山大-超低排放技术及标准探讨

1、燃煤烟气污染物处理技术燃煤烟气污染物处理技术及排放标准探讨及排放标准探讨朱维群朱维群山东大学山东大学目目 录录u 课题背景课题背景u燃煤烟气污染物排放标准燃煤烟气污染物排放标准u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨u高效气相烟气脱硫脱硝超低排放技术高效气相烟气脱硫脱硝超低排放技术u 总结总结u 课题背景课题背景 我国大面积发生的大气雾霾已成民生之患、民心我国大面积发生的大气雾霾已成民生之患、民心之痛，要铁腕治理。之痛，要铁腕治理。 雾霾形成的根本原因是雾霾形成的根本原因是废气污染物排放量巨大，废气污染物排放量巨大，因此，应该加快燃煤锅炉烟气脱硫、脱硝及除尘改因此，应该加快燃煤锅

2、炉烟气脱硫、脱硝及除尘改造；造； 以及进一步大幅度减少污染物排放是实现我国环以及进一步大幅度减少污染物排放是实现我国环境空气质量明显改善的重点措施。境空气质量明显改善的重点措施。 近年来近年来，燃煤，燃煤电厂环保投入资金数以千亿计，几电厂环保投入资金数以千亿计，几乎乎100%都装了脱硫都装了脱硫、脱硝脱硝和除尘装置和除尘装置。并且根据有关。并且根据有关部门提供的排放物指标检测数据，部门提供的排放物指标检测数据，污染物的量污染物的量确实在确实在下降，但为什么总体来看，雾霾依旧越来越严重下降，但为什么总体来看，雾霾依旧越来越严重?是是哪里出了问题哪里出了问题?u 课题背景课题背景GB13223-2

3、011大气污染物排大气污染物排放标准（最严格排放标准）放标准（最严格排放标准）大气污染物超低排放标准大气污染物超低排放标准燃煤锅炉（重点地区）燃煤锅炉（重点地区）烟尘烟尘 20mg/m3SO2 50mg/m3NOX(以以NO2计计) 100mg/m3汞及其化合物汞及其化合物 0.03mg/m3燃煤机组（重点地区）燃煤机组（重点地区）烟尘烟尘 5mg/m3SO2 35mg/m3NOX(以以NO2计计) 50mg/m3u燃煤烟气污染物排放标准燃煤烟气污染物排放标准 大气污染物排放标准制定大气污染物排放标准制定的的初衷并非是治理雾霾，而初衷并非是治理雾霾，而是治理环境空气质是治理环境空气质量量标准中

4、限定的三种常规污染物标准中限定的三种常规污染物烟烟尘、二氧化硫尘、二氧化硫和和氮氧化物，氮氧化物，它们是雾霾污染物的主要成分它们是雾霾污染物的主要成分，与雾霾关系密切。与雾霾关系密切。2011版标准对烟气版标准对烟气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。 从总体从总体来来看，看，燃煤电燃煤电厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物三厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物三种常规污染物种常规污染物的的排放已不是影响环境质量和雾霾形成的主排放已不是影响环境质量和雾霾形成的主要原因。要原因。u燃煤烟气污染物排放标准燃煤烟气污染物排放标准u 烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术

5、探讨 目前目前国内正在开发推广的超低排放技术虽然在一些国内正在开发推广的超低排放技术虽然在一些污染物排放指标上取得了一定的效果，但总体来说，还污染物排放指标上取得了一定的效果，但总体来说，还是常规技术外延的扩大，并没有取得重大和突破性创新是常规技术外延的扩大，并没有取得重大和突破性创新，而是设备的串联或叠加，增加了更多环保设备，系统，而是设备的串联或叠加，增加了更多环保设备，系统阻力增大，能耗水平提高，设施整体技术可靠性降低。阻力增大，能耗水平提高，设施整体技术可靠性降低。 那么，我国雾霾易于发生的原因除了与我国大气污那么，我国雾霾易于发生的原因除了与我国大气污染物排放量巨大（需要产业结构调整

6、）有关外，染物排放量巨大（需要产业结构调整）有关外， 是否与治理方法也有一定关系？是否与治理方法也有一定关系？ 如脱硫设施需要设计更多层的吸收塔喷淋层甚至如脱硫设施需要设计更多层的吸收塔喷淋层甚至需要吸收塔串联或并联，脱硝设施需加装三层催化剂需要吸收塔串联或并联，脱硝设施需加装三层催化剂甚至在炉内再加装甚至在炉内再加装SNCR，除尘方面必须加装湿式电除，除尘方面必须加装湿式电除尘器等。尘器等。 这些技术的实施条件也比较苛刻，如要求煤质含硫这些技术的实施条件也比较苛刻，如要求煤质含硫量低、灰份较低、挥发份高、低位发热量高、机组负量低、灰份较低、挥发份高、低位发热量高、机组负荷运行相对平稳等。而这

7、些条件对于中国目前平均含荷运行相对平稳等。而这些条件对于中国目前平均含硫量超过硫量超过1%、灰份近、灰份近30%、以及大量低挥发份的电煤、以及大量低挥发份的电煤来讲，实现特别排放限值都是非常困难的。来讲，实现特别排放限值都是非常困难的。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨国内正在开发的超低排放工艺流程图如下：国内正在开发的超低排放工艺流程图如下：国内正在开发的超低排放工艺流程示意图国内正在开发的超低排放工艺流程示意图u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨表表 石灰石石灰石-石膏法脱硫数据表石膏法脱硫数据表机组机组2300MW年运行时间年运行时间/h6000耗水

8、量耗水量/kt年年-1825耗电量耗电量/MWh年年-137500CO2排放量排放量/SO20.72石膏堆砌量石膏堆砌量/SO22.7现有超低排放技术的湿法脱硫数据如下表：现有超低排放技术的湿法脱硫数据如下表：u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨湿法脱硫方法存在的主要问题如下：湿法脱硫方法存在的主要问题如下：（1）湿法脱硫装置固定资产投资大；）湿法脱硫装置固定资产投资大；（2）石灰石石膏法湿法脱硫运行费用高，从上表可知，）石灰石石膏法湿法脱硫运行费用高，从上表可知，2300MW的机组的年耗电量高达的机组的年耗电量高达37500 MWh，相当于，相当于燃烧燃烧4614吨标准煤。

9、吨标准煤。 （3）年运行）年运行6000小时年水耗近小时年水耗近82.5万吨水，每小时消万吨水，每小时消耗耗137.5吨水，也就是向大气中排放大量的废气。吨水，也就是向大气中排放大量的废气。 （4）脱硫产物石膏难以有效利用，作为固体废物堆）脱硫产物石膏难以有效利用，作为固体废物堆埋，浪费大量的硫资源。埋，浪费大量的硫资源。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 燃煤电厂锅炉燃煤电厂锅炉超低排放技术中超低排放技术中90%90%以上采用以上采用湿法脱湿法脱硫，脱硫之后的烟气温度在硫，脱硫之后的烟气温度在30-5030-50，湿度在湿度在100200100200g/Nm3，而我国大气

10、的平均湿度仅为而我国大气的平均湿度仅为9 9g/Nm3，锅炉湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的锅炉湿法脱硫排烟湿度为大气平均湿度的1010倍以上倍以上。 总量上看，按燃烧总量上看，按燃烧1 1吨煤吨煤，湿法脱硫烟气带出湿法脱硫烟气带出1 1吨水吨水汽汽估算，我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放估算，我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放近近4040亿吨的水亿吨的水汽汽。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 在现有超低排放技术中，湿法脱硫烟气中水汽的排在现有超低排放技术中，湿法脱硫烟气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，超低排放标准中放标准中SO2等排放指标是否能够真正代表燃煤烟气污等排放指标是否能够真正代表燃煤烟气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烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 湿法脱硫之后加装的湿法脱硫之后加装的湿式电除尘虽然能够去除烟气湿式电除尘虽然能够去除烟气中的部分石膏颗粒，但存在下述问题：中的部分石膏颗粒，但存在下述问题： （1）增加）增加了了湿烟气中的水雾含量，湿烟气中的水雾含量，使使烟囱冒烟囱冒“白烟白烟”的现象的现象更加严重更加严重； （2）设备运行能耗

12、）设备运行能耗(含阻力能耗含阻力能耗)增大增大约约1000-1200kw； （3）相比减排效果，湿电除尘器的运行成本过高（）相比减排效果，湿电除尘器的运行成本过高（超过超过1500元元/h）。）。 以以260万千瓦机组除尘改造为例，仅设备投资约万千瓦机组除尘改造为例，仅设备投资约7000万元或更高，年运行费用增加万元或更高，年运行费用增加500万元以上。万元以上。 我们可以做这样一组实验：我们可以做这样一组实验： 在在加湿器加湿器中中分别分别加入加入纯净水、矿泉水和自来水，纯净水、矿泉水和自来水，监测空气污染情况，实验结果让人大吃一惊：监测空气污染情况，实验结果让人大吃一惊： 纯净水，纯净水，

13、PM2.5值，值，20微微克克/米米3矿泉水，矿泉水，PM2.5值，值，30微微克克/米米3自来水，自来水，PM2.5值，值，340微微克克/米米3 空气质量参考指数标准：空气质量参考指数标准：PM2.5值，值，050微微克克/米米3 ，空气质量一级，空气质量一级PM2.5值，值，51100微微克克/米米3 ，空气质量二级，空气质量二级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烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨 在家庭房间中使用添加自来水的加湿器，在家庭房间中使用添加自来水的加湿器，3岁儿童咳岁儿童咳嗽不仅没有改善，反而愈加严重，咳嗽持续半个月，

14、到嗽不仅没有改善，反而愈加严重，咳嗽持续半个月，到医院检查，被医生诊断为医院检查，被医生诊断为“加湿器肺炎加湿器肺炎”。 燃煤烟气湿法脱硫过程与使用加湿器相似，显然脱燃煤烟气湿法脱硫过程与使用加湿器相似，显然脱硫液中的成分更加复杂，烟气中的水汽成分也比自来水硫液中的成分更加复杂，烟气中的水汽成分也比自来水更加复杂，虽然利用湿法电除尘除去一部分较大的颗粒更加复杂，虽然利用湿法电除尘除去一部分较大的颗粒物，但对于较小的颗粒及水溶性物质无能为力。因此，物，但对于较小的颗粒及水溶性物质无能为力。因此，湿法脱硫烟气中水汽带来的空气污染（湿法脱硫烟气中水汽带来的空气污染（PM2.5、PM10）应该引起人们

15、的高度重视。应该引起人们的高度重视。u烟气污染物超低排放技术探讨烟气污染物超低排放技术探讨u 超低排放新技术超低排放新技术 针对现有脱硫脱硝方法及超低排放技术存在的缺针对现有脱硫脱硝方法及超低排放技术存在的缺点，我们开发了一种固定资产投资少、运行维护成点，我们开发了一种固定资产投资少、运行维护成本低、能耗水耗少、产物可资源利用的高效气相烟本低、能耗水耗少、产物可资源利用的高效气相烟气脱硫脱硝超低排放技术。气脱硫脱硝超低排放技术。 该技术可以克服现有超低排放技术固定资产投资该技术可以克服现有超低排放技术固定资产投资高、运行维护费用高、废气排放量大、操作复杂等高、运行维护费用高、废气排放量大、操作

16、复杂等问题。问题。工艺路线如下图所示：工艺路线如下图所示：图图. 高效气相脱硫脱硝超低排放新技术示意图高效气相脱硫脱硝超低排放新技术示意图u 超低排放新技术超低排放新技术图图. 220t/h循环循环流流化床锅炉脱硝结果化床锅炉脱硝结果高效气相烟气脱硝技术在电厂的应用高效气相烟气脱硝技术在电厂的应用u 超低排放新技术超低排放新技术 高效气相烟气脱硫技术已在电厂进行了现场试验，高效气相烟气脱硫技术已在电厂进行了现场试验，锅炉类型为锅炉类型为170t/h煤粉炉，烟气量为煤粉炉，烟气量为3104 Nm3/h。图图. 高效气相脱硫技术在电厂的脱硫结果高效气相脱硫技术在电厂的脱硫结果u 超低排放新技术超低

17、排放新技术 从上述结果得出，高效气相脱硫剂将烟气中的从上述结果得出，高效气相脱硫剂将烟气中的SO2从从4000 mg/Nm3脱除至脱除至35 mg/Nm3以下，脱除率以下，脱除率高达高达99.1%以上，能够满足环保部对以上，能够满足环保部对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 超低排放新技术超低排放新技术高效气相烟气脱硫技术高效气相烟气脱硫技术超低排放新技术的特点超低排放新技术的特点 （1）脱硫脱硝除尘设备投资大幅度降低）脱硫脱硝除尘设备投资大幅度降低 与国内正在开发的脱硫脱硝超低排放装置相比，固与国内正在开发的脱硫脱硝超低排放装置相比，固定资产投入可

18、降低定资产投入可降低80%以上；以上； （2）运行能耗大为降低）运行能耗大为降低 该技术不需要大量脱硫浆液的循环，使烟气沿程阻该技术不需要大量脱硫浆液的循环，使烟气沿程阻力大为降低，从而使烟气处理系统的能耗大为降低；力大为降低，从而使烟气处理系统的能耗大为降低； （3）运行水耗几乎为零）运行水耗几乎为零 不向烟气处理系统中加水，使烟气带出的水量大为不向烟气处理系统中加水，使烟气带出的水量大为降低，形成雾霾的可能性也大为降低。降低，形成雾霾的可能性也大为降低。 （4）脱硫脱硝除尘效率高）脱硫脱硝除尘效率高 脱硫脱硝效率高，脱硫脱硝效率高，SO2排放浓度小于排放浓度小于35mg/Nm3、NOx 小于小于50mg/m3。 （5）烟气处理系统安全性高）烟气处理系统安全性高 该技术使用的脱硫剂和脱硝剂都是固体粉末，避免该技术使用的脱硫剂和脱硝剂都是固体粉末，避免使用氨水、液氨带来的安全隐患。使用氨水、液氨带来的安全隐患。超低排放新技术的特点超低排放新技术的特点 新型气相烟气脱硫脱硝超低排放技术具有创新的新型气相烟气脱硫脱硝超低排放技术具有创新的理论基础，是脱硫脱硝