區(qū)，所面臨的環(huán)境保護(hù)壓力

3、也會(huì)比一般地區(qū)大。一、火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2003升級(jí)為GB13223-2011的政策說(shuō)明GB13223-2011 ,對(duì)燃煤鍋爐的二氧化硫排放限值控制在 100mg/m3,除 了 2003年12月31日前建成投產(chǎn)的鍋爐、W型火焰爐膛鍋爐、現(xiàn)有循環(huán) 流化床鍋爐采取200 mg/m3的排放限值外，對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐二氧 化硫排放限值控制在50mg/m3oGB13223-2011 ,對(duì)燃煤鍋爐的氮氧化物排放限值控制在100mg/m3,除了 2003年12月31日前建成投產(chǎn)的鍋爐、W型火焰爐膛鍋爐、現(xiàn)有循環(huán) 流化床鍋爐采取200 mg/m3的排放限值外，對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的火力發(fā)電鍋

4、爐氮氧 化物排放限值控制在100mg/m3,這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到甚至優(yōu)于發(fā)達(dá)國(guó)家的排放標(biāo) 準(zhǔn)。此外GB13223-2011還新增汞及其化合物的重金屬污染物排放限值。對(duì) 燃煤鍋爐的汞及其化合物排放限制為 0.03mg/m3o二、熱電行業(yè)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的應(yīng)對(duì)對(duì)策2.1 熱電行業(yè)常見(jiàn)污染物去除工藝簡(jiǎn)介2.1.1 除塵凈化裝置的分類(lèi) 機(jī)械式除塵器：重力沉降室、慣性除塵器，旋風(fēng)除塵器等；濕式洗滌器：如旋風(fēng)水膜洗滌器、噴霧洗滌器、文丘里洗滌器等；過(guò)濾式除塵器：如袋式除塵器等； 電除塵器：如干式電除塵器、濕式電除塵器等。分離固體粒子的除塵器，有些也適用于分離懸浮于氣體中的液體粒 子。如除沫器或者除霧器等。2.1.2

5、常見(jiàn)燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)介紹目前世界上所擁有的燃燒后脫硫技術(shù)(FGD)有上百種之多，這些工藝 主要包括：(1)濕法脫硫技術(shù)，共占全世界 FGD裝置總量的85%左右，其中石灰-石 膏法約占36.7%,其它濕法脫硫技術(shù)約占48.3%;(2)半干法脫硫技術(shù)，主要包括噴霧干燥脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴射吸收劑/增溫 活化脫硫技術(shù)等，約占全世界 FGD裝置總量的近10%;(3)干法脫硫技術(shù)，包括煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)、等離子體脫硫技術(shù)等 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球燃煤電廠已有近千臺(tái)煙氣脫硫裝置，總裝機(jī)容量達(dá)240GW。世界FGD技術(shù)柩喊* *13 4石灰石石膏法42. 3%：噴霧干燥法11%再生法2. 8%2 .其它溫法3

6、9.4%3 .噴吸著劑3. 2% ;5 .硫氮聯(lián)j弟去1. 8%S<1%S=1-2%1 S>2%例比術(shù)技所米用的技術(shù)脫硝效率工程造 價(jià)運(yùn)行 費(fèi)用1.低氮燃燒技術(shù)（LNB, etc.）25-40較低低2. SNCR技術(shù)25-40低中等3. LNB + SNCR 曲40-70中等中等4. SCR技術(shù)80-90高中等5. SNCR/SCR 混 合技本40-80中等中等6.等離子脫硝技術(shù)80較低較低國(guó)內(nèi)SCR脫硝常規(guī)布置方式混合器液氨緩沖槽 SNCR、SCR等技術(shù)脫除NOx的原理控制燃燒條件，從而控制NOx的生成-控制燃燒溫度，控制燃料和空氣的混合速度與時(shí)機(jī)。采用該原理的主要技術(shù)包括低氮燃

7、燒器、OFA分級(jí)送風(fēng)等。在煙氣中脫除NOx4 NO + 4 NH3 + 02 -> 4 N2 + 6 H2O6 NO2 + 8 NH3 + 02 -> 7 N2+ 12 H20（條彳牛1:溫度900-1100C ;條件2:使用催化劑，溫度320-400 C .）采用以上原理產(chǎn)生并應(yīng)用較多的有選擇性催化還原技術(shù) （SCR）、選擇性非催 化還原技術(shù)（SNCR）、SCR/SNCR混合法技術(shù)等。 SCR, SNCR, SNCR/SCR及的技術(shù)參數(shù)比較項(xiàng)目SCR混合型SNCR/SCRSNCR反應(yīng) 劑以NH3為主可使用NH3或尿 素可使用NH3或尿素反應(yīng) 溫度320400 c前段：900 1,

8、100C后段：320400 c900 1,100C催化 劑主要由TiO2,V2O5WO3組成后段加裝少量催 化劑，主要由TiO2, V2O5, WO3 組成不使用 催化劑脫硝 效率80 90%可達(dá)80%以上2540%.反應(yīng) 劑噴射位 置多選擇于 省煤器與SCR反應(yīng) 器間煙道內(nèi)綜合SCR和SNCR通常爐 膛內(nèi)噴射2.1.4等離子脫硫脫硝的工作原理目前國(guó)內(nèi)可以同時(shí)脫硫脫硝的工藝很少， 而且效率不穩(wěn)定，等離 子體氣體凈化技術(shù)是近年國(guó)際研究熱點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的綜合技 術(shù)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于能同時(shí)去除煙氣中 SOx、NOx、VOCs、重金屬等 多種污染成分，在煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，已成為我國(guó)重點(diǎn)支持的

9、科技方向之本系統(tǒng)采用氨法復(fù)合等離子技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。采用先進(jìn) 的A C/D C（交直流疊加）電源產(chǎn)生流光放電，在大的電場(chǎng)形成高濃度 活性粒子，即等離子體。這些活性粒子能夠直接或間接作用于 SOx和NOx , 并將亞鹽氧化為正鹽，同時(shí)產(chǎn)生等離子體的高壓電場(chǎng)還能捕集微細(xì)的霧 粒。它充分利用了等離子體自由基的強(qiáng)氧化性和氨吸收的化學(xué)特性實(shí)現(xiàn)脫 硫脫硝，并產(chǎn)生副產(chǎn)物化肥。等離子脫硫脫硝工業(yè)化試驗(yàn)實(shí)例2.2.1面對(duì)煙塵排放限值提高的應(yīng)對(duì)對(duì)策 現(xiàn)有除塵設(shè)備擴(kuò)容 現(xiàn)有除塵設(shè)備整改現(xiàn)有除塵器拆除新上設(shè)備（如電除塵器改電袋除塵器）2.2.2面對(duì)二氧化硫、氮氧化物排放限值提高的應(yīng)對(duì)對(duì)策在脫硫劑中添加脫硝劑，脫

10、硫脫硝同步進(jìn)行在脫硫裝置后新增脫硝設(shè)備（如 SNCR、SCR或SNCR-SCR） 利用等離子設(shè)備同時(shí)脫硫脫硝三、燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.1燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)技術(shù)思路的提出3.1.1 各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷修訂（如火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB13223-2011）等），排放指標(biāo)限值進(jìn)一步收緊，環(huán)境形勢(shì)倒逼。3.1.2 珠江三角洲環(huán)境保護(hù)規(guī)劃綱要（2004-2020年）»逐步淘汰燃煤鍋爐。到2010年淘汰所有4噸/小時(shí)（含）和使用8年 以上的10噸/小時(shí)以下的燃煤鍋爐，實(shí)施集中供熱或改用油、氣、電。3.1.3 廣東省珠江三角洲大氣污染防治辦法（廣東省人民政府第134號(hào)第十一條）

11、地級(jí)以上市人民政府應(yīng)當(dāng)根據(jù)本行政區(qū)內(nèi)大氣污染防治的需要淘汰 高能耗、重污染的工業(yè)鍋爐、窯爐，積極發(fā)展低能耗、輕污染或無(wú)污染的工業(yè)鍋 爐、窯爐。地級(jí)以上市人民政府應(yīng)當(dāng)根據(jù)大氣污染防治的需要?jiǎng)澏ㄐ姓^(qū)域內(nèi)燃 料限制區(qū)，限制區(qū)內(nèi)禁止新建普通燃煤、燃重油鍋爐。3.1.4 鍋爐運(yùn)行成本對(duì)比（以4t/h為例,按每天單班、年360大運(yùn) 行計(jì)算）鍋爐燃料 消耗量 （kg/h）燃料 單價(jià)（元 /kg）小時(shí) 燃料費(fèi)用 （元）年燃 料費(fèi)用 （萬(wàn)元）年增 加費(fèi)用 （萬(wàn)元）燃煤 鍋爐6400.85544158以此 為基數(shù)作 對(duì)比生物 質(zhì)鍋爐7801.078022769水煤 漿鍋爐6351.3825313155天然 氣鍋

12、爐306N m3/h4.5元/m31377402244重油 鍋爐2985.01475430272輕油 鍋爐2637.21894553395眾多中小型燃煤鍋爐面臨被淘汰、或被迫改為燃價(jià)格更高的清潔 燃料，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益甚至生存都產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。經(jīng)燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)處理后的煙氣排放效果優(yōu)于燃生 物質(zhì)燃料、煤制氣和天然氣燃料鍋爐的國(guó)家或地方排放指標(biāo)， 煙塵0 20mg/Nm3, SO2< 30mg/m3, NOX< 100mg/m33.2 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)工藝流程3.2.1 對(duì)于未配備除塵脫硫裝置和經(jīng)處理未達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的中小型燃煤鍋爐，按圖一的系統(tǒng)進(jìn)行配置煙氣深度處理裝置。

13、SNCR脫硝3.2.2 對(duì)于原已達(dá)標(biāo)的鍋爐，希望能滿(mǎn)足更高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可選擇增加靜電 除微塵除霧器，對(duì)煙氣進(jìn)行深度處理，去除汽霧、氣溶膠、PM2.5、重金屬物質(zhì), 達(dá)到超低濃度排放。工藝流程圖如下：3.3 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)工作原理燃煤鍋爐煙氣首先經(jīng)過(guò)靜電消煙除塵單元得到一級(jí)處理，消除了絕大部分的煙塵；然后進(jìn)入氣動(dòng)乳化除塵脫硫單元進(jìn)行二級(jí)處理，除去煙氣中的二氧化硫，并進(jìn)一步除去煙氣中的煙塵；經(jīng)過(guò)處理的煙氣進(jìn)入靜電 除微塵除霧單元進(jìn)行三級(jí)處理，除去煙氣中殘留的重金屬、 微塵、二氧化 硫、氣溶膠物質(zhì)和汽霧，完成煙氣的深度處理，使經(jīng)處理的煙氣污染物達(dá) 到超低濃度排放。3.4 燃煤鍋爐煙氣深度處

14、理系統(tǒng)單元簡(jiǎn)介3.4.1 靜電消煙除塵器靜電消煙除塵器(ESP)是以高壓直流電在兩極間產(chǎn)生電暈放電， 含煙塵氣流通過(guò)該空間時(shí)，煙塵微粒被強(qiáng)制荷電，在庫(kù)侖力作用下向極板 運(yùn)動(dòng)，并被極板收集。靜電消煙除塵過(guò)程可分五個(gè)階段：(1)采用高壓電場(chǎng)將氣體電離，產(chǎn)生大量離子；(2)煙氣微粒獲得離子而荷電；(3)荷電微粒產(chǎn)生凝并；(4)帶電微粒向電極作定向移動(dòng)，并被收塵極板收集；(5)將電極上的積塵清除。因此其動(dòng)態(tài)過(guò)程為：荷電-凝并-收集-清除。靜電除塵器實(shí)用中的關(guān)鍵問(wèn)題是絕緣與極配問(wèn)題，絕緣良好才能 加載足夠高的電壓，保證除塵效果；合理的極配形成一個(gè)不均勻電場(chǎng)， 使 電暈極產(chǎn)生最大的電場(chǎng)強(qiáng)度，而使氣體電離，

15、產(chǎn)生大量負(fù)離子，保證煙塵 微粒達(dá)到飽和荷電，從而保證最佳的消煙除塵效果。1.1.2 氣動(dòng)乳化脫硫工作原理經(jīng)加速的待處理氣體從過(guò)濾器下方進(jìn)入過(guò)濾器，形成旋轉(zhuǎn)氣流， 與過(guò)濾器上端流下的液體相遇，氣體高速旋切液體并將液體托住反復(fù)破 碎，液粒變得越來(lái)越細(xì)微，氣液充分混合并在恰當(dāng)?shù)膮?shù)匹配下形成一段 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的液滴懸浮層稱(chēng)之為乳化層。當(dāng)氣體的托力與液滴重力平衡后， 最早形成的懸浮液將被新形成的懸浮液所取代，帶著捕集的雜質(zhì)排出過(guò)濾 器，氣體得到凈化。氣動(dòng)乳化脫硫除塵器由三部分組成，煙氣先進(jìn)入均氣室，再進(jìn)入 氣動(dòng)乳化過(guò)濾元件組，最后通過(guò)氣液分離室進(jìn)入下一級(jí)靜電除微塵除霧 器。氣動(dòng)乳化脫硫工程應(yīng)用實(shí)例1.1.

16、3 靜電除微塵除霧器工作原理含有懸浮粒子的煙氣通過(guò)靜電除霧器入口喇叭，經(jīng)氣流分布板均勻流進(jìn)入電場(chǎng)，懸浮粒子被荷電并在電場(chǎng)力作用下被吸附到集塵極上，煙氣中的微塵、霧滴、氣溶膠、PM2.5以及重金屬等有害物質(zhì)基本上被有效 吸附，從而達(dá)到將煙氣進(jìn)行深度處理和凈化的效果。集塵極表面上的塵粒沉積到一定厚度后，由電場(chǎng)上方設(shè)置的噴水 管路進(jìn)行沖洗，沖洗水流入灰斗中，然后由灰斗排入沉淀池。濕法靜電除微塵除霧應(yīng)用實(shí)例3.5 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)特點(diǎn)高消煙除塵率：經(jīng)過(guò)靜電消煙除塵后的煙氣，進(jìn)入氣動(dòng)乳化脫硫 的同時(shí)，也是進(jìn)行深度除塵除黑煙的階段。 對(duì)普通方法難于達(dá)標(biāo)排放的含 超細(xì)粉塵和高濃度有害氣體的凈化有明顯

17、優(yōu)勢(shì)，對(duì)PM2.5的去除效率達(dá)99%;高脫硫率：能適應(yīng)各種煙氣，設(shè)計(jì)脫硫率90%-99.7%之間，是目 前國(guó)內(nèi)脫硫效果最好的技術(shù)；未級(jí)申接高效靜電除微塵除霧器，高效去除煙氣中殘留的微塵、 二氧化硫、氣溶膠物質(zhì)和汽霧，完成煙氣的深度治理，使經(jīng)處理的煙氣污 染物達(dá)到超低濃度排放；脫硫劑不受限制：如石灰、石灰石、電石泥堿性物、堿性氧化物 以及工業(yè)廢液等均可作為脫硫劑；氣動(dòng)乳化脫硫是目前唯一不需要噴嘴的脫硫技術(shù)，沒(méi)有噴嘴，不會(huì)堵塞，因而不會(huì)影響脫硫效率；運(yùn)行成本低：由于氣、液接觸表面積大，相應(yīng)的吸收液需要量少， 一般在0.3-0.4L/m3之間，吸收液量少，相應(yīng)設(shè)備規(guī)格小、功率小，年運(yùn) 行費(fèi)僅為其他脫硫方式的30%;使用期長(zhǎng)：整個(gè)脫硫設(shè)備，全部采用進(jìn)口 316L不銹鋼制造，能耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá) 10年以上；管理方便，運(yùn)行可靠： 脫硫塔免維護(hù)、免操作、無(wú)需工人值守。3.6 中小型燃煤鍋爐煙氣深度處理設(shè)備的主要參數(shù)設(shè)備基本參數(shù)：出口煙氣含濕量< 5%,除塵效率99%,二氧 化硫凈化效率為95%-99%,阻力< 1000Pa,漏風(fēng)率< 5%,循環(huán)液損耗量 <5%;設(shè)備進(jìn)口煙氣參數(shù)：含塵濃度< 50g/ m3, SO2V50g/ m3