神华国能--实现燃煤电厂烟尘超低排放的新途径

神华国能（神东电力）集团实现燃煤电厂烟尘超低排放的新途径韩平2015年11月一、国内外烟尘超低排放技术分析二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术三、超低排放技术的工程应用四、结论和建议一、国内烟尘外超低排放技术分析电除尘50mg/m3电袋改造过去十年20mg/m3现在基本叫停将来煤耗成本SO3水耗ESP+FGD5mg/m3ESP+FGD+WESP现在10mg/m3可以不上将来煤耗水耗成本SO3一、国内烟尘外超低排放技术分析日本颗粒物及SO3超低排放ESP+FGDESP+FGD+WESP90年代初90年代末欧洲至今SCR+DESP+FGDPM\SO2\NOX\CO2，热电效率46%荷兰MPP31070MW1.低排放(NOx\SO2\PM\PM10\PM2.5等)2.从系统、协同性角度出发，多种技术集成一体化3.多煤种(硫灰等适应、神华煤、烟煤、贫煤、褐煤等）4.低成本（一次投资、运行、效益）5.无或少二次污染物（废水、袋等）6.等离子体点炉7.湿烟气在线监测颗粒物（尘和石膏）低排放是目前最大的挑战二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术燃煤机组烟气污染物超低排放技术路线二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术SO2&PM海水:FGD前实现PM超低排放石灰石:ESP+FGD系统实现超低排放CFB:CFB+ESP+FGD系统实现超低排放低氮燃烧、SCR、SNCRNOxSO3控制SCR的氧化率和低温省煤器+常规电除尘二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术SCRESPFGD烟囱控制SO2SO3氧化ESP&FGD协同除尘PM2.52.5mg/m3PM:5-20mg/m3NOx:50mg/m3流场优化&高效除雾雾滴20mg/m3常规或低低温PM2.52.5mg/m3PM:5-20mg/m3NOx:50mg/m3SO2:35mg/m3二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术新型高效除雾除尘一体化装置新型三相高效电源控制技术大功率可调等离子无油点火技术氟塑料新型GGH系统湿烟气超低浓度烟尘在线监测关键技术二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术02040608080100120140160180电除尘入口烟温（ºC）入口尘浓度（g/Nm3）低省、神华煤低省CFB烟煤掺贫煤工况：温度高烟尘高灰粘性大本体：集尘面积小大分区电源：控制落后关键技术1——除尘器改造二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术Matts&Ohnfeldt’s模型kkS)()1ln(排放迁移速度（m/s)S比集尘面积(m2/m3/s)k5.0kMattsS.andOhnfeldtP.O.(1963)EfficientgascleaningwithSFelectrostaticprecipitation,SFRev1963-1964,6,7,105-22传统的电除尘选型模型比集尘面积煤特性k二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术SEEMmpa0log电除尘指数M0：电除尘入口浓度g/m3m:电除尘出口浓度mg/m3Ea:平均电场强度kV/cmEp:峰值电场强度kV/cmS:比集尘面积m2/m3/s,:经验系数二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术电除尘1、选型模型：改造方案2、本体结构：分区和振打3、高压电源：系统控制和主电路4、运行优化：烟气温度、煤、本体制造高效电除尘设计运行的关键技术？50-100mg/Nm310-20mg/Nm310-20mg/Nm35-10mg/Nm35-10mg/Nm35mg/Nm3除尘器改造重点二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术关键技术2——脱硫除雾除尘脱硫1、烟尘(没有被脱硫喷淋层洗涤)2、液滴3、二次脱硫产物的携带石膏、石灰石、亚硫酸钙等高效脱硫设计运行的关键技术？SO2:50-100mg/Nm335mg/Nm3PM:灰+石膏+结晶物5mg/Nm3PM?液滴？二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术第一层喷淋洗涤后第二层喷淋洗涤后第三层喷淋洗涤后第一层喷淋后烟气携带的二次产物第二层喷淋后烟气携带的二次产物第三层喷淋后烟气携带的二次产物脱硫后煤灰类烟尘减少二次产物类固体颗粒物增多二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术高效除雾除尘一体化装置气流均布及预捕集装置高效、异形除雾除尘叶片除雾除尘模块采用差异化布置相转变及细微颗粒及液滴的团聚技术涡街扰动对颗粒物及液滴的团聚及捕集技术二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术相转变及细微颗粒的团聚技术烟气温度变化对固体颗粒径的影响烟气中湿度变化对固体颗粒径的影响细微液滴及颗粒团聚、凝并是关键二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术颗粒的团聚效率：团聚前团聚后涡街扰动作用对液滴的捕集是脱硫固体颗粒超低排放的基础二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术关键技术3——大功率等离子无油点火系统鸳鸯湖电厂660MW机组煤粉锅炉，煤粉浓度在0.1Kg/Kg下，煤粉可靠点燃、燃尽率高，同时电除尘与脱硫设施全程投入使用，解决了煤粉锅炉启动点火温升不可控、氧化皮生成与脱落、炉膛爆燃与尾部二次燃烧问题。国内首套二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术关键技术3——大功率等离子无油点火系统二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术在强酸环境下具有优秀的耐腐蚀特性，可长久使用。对烟气组分、酸露点无要求，无需壁温控制，适用性强。使用温度范围宽广，可在-180℃至+260℃正常工作。材料自身具有自清洁特性，防沾黏，易清洗。使用寿命长久，运行维护成本低，投资回报率高。ESP/FF关键技术4——氟塑料新型GGH系统&海水脱硫二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术关键技术4——氟塑料新型GGH系统&海水脱硫二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术由国家环保监测总站进行同步测试比对，在线监测数据与总站监测差值小于0.5mg/Nm3关键技术5——在线烟尘测量二、超低排放基本原则、技术路线及关键技术三、超低排放技术的工程应用从2014年开始，神华集团全部新建机组要全部实现超低排放，到2017年全部机组实现超低排放改造。神华目前已经有29台燃煤机组完成了超低排放改造，占全国的40%以上。如果全国燃煤发电机组全面应用超低排放技术，煤电主要污染物排放较2013年可降低约90%。燃煤电厂PM2.5排放治理天津大港全国首个环保示范电厂NOx35mg/m3SO250mg/m3PM5mg/m3PM2.52.5mg/m3废水废渣零排放资源环境技术领域主题项目：重点行业PM2.5过程控制与减排技术与装备SQ2013AAJY3111（2013-2015）2013年示范2014年国内首个ETV环保技术验证三、超低排放技术的工程应用三、超低排放技术的工程应用序号电厂改造内容和合同目标（mg/Nm3）ESP电源本体低省脱硫ESPFGD1大港1&2号2x328.5MW√√√√2054电场大港#3号328.5MW√√√5电场大港#4号328.5MW√√√1552王曲1&2号2x600MW√√3鸳鸯湖1&2号2x660MW√√√1554电场4灵州1&2号2x135MW√√√√30105阜康1&2号2x145MW√√2010投运时间机组容量(MW）备注2013年11月大港2号机组328.52014.8月验收，连续运行500天12月王曲1号机组6002015年3月验收,山西首台2014年2月大港1号机组328.52014.8月神华首家环保示范电厂验收,焦点访谈2014-11-7报道4月大港4号机组5月大港3号机组6月鸳鸯湖1号机组6602015.3月验收、西北首台阜康1号机组145待验收7月王曲2号机组6002015.3月验收8月鸳鸯湖2号机组6602015.3月验收9月灵州1号机组1352015.10月验收10月灵州2号机组阜康2号机组145待验收12月秦皇岛4号机组3202015年6月、10月秦皇岛（1、2）、3号机组220、320三、超低排放技术的工程应用1.天津大港电厂：全国首家“超低排放”环保示范电厂,2015年10月26日，成为天津市第一个全厂四台机组一次取得超低排放上网电价的企业2.宁夏鸳鸯湖电厂：西北地区首家“超低排放”600MW机组以上燃煤电厂3.王曲电厂：神华集团首家长周期运行并通过中国环境监测总站烟尘超低排放监测的环保示范电厂,山西首家“超低排放”600MW级燃煤电厂4.灵州电厂：国内首台具备大气污染物排放燃气机组排放标准能力的CFB机组5.秦皇岛发电公司：国内首台氟塑料新型GGH示范应用三、超低排放技术的工程应用王曲电厂（2X600MW)控制NOx和SO260-70%的烟煤40-30%的贫煤灰的粘性大清灰困难放电困难本体改造电极改造电源改造ESP出口：15-16mg/m3FGD出口：5mg/m3山西首台600MW超低排放机组，2015-3-15通过验收三、超低排放技术的工程应用技术路线：三相电源改造+高效脱硫除雾除尘装置改造煤的特性全水9.35%硫0.35%灰20.85%固定碳56.94%高位热值(MJ/kg)25.94低位热值(MJ/kg)21.232号机改造前1号机改造后2014.1.23早9:00三、超低排放技术的工程应用王曲电厂王曲电厂烟囱入口PM(mg/Nm3)测量次序（次）01234513579111315171号机组2号机组中国环境监测总站100%负荷1号机组测试2015-1-28-291.6mg/Nm32号机组测试2015-1-26-273.8mg/Nm3三、超低排放技术的工程应用鸳鸯湖电厂（2X660MW)低温省煤器三相电源改造脱硫增容改造ESP：12-18mg/m3FGD：5mg/m3西北首台600MW超低排放机组，2015-3-11通过验收煤的特性全水12.59%硫0.98%灰24.56%固定碳45.68%高位热值(MJ/kg)21.86低位热值(MJ/kg)18.75三、超低排放技术的工程应用高效除雾除尘一体化装置三、超低排放技术的工程应用鸳鸯湖电厂（2X660MW)PM10PM2.5马元坤等，科技导报,2015,33(6),69三相电源低低温电除尘排放与电耗三、超低排放技术的工程应用鸳鸯湖电厂（2X660MW)大港电厂(4X328MW)低温省煤器烟气温度从160ºC降低到110ºC时，PM10下降了81.3%，PM2.5下降了86.2%三、超低排放技术的工程应用技术路线：三相电源改造+高效脱硫除雾除尘装置改造煤的特性全水11.77%硫0.46%灰18.88%固定碳43.51%高位热值(MJ/kg)22低位热值(MJ/kg)21.04三、超低排放技术的工程应用PM:20mg/m3PM10:20mg/m3PM2.5:2.5mg/m3电除尘PM:5mg/m3PM10:5mg/m3PM2.5:2.5mg/m3脱硫塔2014年8月24号通过环保示范电厂验收央视焦点访谈2014-11-7报道大港电厂(4X328MW)灵州电厂(2X135MW）循环流化床烟温：170ºC尘：70g/m3低温省煤器降温至120-140ºC增加湿式脱硫分区改造高压电极改造高压电源改造ESP出口：24mg/m3FGD出口：10mg/m3三、超低排放技术的工程应用技术路线：低温省煤器+三相电源改造+高效脱硫除雾除尘装置改造三、超低排放技术的工程应用灵州电厂ELPI测试ESP出口PM10：15-18mg/Nm3PM2.5：1.5mg/Nm3三、超低排放技术的工程应用16台600-1000MW34台200-350MW11台125-150MW8台75-220T/h王仕龙等，科技导报，2014,32（33）23三、超低排放技术的工程应用静电除尘器改造后PM10与PM2.5的关系四、结论和建议1.利用SCR+ESP+FGD或SNCR+ESP+FGD技术路线实现燃煤机组三大污染物的超低排放，并具有投资运行费用低、煤种适应强、运行稳定等特点；2.因传统的电除尘选型模型只考虑到电除尘本体大小，电除尘招标几乎是本体招标，导致运行参数低或