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文档简介
1、Ray E.Henryk 旻国火电厂烟气樁放限值及检制技术13(总 139)事東g力East China Electric Power美国火电厂烟气排放限值及控制技术Ray E HenryfC. L. Shieh(Sargent & Lundy1 )摘 要:美国火电厂烟气排放限值及控制技术在过去的37年内不断发展进步。受限制的排放物越来越多而 且对每种污染物的限偵日益严格。总结了当今类国使用的排放限值及控制技术并展望了未来的排放限值及 潜在的排放控胡技术。关雀词:烟气排放限值;排放控制;火电厂作者简介:Rayu E. Henry(1949)机械工程.Sargent & Lund
2、y全球能漁咨询部资深咨询师参与火电厂燃煤 项目技术工作。中图分类号:X?73文献标识码:B文章编号:1001-9529(2008)02-0012-04 Emission limits and controk for coal-fried power plants of USARay E. Henry 9 C. L Shieh(Sargent & Lundy". USA)Abstract: Emission limits and controls for coal-fired power plants in the USA have evolved over the past
3、37 yeare. Hie emissions subject to limits have increased and the limit 伽 each pollutant has become more stringent An overview of the current emission limits and control technologies used in the USA is presented, as well as a view of the future emi&sion limits and potential emission control techn
4、ologies.Key words:flue gas emission limit; emission control; coal-fired power plantRay E.Henryk 旻国火电厂烟气樁放限值及检制技术13(总 139)1970年颁布的清洁空气法案(CAA)是美国 首部控制发电厂烟囱排放的国家立法。1990年 出台的CAA修正案对排放设定了其他的限值。 2005年颁布的州际清洁空气条例(CAR)扩大了 排放限值的使用范围。近年来,个别州单独立法 提岀了对汞的排放控制。尽管当前仍没有对C02排放的具体限值,但 CO?排放已经成为新建电厂许可的一个指标,并 且很有可能在未来设
5、定限值。1当前对SO2、NOx及颗粒物的限值美国目前已经对二氧化硫(SO2)、氮氧化物 (NOx)及颗粒物设定限值(新污染源实施标准), 但是对新建电厂项目,在审批空气许可时要求各 新电厂必须在开工前证明其符合最佳可行控制技 术(BACT)的要求。这一措施使新建电厂的排放 限值不断降低。新建电厂的空气许可是公开信 息,而且每家新建电厂在申请空气许可时,负责审 批许可的机构以及其他的任何人都可以询问为什 么这家电厂不能达到其他电厂相同的或是更低的 限值。现在的趋势是空气许可申请人为了获得公 众的同意需要提出比以前的电厂更低的排放限 值。由于可达到的排放限值取决于煤的品质,所 以以后的电厂可能会、
6、也可能不会比所有以前的 电厂的排放限值低,但是整体趋势是下降的。如果筹建的电厂位于环境空气污染物密度较 高的地区,则该新建电厂需要进一步使排放量低 于BACT的要求。同样,如果筹建的电厂位于环 境敏感区域,例如国家公园附近,除了符合BACT 的要求,该新建电厂还需讦明他们不会对该区域 造成负面影响或产生任何可视烟雾。图1、图2、图3显示了世界银行(污染防治及 削滅手册,世界银行集团,1998年7月生效)、美 国(BACT,最新空气许可)、中国(GB13233- 2003)、欧盟(2001/80/EC指令)等各国及各组织 当前规定的新建屯厂SO2、NOx及所有颗粒物的 排放限值,以及美国燃煤电厂
7、最近的标准空气许 可限值。世界银行正在审査电厂的排放限值(包括所 有使用固体、液体或气体燃料的发电厂),并希望图I若干国家、姐织的so?排放限值8001图2 K0x»放限值降低排放限值。除了新建电厂的排放限值,以上国家和组织还 对现有电厂规定了排放限值。然而,现有电厂排放 的限值比新建电1的更为复杂,需要另外介绍。2 SO?控制技术美国使用的大多数S02控制技术是湿法脱硫 或干法脱硫(FGD),其中最普遍的是湿法石灰石 系统。目前的湿法及千法FGD系统(或在建系 统)如图4所示。(“7个)覆法(31 个)图4所有公布的烟naftrt(FGD)项目(观虫/干法系统的散嗟对比)在多数情况
8、下,对于新建机组,湿法或干法烟 气脱硫系统都可视为BACTo湿法与干法FGD系统的选择取决于燃煤的 硫含量及相关的反应物成本。因为美国地区当前 使用的大多是含硫址中等或较高的燃煤,而且石 灰石的价格相对便宜并可以在美国大多数地区获 得,所以最常用的是湿法石灰石系统。如图5所示,美国有大量在建的或计划建设 的新FGD系统,其中大多数是对现有机组进行改 造。因为法案的生效日期,未来几年将新建一大 批FGD系统。图5关国語FGD系统大扯兴建FGD系统导致成本上升。成本上 升的部分原因是全球市场商品价格的上升,尤其 是合金及纤维强化塑料(FRP)成本增加,部分原 因是FGD系统需求量的增大。图6显示了
9、 2004 .2006年FGD(湿法)系冼的成本。-AM dsrv*s05001 0001 500图6 FGD O总安装成本3 NO*控制技术对于煤粉锅炉而言,选择性催化还原技术 (SCR)被视为BACT0 一个SCR装置可以降低约 85%的NO、排放。因此,新机组通常使用一个 SCR装置及低NO*燃烧器。对于硫化床锅炉而 言,选择性非催化还原技术被视为BACTO4颗粒物控制技术可以使用静电除尘器(ESP)或袋式除尘器控 制颗粒物排放。美国新建的机组大多使用袋式除 14(总 140)#東电力2008.36(2)尘器,因为达到严咯的排放限值需要使用非常大型 的ESP,而且袋式除尘器可以更好地进行
10、汞控制。5 PM“(颗粒物)控制技术直径小于2. 5 jun的额粒物)的排放 由BACT限制在约15 mg/Nm并通过袋式除尘 器收集。对于安装湿法FGD装置的机组而言,需 在湿法FGD装置的下游安装一个湿犬除尘器以 收集经过FGD后烟雾中含有的PM-粉尘。6历史及预测的排放值排放控制限值显著降低了美国燃煤电厂的排 放屋。如图7所示,尽管发电址增加了,但每年的 S02及NOx总排放吨数却降低了,而且排放啟会 进一步持续降低。2013 500I9X) 19751«01«51990199520002005201520202025 XM年度5 H10MH、«SX乡 PO
11、UUTb氓图7吳国发电an so2及no,历史及预團的排放值 7汞控制技术大多数燃煤都含有汞,燃煤中约60%的汞通 过烟囱排放岀去。尽管一个电厂汞的排放童相当 低但在美国存在着这样的忧虑:所有电厂及其他 来源排放的汞会随着时间积累并引起健康问题。 电厂排放岀的汞可以在大气中存留长达2 a的时 间,并可能积存在距离排放源很远的地区。因此 汞排放是一个世界及地区问题。如图8所示,美 国电厂汞排放量仅占全球汞排放量的l%o在美国国家没有规定汞限值,但是各个州有 限值规定。例如,伊利诺斯州内所有燃煤电厂在 2015年之前必须收集燃煤中90%的汞。电厂评价及控制汞排放的困难之一是汞的排 放率很低,难以测
12、量。可以使用ESP、袋式除尘器及湿法FGD系统 收集汞。收集的汞数虽取决于汞存在的形式(元 素汞、Hg离子、H/、汞微粒及HgP)0烟煤产生吒卜Ml%的仝创於16火人於#JS5 "仝丁外的人力*激图8 (与全球排放漁相比)笑国燃煤电厂的汞排放社絞少 的大多是Hg离子而次烟煤产生的大多是元素 汞。ESP、袋式除尘器及湿法FGD系统对于收集 汞离子更为有效。在袋式除尘器上游喷肘活性炭可以除去烟气 中90%的汞。湿法FGD系统同样可收集汞,但其收集率取 决于汞存在的形式。如果燃煤含氯,其中部分汞 会转化为氯化亚汞并由湿法FCD系统收集。如 果燃煤中所含氯不足以发生反应,可以向燃煤中 加入化
13、学添加剂以提髙汞的转化率。湿法FGD 系统可以收集90%的汞。8 CO?控制技术尽管当前美国没有规定CO?的排放限值,但 美国多个州已经通过或正任考虑对此立法。图9 显示了各州在此方面的计划。 GHG3图9各州海堂气体幷放控制计划图10显示的是美国C02或其等效物的排放 源。如图所示,发电厂产生了 34%的CO?,成为 减排的主要目标。降低co?的排放量是电力行业所面临的最 具有挑战性的问题。图11显示了在负荷年均增 长2%的基础上在发电类型或效率不变的情况 下,美国一个典型的10 000 MW公用电厂毎年 co2的排放呈。Ray EHenry,等 旻耳火电厂烟气特放乐值及检创技采15(总 1
14、41)Ray EHenry,等 旻耳火电厂烟气特放乐值及检创技采15(总 141)1502534帕的8芒口丸电J26% 的 CO:iW2%的CO加HFC, PFC.Sh21%的CO渺 (勦5赠。E10 矣国 C02 »ttM125751990 2000 2010 20202030 2040 2050年度图11 10 GW公用设俺典堂的CO2排放量图12显示了采取以下措施后的减排空间:(1) 一半以上的发电量是由可再生能源发出 的;(2) 用改进后更有效的机组更换现有机组, 在2040年前更换所有老机组;(3) 新机组可收集50%的CO“图12说明这3项措施的累积效应。请注意 这将使2
15、030年C02的排放址低于1990年CO2 的排放量。S5 © 5 o 52 7 5 21 1 n1990 200) 20102020年度2030 2040 2050图12采取3氏猎施下的CO:的廉排空间如图13所示,使用新高效机组更换老燃煤机 组将会十分有助于整个CQ减排计划。图13显 示老机组与新机组相对应的co2排放a(t/Mw h)。请注意,新高效机组所有的排放量都会降 低(t/MW h) 而不仅仅 CO,的减排°有多种收集CO2的可行工艺流程可运用于 使用吸附剂(C02吸收塔)的燃煤粉电厂,包括:(1) 胺;(2) 氨水一(3) 冷冻氨。目前所有工艺流程都比较昂贵
16、,并需要空 间、厂用电及反应物。2100.80.60.40.2°旧式新式新X 翘先进的核电受临界亚给界趙窃界超临界IGX机給机姐机粽机组机组图13采用新的高效机组发电带来的CO?减排空间9 结语在美国当前新建燃煤电厂的排放标准是全世 界最严格的。因为最佳可用控制技术(BACT)要 求毎家电厂使用最佳的技术,导致对新电厂的标 准口益严格。除了 so2.nox及颗粒物(总颗粒物及pm25) 的排放限值,正在实施汞排放限值。CO2的排放 限值极有可能在未来出台。美国现有电厂的排放 限值正通过SCR、FGD、袋式除尘器及碳喷射技改 得以实现,以滅少国家总体排放。电力行业,包括电厂业主、设备供
17、应商及设计 工程师已经能够响应排放限值的发展要求。未来 预计会规定co2排放限值,这给电力行业提出了 最大的挑战。tt»BW:2008X)l-08*文编辑:王足铮电力简讯贯彻国网公司领导指示加快电网恢复重建进度Ray EHenry,等 旻耳火电厂烟气特放乐值及检创技采15(总 141)2008年2月16日晚,华东500 kV电网抢修前线指挥部召开第二次会议。国家电网公司总经理助理、国网公司抗冰抢 险浙江工作组常务副组长刘第绍公司总经理帅军庆.91总经理吴平四省一市电力公司及上海电力建设公司领导各公司 有关部门和各送变电公司负员人参加了会议。为贯彻落实刘撅亚总经理的指示和耍求,会议对浙江500 kV电网恢复重建 阶段目标作了调整,要求各单位确保完成抢修任务。会议还就北京、天
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