火电环保新标及新工艺

新的火电厂环保排放标准下烟气处理工艺路线选择GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》已经实施，新的标准更加严格，必须建立高效烟气处理技术体系，使环保工艺水平及效率不断提高！2•新版《火电厂大气污染物排放标准》3内容41发达国家应对火电机组环保标准变化环保工艺路线选择我国应对火电机组环保排放变化可采取的环保工艺2对我国不同地区火电机组采取的环保工艺路线的建议3•发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择5111161、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择国外主要以欧美为代表的对已有环保工艺的效率和可用率的不断提高以及对多污染物进行高标准排放控制的综合能力和以日本为代表的新型环保工艺技术发展和应用。71、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择美国美国烟气处理技术发展随着美国环保法规的不断严格，经历了3个发展个阶段：第1阶段——1990年之前；1990年前，美国的环保排放控制标准比较低，如：SO2排放控制标准在1480mg/Nm3，各种烟气处理技术应用研究和发展阶段。81、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择第2阶段：1990年始2007年底前；1990年美国环保总署提出了《清洁大气法修正案》，《清洁大气法修正案》的颁布实施，各种烟气处理技术在火电机组得到工程应用及大发展。针对火力发电厂粉尘排放及SO2排放控制提出了要求，特别是对细粉尘颗粒排放控制提出要求，2006年废除了PM10要求,专门对PM2.5提出控制要求。91、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择美国近10d新上火电机均超临界机组，随着火电厂环保工艺的发展和对环保的高度重视，出现了几种除尘、脱硫应用效果比较合理的环保工艺。主要代表工艺如下：101、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择1）电除尘器调质除尘工艺烟气调质系统添加一定量的添加剂，提高烟尘荷电能力，使粉尘的表面物理特性满足电除尘器的要求，以达到提高除尘效率的目的。保证进入电除尘器之前与烟气实现最佳混合效果。111、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择2）布袋除尘器除尘工艺利用高效布袋除尘器直接保证较低出口粉尘浓度保证除尘效率99.9%，目前在美国大约有20％的电厂采用了布袋除尘器，其中大部分新建800MW机组采用布袋除尘器。121、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择美国堪萨斯州CouncilBluffs4号790MW机组布袋除尘器131、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择3）旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺美国B&W公司从丹麦Niro公司购买该技术，在美国获得比欧洲要多得多的机组安装业绩。在美国350MW到935MW机组均有运行业绩，2006年投运多套790MW超临界机组利用该工艺的烟气脱硫装置,在美国电站脱硫项目中，80%采用石灰石－石膏湿脱硫工艺，其余20%份额中绝大部分采用旋转喷雾干燥法脱硫工艺。141、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择美国790MW机组旋转喷雾半干法烟气脱硫装置151、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择d）活性焦烟气脱汞工艺在火电厂烟气脱汞技术发展方面,美国走在世界的前列,对煤中重金属进行分析,对其中一部分电厂采用活性焦脱汞工艺。美国已有多个大机组完成烟气脱汞工程应用。161、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择•美国堪萨斯州CouncilBluffs4号790MW机组活性焦脱汞工艺投射点171、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择•美国堪萨斯州CouncilBluffs4号790MW机组活性焦脱汞工艺储罐181、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择第3阶段：2008年始；开始执行《美国清洁空气法修正案》二期工程，即高效烟气处理技术发展阶段。将比1990年颁布的《美国清洁空气法修正案》对污染物的控制力度更大，要求更严。其中对脱硫装置的要求如下：新上火电机组当采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺时，脱硫效率达到98％99％，脱硫装置可用率达到99％；191、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择当采用旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺时，脱硫效率达到95％以上，脱硫装置可用率达到99%。201、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择在高效烟气处理工艺示范装置设计方面：美国正在执行PPII计划（火电厂改进计划），美国能源部在国内AESGreenidge4号机组(104MW机组)安装了一套组合技术环保型电厂示范装置。211、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择主要工艺路线为：低NOX燃烧器+SNCR+SCR+CFB-FGD（烟气循环流化床脱SO2、SO3工艺）+脱汞（活性焦脱汞工艺）+布袋除尘器示范装置，SO2脱除率95%，SO395%，脱汞率90%，NOX排放为150mg/Nm3。该项目计划2008年投运。试验成功后，准备将多污染物控制技术应用到国内近500个老火电机组，机组容量在50MW600MW之间，这是美国在高效烟气处理系统建设方面一个重要的尝试。221、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择因此，美国目前的高效烟气处理技术发展特点可以总结为2个方面：1）提高烟气处理系统的效率和可用性，目前烟气处理最关键的装置是烟气脱硫装置，因此新的法规要求石灰石－石膏湿法脱硫工艺效率98%99%，半干法烟气脱硫工艺效率95%，可用率均为99%。在具体工艺路线选择方面，以燃煤硫分1.5%为界限，分别实施不同的脱硫工艺。231、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择当煤硫分1.5%时，采用以湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺为主的当煤硫分1.5%时，采用低NOX燃烧器+SCR脱硝工艺+活性焦脱汞（当煤中汞含量分析超标时，加此工艺）+旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺+布袋除尘器工艺，脱除NOX、SO2、SO3、粉尘、细颗粒以及汞等，采用旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺主要是达到节能、降耗及节省投资运行费用的效果。241、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择2）完成老火电机组综合高效烟气处理技术示范装置，工艺路线为：低NOX燃烧器+SNCR+SCR+CFB-FGD（烟气循环流化床脱SO2、SO3工艺）+脱汞（活性焦脱汞工艺）+布袋除尘器，并准备在在全国600MW以下火电机组逐步进行推广。251、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择德国德国目前火电机组采用的主要环保工艺欧盟已经把环境保护大气排放的有害物质控制列入欧盟法律，而在德国有更加严格的环保法律——联邦环境污染防治法（BImSchG），2004年7月20日联邦环境污染防治法第13实施条例（修正）完成并开始执行。第13实施条例对新机组的粉尘、CO、NOX、SO2、SO3的排放控制要求如下。261、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择根据德国联邦环境污染防治法，对300MW以上机组有关粉尘、NOX和SO2排放控制浓度要求分别为20mg/Nm3、200mg/Nm3和400mg/Nm3（SO2+SO3），这一要求中不仅对粉尘、SO2、NOX排放提出了严格要求，对SO3排放也同时提出了要求。271、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择在FGD可靠性方面：德国标准要求机组每年不带FGD运行在100120小时内，可以分几次运行，但FGD一次只能停72小时。针对法规要求，德国目前在目前的超（超）临界机组采用的主要代表工艺如下：281、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择29a)高效电除尘器高效电除尘器是通过对电除尘器控制部分和烟气通道的改进提高电除尘器效率，保证高效电除尘器+烟气脱硫工艺后粉尘排放浓度控制在20mg/Nm3，而实际电除尘器效率达到99.9%以上，电除尘器出口浓度可控制在20mg/Nm3。1、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择b）布袋除尘器除尘工艺。c）湿法烟气脱硫工艺、烟气循环硫化床脱硫工艺、旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺。301、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择德国公司在著名的黑泵电厂(2800MW机组）、Boxberg电厂（2800MW机组）和Niederaussem电厂（11027MW机组）设计过程中对环保方面的设计十分严格，环保型电厂技术主要向高效环保方面发展，采用SCR脱硝工艺+高效电除尘器＋湿法烟气脱硫工艺＋烟塔合一技术，以黑泵电厂为例，二十世纪90年代建成，后随国内SO2排放控制法规的变化，02年对脱硫系统进行改造，保证满足法规的要求。311、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择因此德国目前的超（超）高效烟气处理技术发展特点可以总结为2个方面：1）提高除尘装置和脱硫装置的效率，使各个装置都能达到自己的最高效率；2）提高脱硫装置的可用率。321、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择日本日本在2000年前后发展起来多种高效烟气处理技术。在此之超(超)临界机组主要采用的是常规的除尘、脱硫、脱硝技术。一些新技术在试验阶段，同时满足环境排放要求。由于对环保的高度重视，多项除尘、脱硫新工艺并得到成熟发展，形成了一系列高效烟气处理技术，其目前比较先进、具主要代表如下：331、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择a）低NOX燃烧器+SCR烟气脱硝工艺+低低温电除尘器（MGGH+电除尘器）+石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺+MGGH工艺。b）低NOX燃烧器+SCR烟气脱硝工艺+移动极板电除尘器）+石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。341、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择c）低NOX燃烧器+SCR烟气脱硝工艺+电除尘器+活性焦干法烟气脱硫（包括脱SO2+SO3）、脱硝、脱汞工艺+一级电除尘器工艺。351、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择——低低温电除尘器发展演变过程日本一些地方环保排放控制综合要求不断提高，对应的烟气处理工艺促使低低温高效烟气处理技术在日本火电机组的发展。低低温高效烟气处理技术从日本三菱公司的电除尘器+湿法烟气脱硫工艺的单一除尘、脱硫工艺路线演变而来。361、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择在日本，所有的湿法烟气脱硫工艺均设置烟气加热器。而日本三菱公司开发的湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺采用无泄漏管式水媒体加热器（MGGH），即原烟气加热水然后用加热后的水加热脱硫后的净烟气。该工艺流程见图1。对低硫煤该工艺具有无泄漏、没有温度及干、湿烟气的反复变换、不易堵塞的特点。我国的华能珞璜电厂一、二期烟气脱硫工艺采用的即该MGGH工艺。371、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择为适应日本环保排放控制标准的不断提高并解决SO3引起的酸腐蚀问题，日本三菱公司开始在1997年研究将MGGH移至空气预热器后、除尘器前布置的新型低低温高效烟气处理技术。381、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择低低温高效烟气处理技术工艺原理在锅炉空预器后设置MGGH（热媒水热量回收系统），使进入除尘器入口的烟气温度降低，提高烟气处理技术性能。脱硫装置出口设置MGGH(热媒水烟气再热系统)。通过热媒水密闭循环流动，将从降温换热器获得的热量去加热脱硫后净烟气，使其温度从50℃左右升高到90℃以上。39低低温电除尘器工艺流程图401、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择通过这种除尘+湿法烟气脱硫工艺方式达到高效除尘、脱硫，使烟囱入口粉尘排放质量浓度大大降低的目的。按此流程，烟气经过MGGH后，温度从135℃降到90℃左右，烟气中的SO3与水蒸气结合，生成硫酸雾，此时由于未采取除尘措施，被飞灰颗粒吸附，接着被电除尘器（ESP）捕捉，被飞灰吸附的SO3随飞灰排出，保证更高的除尘效率，从而解决了下游设备的防腐蚀难题，并实现了系统的最优化布置。411、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择•低低温高效烟气处理技术工艺技术特点由于MGGH所进行的热交换的缘故，高效烟气处理技术的运行温度变成了90C，低于正常运行的120C以上烟气温度。粉尘的比电阻降低，从而使得对几乎所有种类的煤来说，高效烟气处理技术的除尘性能都可以得到提高。因为烟气温度的降低，烟气体积减少，所以高效烟气处理技术体积可以减小，采用三电场除尘器能够达到五电场除尘器的效率