燃煤电厂多污染物协同控制技术

燃煤电厂多污染物协同控制技术2012年10月重庆清洁高效燃煤发电技术协作网2012年年会国电科学技术研究院刘建民报告提纲概况1多污染物协同控制技术2国电集团研究现状3结束语4十一五期间，我国燃煤污染物控制取得重大进展，脱硫容量达5.6亿千瓦（约86%）、脱硝7500万（约11%）、高效除尘约98%，有效控制了燃煤电厂在生产过程中产生的烟尘、SO2、NOx等污染物。新的削减目标：“十二五”SO2和NOX分别削减8%和10%新的排放标准：GB13223对燃煤电厂污染物排放要求更高目前燃煤电站污染物采用的末端串联控制方法的不合理性日渐体现出现大气复合型污染问题一、概况上风向输送更高浓度的细粒子，O3输送,影响细粒子，O3大气氧化剂(O3,OH)hv二次污染一次污染复合污染通量天然源沉降SO2,NOx等HC、NOx人为源PM10、PM2.5细粒子(SO42-,NO3-)多种污染物多种污染类型叠加多种过程耦合多尺度污染（局地与区域）相互作用多种污染物协同控制多相反应一、概况一、概况燃煤多种污染物进行协同控制已成为今后一段时期内电力行业的重要任务国务院《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》首次明确多种污染物联合控制的要求。《纲要》把“煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”和“综合治污与废弃物循环利用”分别列为能源和环境领域的优先主题。国家环境保护“十二五”规划明确要求“实施多种大气污染物综合控制”，“加快环境管理体制机制创新，有效控制区域性复合型大气污染”。二、燃煤电厂多污染物协同控制技术多污染物协同控制技术发展先进的发电技术实施末端治理对于新建机组，采用高效发电机组对于现有机组，提量机组发电效率提升现有环保设施系统控制作用专用的多污染物协同控制设施活性焦技术、钠法吸收技术、有机催化技术…….如脱硫脱硝一体化技术、臭氧脱硫脱硝脱汞技术…….二、燃煤电厂多污染物协同控制技术脱汞脱汞脱硝脱硝活性焦协同控制技术活性焦协同控制技术脱硫脱硫根据吸附理论，由于SO2的分子直径、沸点、偶极距等都大于NO，SO2优先被吸附。当喷入NH3时，活性焦降低了NO与NH3反应活化能，通过活性焦的催化作用和表面生成的官能团的还原作用，将NOx还原成N2Hg0吸附于活性焦的微孔中，Hg2+与生成的硫酸反应，生成硫酸盐2.1活性焦多污染物协同控制技术二、燃煤电厂多污染物协同控制技术活性焦多污染物控制技术可同时脱除SOx、NOx、煤粉灰、汞、二恶英，优点如下：在多种污染物脱除上，具有成本效益；占地面积小，耗水量少、耗电量少；能够脱除SO3；通过少量的改造就可以应用到现有设备上；不会产生固体废弃物，使用后的活性焦粉可以作为原料或燃料；吸附系统再生系统副产品回收系统二、燃煤电厂多污染物协同控制技术起源于德国70年代在日本研发推广中国发展活跃德国的BF公司和WKV公司日本的住友重工株式会社、三井矿山株式会社电源开发株式会社上海克硫国电南自煤炭科学研究院总院国电清新中电投远达香港兆能公司约5个燃煤电厂最大机组600MW二、燃煤电厂多污染物协同控制技术2.2钠法多污染物协同控制技术NaHCO3与SOx反应生成硫酸钠；NO被喷入的氧化剂氧化后，与NaHCO3反应生成硝酸钠；零价汞被喷入的氧化剂氧化成二价汞，有利于后面的溶液吸收。二、燃煤电厂多污染物协同控制技术以回收式为主，可以同时脱除SO2、SO3、NOx和汞，其脱除效率均高于90%，含硫量越高越有利；该技术具有相当成熟度；已经获得公认。Airnorne公司在美国肯塔基州完成了5MW机组试验；pH值控制在8.0-8.3氧化剂的种类SO2/NOx摩尔比二、燃煤电厂多污染物协同控制技术以500MW机组，燃煤含硫量为2.6%为例，对湿式脱硫＋SCR脱硝与Airborne技术进行经济分析脱硫效率（％）脱硝效率（％）脱汞效率（％）湿法脱硫＋SCR959070钠法997070总投资（$/kW）非燃料运转维修成本（mills/kWh）年度总费用mills/kWh（副产物$77/ton）年度总费用mills/kWh（副产物$130/ton）湿法脱硫＋SCR3077.2915.015.0钠法2435.0711.27.7二、燃煤电厂多污染物协同控制技术美国能源部拟在新墨西哥建设300MW机组容量的大型示范装置，含硫量为1.56%；建设期2008年－2010年，2011年－2015年开始运行总投资7000万美元，(DOE:1970万美元)。技术指标为脱硫效率99.5%，SO3脱除效率98%，脱硝效率90%，脱汞效率90%。年产硫酸铵肥料79755吨，硝酸铵6793吨。二、燃煤电厂多污染物协同控制技术以色列Lextran开发了一种独特的烟气处理专利技术，已获欧盟及美国专利。Lextran的有机催化技术在同一脱硫塔内能同时完成脱硫、脱硝、脱汞的三效合一烟气减排系统；有机催化三效合一技术的核心是采用了有机催化剂------一种专利生产的含有亚硫酰基（S=O）官能团的一类非常稳定的乳状液有机化合物。2.3有机催化综合清洁技术二、燃煤电厂多污染物协同控制技术有机催化剂与亚硫酸、亚硝酸之结合成稳定络合物，加入氨制得化肥；有机催化剂对汞等重金属具有极强的物理吸附效果NO氧化是脱硝关键氧化剂为臭氧或者过氧化氢吸收塔系统、烟气系统、氧化系统、过滤分离系统、中和剂及催化剂供给系统、催化剂回收系统、副产品回收系统、公用系统、控制系统二、燃煤电厂多污染物协同控制技术对燃料含硫量无限制，允许并鼓励用户使用高硫燃料以降低生产成本；克服了传统湿法工艺中脱硫效率不高、运行不稳定、容易堵塞结垢、副产品没有利用价值等问题；催化剂在整个流程中不发生化学形状的变化，可长期循环使用；工艺流程中无二次污染，真正做到以环保方式解决环保问题。有机催化工艺系统特点北京顺义160t供热锅炉脱硫脱硝一体化项目重庆石柱电厂2x35万高硫煤机组脱硫项目泰山钢铁265m2烧结机脱硫项目与国电清新、中国安防投资公司等建立战略伙伴关系。二、燃煤电厂多污染物协同控制技术由于O3氧化SO2的活化能高达58.17kJ/mol，反应过程中O3很难将SO2氧化脱除。臭氧将NOx氧化成易溶于水的NO2、NO3。强氧化性的化学粒子将零价汞氧化成易吸收和脱除的二价汞。2.4臭氧氧化化学吸收技术美国BOC公司将其低温氧化技术（LOTOx技术）授权给贝尔哥（Belco）公司Ohio地区的1台25MW燃煤锅炉，NOx去除率可达85%～90%；中石化四川彭州石油公司和中石化上海某石化公司三、国电集团研究现状3.1脱硫脱硝一体化技术专题1、一体化技术研究专题2、一体化节能技术研究专题3、关键设备研究专题4、300MW工程示范阶段1、基础理论研究阶段2、冷态实验研究阶段3、热态试验研究阶段4、工业性试验研究氧化反应还原反应三、国电集团研究现状氧化剂还原剂筛选烟气量：1000m3/hSO2：2500mg/m3NOX：450mg/m3温度：20-30oC三、国电集团研究现状脱硫脱硝一体化热态装置烟气量：10000m3/hSO2：2500mg/m3NOX：450mg/m3温度：110-1250C三、国电集团研究现状流量：586842Nm3/h温度：132℃SO2浓度：1700mg/Nm3NOx浓度：350mg/Nm3O2体积含量：5.6%H2O体积含量：6.54%工艺性试验研究三、国电集团研究现状成果简介开发自主知识产权的脱硫脱硝一体化技术脱硝氧化剂喷嘴及喷入装置的开发研究湿法脱硫节能技术的研究三、国电集团研究现状雾化喷嘴喷淋均布装置低压喷嘴三、国电集团研究现状3.2低温SCR多污染物综合控制技术低温SCR机理研究；降低催化剂起活温度；活性温度窗口范围延展；01020304050607080901004090140190240reactiontemperature(℃)NOconversion(%)起活温度起活温度低低高活性温度高活性温度窗口宽窗口宽新型催化剂研发；二氧化硫吸附特性研究；二氧化硫对催化剂脱硝活性的影响。SOSO22影响影响三、国电集团研究现状低温SCR脱硫、脱硝、脱汞反应器；三、国电集团研究现状再生技术及机理研究；催化剂结合再生技术的适应性改进；102030405060700200040006000800000002000bIntensity/a.u2Theta(0)反应前反应后aXRD图谱上出现了几个新峰主峰为20.86为NH4HSO4反应后催化剂表面比反应前明显多了许多白色颗粒三、国电集团研究现状喷淋洗涤塔烟气出口副产物出口沉淀池离心式干燥器加热干燥器洗涤液净烟气结合再生技术的副产物回收工艺研究；副产物回收设备研究；加热再生副产物回收水洗再生副产物回收三、国电集团研究现状技术集成形成完整的低温SCR多污染物综合治理技术；现场中间试验，检验及优化工艺技术；利用电厂实际烟气进行现场试验分析测试系统反应器再生系统催化剂循环装置三、国电集团研究现状3.3有机胺烟气脱硫脱汞技术吸收塔研究吸收塔研究预洗涤器研究预洗涤器研究解析塔研究解析塔研究预洗涤-吸收-解析-再生工艺技术条件研究预洗涤-吸收-解析-再生工艺技术条件研究各种因素影响比对实验各种因素影响比对实验有机胺脱汞效果评价分析有机胺脱汞效果评价分析三、国电集团研究现状有机胺吸收SO2分子模拟有机胺的合成与物性测定SO2气体的吸收-解吸-转化机理研究有机胺杂质对脱硫效率及脱硫系统稳定运行的研究有机胺介质中传递规律研究三、国电集团研究现状600MW级示范工程建设600MW级示范工程建设国电都匀发电有限公司福泉电厂有机胺脱硫600MW项目示范建设；系统运行验收报告。三、国电集团研究现状3.4柔性电极烟气深度净化技术柔性电极燃煤脱硫烟气深度净化技术应用示范研究湿式柔性电极的污染物联合脱除技术及装备研究柔性电极PM2.5高效捕集技术及装备研究开发适于湿式静电除尘器的柔性集尘极材料柔性集尘极稳定运行的技术研究与开发湿式静电除尘器对超细颗粒物的捕集特性研究。脉冲电晕放电颗粒凝并与气固两相流场特性研究脉冲电晕放电对飞灰微观孔隙结构的影响作用机制研究脱除实验及机理研究。工业示范，形成具有自主知识产权的成套技术。三、国电集团研究现状□完成了益阳、榆次、承德等厂的技改可行方案；□正在进行示范工程的建设工作。进展情况四、结束语基于现有的脱硫、脱硝和除尘设施，通过技术创新，充分挖掘现有环保设施多污染物协同控制潜力，实现现有环保设施多污染物协同控制。多污染物协同控制发展方向研究和开发出可资源化的燃煤电厂专用多污染物协同控制关键技术，实现副产物资源化。感谢各位领导和专家！