锅炉烟气一体化净化技术x课件

1、杭州天明环保工程有限公司2015-01锅炉烟气一体化净化技术（脱硝+除尘+脱硫）近零排放解决方案内容提要1 烟气近零排放的需求2 烟气近零排放技术路线的选择3 等离子体烟气一体化净化技术的进展4 配套工程技术的进展5 案例6 结论1 烟气近零排放的需求我国环保要求越来越严格：火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011 )规定了重点地区的火力发电厂的烟气污染物排放浓度限值为SO2-50mg/m3，NOx-100 mg/m3，粉尘-20 mg/m3。国家发改委、环保部、国家能源局于2014年联合印发的煤电节能减排升级与改造行动计划（20142020年），将部分地区的火力发电厂的烟气污染物

2、排放浓度限值进一部降低到SO2-35mg/m3，NOx-50 mg/m3，粉尘-10 mg/m3。有的省份则出台了比国家标准更严格的地方标准，比如山西省人民政府办公厅关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见，把山西省的火力发电厂的烟气污染物排放浓度限值进一部降低到SO2-35mg/m3，NOx-50 mg/m3，粉尘-5 mg/m3。在未来，国家将会陆续出台对工业烟气中的汞和PM2.5的控制要求。2 烟气近零排放技术路线的选择到2014年，大多数火力发电厂已经配备了烟气脱硫、脱硝和除尘装置，多数的电厂排放的烟气中的污染物达到了火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011 )的要求。烟

3、气的SO2、NOx和粉尘都需要进一步减排，才能实现超低排放的目标。由于已有的火力发电厂在历经一次次的环保升级改造后，厂区内往往场地紧张。再改造需要拆除的设施较多。序号参数单位近零标准2011标准1粉尘mg/Nm35202NOxmg/Nm3501003SO2mg/Nm33550新标准与旧标准的限值对比2 烟气近零排放技术路线的选择特别是一些以无烟煤为燃料的锅炉，燃烧生成的NOx即使是依靠SNCR+SCR方法，难以长期维持低于50mg/Nm3超低排放水平。目前可用的控制W型锅炉内NOx生成量的方法，还包括LNB技术。要采用LNB技术，需要有比现有锅炉更高的燃烬高度。由于实际锅炉房高度的限制，在现有

4、的锅炉上实施LNB技术来降低炉内NOx生成量的方案，实施起来非常困难。2 烟气近零排放技术路线的选择序号比较项目传统方案脉冲等离子方案1实现方法LNB+SNCR+WESP无法脱除有机物和汞等离子体烟气一体化净化技术脱除硫、硝、尘、汞、有机物2改造投资高低3项目工期长（5个月）短（3个月）4场地要求需要扩充锅炉高度，空间需求高现有烟道上改造，空间要求低5改造风险可能影响燃烧效果及主机运行对原有主、辅机设备无影响73 等离子体烟气一体化净化技术的进展 等离子体烟气一体化净化技术反应原理本文的烟气一体化净化技术，是特指采用等离子体催化吸收的一体化净化技术，具体为脉冲放电产生的低温等离子体来产生化学反

5、应的技术。脉冲放电在电极间产生等离子体，把中性的分子激发成了自由基，以H2O分子为例，被激发成O*和OH*。这些自由基将SO2变成H2SO4，NOX变成HNO3，单质Hg变成HgO。 脉冲电晕放电还会产生比传统电晕放电多的高能电子，这些高能电子可以与污染物气体分子结合，将污染物气体分子还原。以NO分子为例，在高能电子的碰撞下，会被还原成N2和O2分子。H2OPlasmaOH*+O*SO2OH*H2SO4NOxOH*HNO3HgOH*HgONO+eN2+O2自由基生成氧化反应还原反应3 等离子体烟气一体化净化技术的进展 已建成的等离子体烟气一体化净化装置 序号机构项目名称规模实际脱除效果1韩国浦

6、项环境公司浦项钢铁第1、2烧结工厂10MWSO2:90%NOx:50%2美国Powespan公司Burger电厂50MWSO2:99.5%NOx:90%PM2.5:95%Hg:90%3波兰科学院Pomorzany电厂65MWSO2:95%NOx:70%3 等离子体烟气一体化净化技术的进展 新发展的等离子体烟气一体化净化技术的工艺流程烟气净化过程分两步进行：（1）在脉冲凝并段，烟气中的粉尘以及水蒸气在脉冲放电的作用下，凝并成大的颗粒，形成大量的气溶胶，以增大对SO2和NOx气体的吸收面积；（2）在等离子反应段，吸收到气溶胶表面的和电极表面的SO2和NOx在自由基的催化作用下，被转化成更高的氧化态

7、，实现烟气的净化。循环水系统：反应器内部使用循环水作吸收剂。SO2和NOx氧化吸收后，使循环水PH值降低，为防止设备腐蚀，采用如NaOH溶液等碱性物质为中和剂。脉冲凝并段等离子反应段原烟气净烟气循环水箱NaOH补充水排水3 等离子体烟气一体化净化技术的进展 等离子体烟气一体化净化技术工艺流程传统的等离子体烟气一体化净化技术，就是利用放电产生的等离子体对SO2和NOx的氧化作用，同时结合加入反应器中的NH3气体，把烟气中的SO2和NOx转化成硫酸铵和硝酸铵复合肥。该技术自1986年出现后，并没有实现大量的工程应用。原因在于化学反应为干式反应，装置的能耗较高，电耗约为电厂发电量的2%。而最近出现了

8、对该方法的改进研究，将等离子体结合催化剂来脱除SO2和NOx，但催化剂的制备复杂、价格昂贵，不适合大规模的工程应用。本方案采用的等离子体催化，用水来吸收的方法，在同一套装置内同时去除烟气中粉尘、SO2、NOx、汞和PM2.5等污染物。特别在低浓度的污染物的条件下，有更高的效率，适用于超低排放的工程应用。脉冲凝并段等离子反应段原烟气净烟气循环水箱NaOH补充水排水令人印象深刻天明环保在国家近零排放政策的推动下，将多年来的基础研究成果实现了产业化应用。 2013年，采用烟气一体化净化的子技术之一：脉冲电源技术，成功实现了600MW机组的电除尘器升级改造。2014年，采用烟气一体化净化技术的子技术之

9、一：湿式静电场技术，成功实现了300MW机组脱硫后粉尘的超低排放。4 配套工程技术的进展天明环保以持续创新为发展路线。 天明环保，保持持续创新的传统，将静电场技术持续应用在大气污染治理领域。在近10年来陆续研发了转动极板电除尘器、高频电源、快速除尘控制器、静电凝并器、脉冲电源、湿式静电除尘器6项创新产品。其中的转动极板电除尘器和脉冲电源为国内首台。4 配套工程技术的进展4 配套工程技术的进展烟气一体化净化技术的关键技术凝并当含有粉尘、SO2、NOx和PM2.5等污染物的烟气进入凝并电场时，由喷头喷出的水雾与烟气混合，在脉冲电场的作用下，烟气中的细粉尘、PM2.5等颗粒状物质，一部分与等离子体中

10、的电子碰撞后带负电，另一部分与等离子体中的原子核碰撞后带正电。带电后的颗粒状物质与水雾发生凝聚作用，细粉尘、PM2.5和水雾凝聚成较大的颗粒，这种较大的颗粒在后级电场更容易被收集。而这些悬浮在烟气中的水雾和大颗粒，形成大量的气溶胶，提供了吸收SO2、NOx气体污染物的反应表面。4 配套工程技术的进展烟气一体化净化技术的关键技术脉冲电源本技术所采用的脉冲电源所输出的电压由直流基压+脉冲的合成，以保证除尘+脱硝的功能同时实现。电源的额定功率30kW，其中的直流基压主要为粉尘的收集而设置，脉冲部分是为了给脱硝和脱硫用脉冲电晕的产生而设置。详细的规格如下：（1）直流基压部分的额定电压为50kV，额定电

11、流为300mA；（2）脉冲电压为50KV。脉冲前沿100 ns、脉宽500ns，重复频率1000 Hz。机械开关火花隙开关固态开关磁开关5 案例根据杭州市大气污染防治行动计划（2014-2017），杭联热电有限公司的锅炉烟气污染物排放，在未来需要满足新的超低排放要求。右表列出了锅炉烟气污染物排放的目标值与现有值的对比。序号参数单位超低排放目标值现有值1粉尘mg/Nm35202NOxmg/Nm3501003SO2mg/Nm3351005 案例目前烟气的SO2、NOx和粉尘都需要进一步减排，才能实现超低排放的目标。针对上表所列的浓度较低的3种污染物，适合采用国际国内近年发展起来的烟气一体化净化（也

12、叫多种污染物同时脱除）的方案，在同一套装置中同时去除SO2、NOx和粉尘，实现烟气的近零排放。本文讨论的主要问题包括：（1）装置对污染物的脱除性能；（2）装置对已有系统的影响。5 案例性能计算依据根据北约组织NATO于2011年修订出版的技术系列专著，烟气一体化净化的反应为一级反应，效率表达式为：=1-e-ct 上式中， -脱硝的反应效率；t-反应时间，s；c-常数，根据类似工况确定。脱硫效率参考脱硝效率，除尘效率采用成熟公式。右表为性能计算的烟气参数。序号参数单位数值1标干烟气Nm3/h172,2362标态湿烟气Nm3/h196,1213工况烟气量m3/h250,0004烟气温度755入口粉

13、尘浓度mg/Nm3206入口NOx浓度mg/Nm31007入口SO2浓度mg/Nm31005 案例反应器参数根据场地条件，重点考虑同时脱硝和除尘的需要，提出如右表所列参数的烟气一体化净化的反应器。 凝并段的脱除效果未计算在内，作为性能保证的余量。序号参数单位数值1反应器长度m1.8+2.42反应器宽度m6.63反应器高度m94反应器内烟气流速m/s1.655比集尘面积m2/m3/s9.76烟气处理时间s1.455 案例性能指标根据效率公式计算，预期的NOx的脱除效率为：1=1-e-1.0751.45=0.79根据除尘效率计算所用的修正的多依奇公式，预期的除尘效率为：2=1-e-（0.2*9.7

14、)0.5=0.75在实际的工程应用中，由于设备大型化所带来的气流分布不均匀，烟气在反应电场内的停留时间不均匀，会带来一部分性能的下降，所以在设计效率上应有一定的余量。将NOx和SO2浓度考虑50%的余量后，预期可达到的烟气净化指标见右表。由于在SO2和NOx共同脱除的研究中，SO2的脱除难度小于 NOx，SO2的脱除效率取NOx的效率值。序号参数单位数值1粉尘浓度mg/Nm352NOx浓度mg/Nm3323SO2浓度mg/Nm3325 案例其它性能指标序号参数单位数值1系统阻力Pa4502电耗kW1803用水量t/h2.64排水量t/h2.45排水中粉尘kg/h2.66排水中NOxkg/h8.67排水中SO2kg/h11.28NaOH消耗量(32%溶液)kg/h12（NOx)22（SO2)9排水中固体浓度增加值mg/l100010排水中NO3-增加值mg/l340011排水中SO42-增加值mg/l440012排水中Na+增加值mg/l24605 案例 布置图（平面和立面，方案一）5 案例 6#三维布置图（方案一） 6#三维布置图（方案二）6 结论天明环保在工程研