燃煤烟气污染物脱除技术

1、燃煤烟气污染物脱除技术第1页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五学科简介上海电力学院电站污染物减排方向：行业特色明显，所在学科是上海市重点学科，是上海发电环保工程技术研究中心依托单位，长期从事污染物控制的研究。承担许多与此相关的国家级“973”、“863”和省市科技攻关项目和企业委托项目的支持与国内外科研机构和企业在大气污染物控制方面建立了良好合作关系在节能和燃煤污染物的脱除方面，曾获得10余项省部级科技进步奖。发表与方向有关的论文近二百篇，申请专利50余项。第2页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五目 录1能源与环境形势2烟气脱硫、协同脱硫/脱硝技术3烟气

2、脱硝、除汞技术4结 论第3页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五一, 能源与环境形势第4页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五国家能源消费总量（亿吨油当量）占能源的比重%原油天然气原煤核能水力发电再生能源世界总计120.0233.5623.8129.635.226.461.32中国24.3217.624.0370.450.696.710.5美国22.8637.1927.1722.958.412.571.71俄罗斯联邦6.9121.3653.9413.585.575.510.01印度5.2429.6610.6352.960.994.810.95日本5.0140

3、.2516.9924.713.223.851.02德国3.1936.0322.9123.949.951.355.82加拿大3.1732.326.687.396.4126.181.04韩国2.5541.4115.1429.813.10.310.2巴西2.5446.049.374.881.335.293.11法国2.5233.0416.724.7938.395.671.35伊朗2.1340.4757.980.5201.040.05英国2.0935.2540.4114.926.740.382.34沙特阿拉伯2.0162.4437.560000意大利1.7242.539.837.9706.513.26

4、墨西哥1.6951.6936.664.970.774.911.01西班牙1.4949.7720.715.549.296.418.28印度尼西亚1.4042.5725.9328.1401.861.5南非1.2120.932.8173.372.560.250.08澳大利亚1.1836.0423.136.7202.881.27乌克兰1.189.8339.7530.8517.122.460土耳其1.1125.8831.6531.02010.550.9中国台湾1.1141.8111.4936.478.510.810.9泰国1.0846.5237.6313.7201.111.021.1 能源形势 2010

5、年全世界一次能源消费总量为120.02亿吨油当量。我国一次能源消费总量为24.32亿吨油当量，其消费构成中煤炭占70.45%。 第5页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五近7年中国发电总装机容量1.1 能源形势第6页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五近二十年来我国平均供电煤耗变化1.1 能源形势第7页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五1.2 环境问题 中国以煤为主的能源结构，加之能源效率低，造成了日趋严重的环境问题。二氧化硫的排放90%是由燃煤引起的。历年SO2排放量第8页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五火电厂排放

6、的NOx占到40左右1.2 环境问题第9页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五1.2 环境问题 据美国环保总署研究估计，燃煤烟气汞是人为汞污染物排放的最主要来源，约占三分之一。目前，中国年排放的汞300多吨，其中燃煤电厂约100多吨。 图1 我国1980-2009年二氧化碳排放量第10页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五二,烟气脱硫、协同脱硫/脱硝技术第11页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五2.1 湿法烟气脱硫技术：主要问题主要问题: 脱硫效率不稳定 石膏品质较差能耗高结垢腐蚀第12页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星

7、期五 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第13页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五塔内喷淋过程模拟塔内烟气流动反应过程模拟 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第14页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五塔内流场分布 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第15页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五塔内压力场分布 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第16页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五吸收塔烟气入口角的优化 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第17页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五喷淋层投

8、运方式的优化 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第18页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五E-ED-DC-CB-B A-A塔内SO2浓度分布情况 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第19页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五亚硫酸钙氧化试验台 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第20页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五亚硫酸钙氧化速率随各因素的变化规律 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第21页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五1. 硫酸钠溶液 2. 连续可调进样器 3. 搅拌器 4. 电导率仪5. 结晶器

9、6. 恒温水浴石膏结晶动力学试验台 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第22页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五不同温度下电导率随时间变化曲线不同温度时石膏晶体的粒度分布 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第23页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五30下石膏晶体电镜照片50下石膏晶体电镜照片电厂现场脱硫石膏 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第24页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五1- 0.01M MgCl2；2 0.01M AlCl3；3-0.01M FeCl3；4- 0.01M MgCl2+0.01M AlCl3+0.01

10、M FeCl3不同杂质离子对石膏晶体粒度的影响不同混合杂质离子电导率随时间变化曲线比较 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第25页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五A. 无金属离子；B. 0.02M镁离子；C. 0.02M铁离子； D. 0.02M镁离子+ 0.02M铁离子 2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术第26页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五2.1 湿法烟气脱硫技术:城市中水污泥在脱硫系统的应用某城市中水处理系统为两台1000MW机组配套工程，供应1000MW机组用水，设计处理水量4200t/h，每年处理水量可达1000万吨，中水处理采用石灰

11、混凝处理，每年产生的污泥量在9000吨以上，此污泥的主要成分为CaCO3，而CaCO3作为脱硫原料，将中水处理产生污泥用于脱硫，可以降低环境污染，同时降低脱硫成本。 第27页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五不同石灰石/污泥掺混比例对脱硫效率的影响 第28页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五利用NaClO2、KMnO4、H2O2、O3、HClO3和自行开发的氧化剂将NO氧化为易溶于水的NO2并利用现在广泛应用的石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统进行SO2和NOx的同时脱除对于实现我国火电厂大气污染物排放的综合治理、降低污染物控制系统的投资和运行费用具有重要的现

12、实意义.2.2 脱硫/脱硝协同脱除技术：氧化吸收技术 第29页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五2.2 脱硫/脱硝协同脱除技术：氧化吸收技术 质量流量计 2. 混气箱 3. 挡板 4. 搅拌器 5. pH计 6. 双搅拌釜反应器 7. 搅拌桨 8. 恒温水浴 9. 烟气分析仪第30页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五添加剂浓度对吸收速率的影响 2.2 脱硫/脱硝协同脱除技术:氧化吸收技术 . 温度对反应焓变的影响计算与实验结果第31页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五三,烟气脱硝、除汞技术第32页，共52页，2022年，5月20日，2

13、点53分，星期五3.1 NOx控制技术: 组合式空气分级技术第33页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.1 NOx控制技术: 组合式空气分级技术强化着火煤粉喷嘴（WR）一次风浓淡分离紧凑燃尽风（CCOFA）偏置二次风燃尽风（SOFA） 第34页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.1 NOx控制技术: 组合式空气分级技术基于风粉闭环控制的低NOx燃烧技术，其基本思路是：以锅炉污染物NOx的排放和锅炉效率为优化控制目标，通过闭环控制系统确保锅炉在不同工况下各层一次风风粉分配均匀和燃烧器区域二次风量与SOFA 、CCOFA风量配比优化。第35页，共52页，

14、2022年，5月20日，2点53分，星期五3.1 NOx控制技术: 再燃技术第36页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五CatalystAirheaterEconBypassAIGNH3 TankAqueous NH3 System BlowerVaporizerClean Gas To StackStaticMixer(s) Future CatalystHOT AIR FROM IDHXCOLD AIR 3.1 NOx控制技术: 选择性催化（SCR)技术第37页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五SCR烟气脱硝系统关键技术反应温度、空间速度、流场特征等对

15、脱硝效率的影响规律催化剂的关键技术运行状态下对催化剂活性进行状态评估的技术3.1 NOx控制技术: 选择性催化（SCR)技术第38页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五SCR烟气脱硝反应器优化设计 反应器设计 结构优化 优化设计软件123目标数值模拟计算物理模型验证系统优化设计3.1 NOx控制技术: 选择性催化（SCR)技术第39页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五我国燃煤烟气特点SCR烟气脱硝催化剂研制燃煤电站运行特点消化国外催化剂技术目标 适合我国燃煤特点 具有自主知识产权 投资运行成本低性能测试配方优化化学设计物理设计3.1 NOx控制技术: 选择

16、性催化（SCR)技术第40页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:实验与测试系统 第41页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:实验与测试系统 第42页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:实验与测试系统 多功能吸附实验台第43页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:试验研究 1炉膛 2.屏式过热器 3.低温过热器 4.空气预热器 5.风机6.取样点1 7.电除尘器 8.取样点2 9.脱硫塔 10.取样点3 11.烟囱试验电厂结构及烟气

17、取样点示意图 第44页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:试验研究 电厂COG再燃、吸附剂喷射试验工况表工况负荷煤种1满负荷纯烧大同煤2满负荷大同煤：神府煤=3：23满负荷纯烧大同煤+COG再燃4满负荷大同煤:神府煤=3：15满负荷纯烧大同煤+COG再燃，喷射吸附剂量为50kg/h6满负荷纯烧大同煤+COG再燃，喷射吸附剂量为100kg/h7满负荷大同煤：神府煤=3：1， 喷射吸附剂量为50kg/h8满负荷大同煤：神府煤=3：1， 喷射吸附剂量为100kg/h第45页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:再燃试验

18、研究 工况1与工况3比较：在无气体再燃与有COG气体再燃的对比实验中,NOX排放浓度从615mg/Nm3降低到196mg/Nm3，再燃脱硝效果明显（达67%）。静电除尘器进口烟气中汞的形态分布(无气体再燃）静电除尘器进口烟气中汞的形态分布(COG再燃)第46页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五 脱硫塔对烟气中汞的形态分布的影响3.2 烟气汞控制技术:再燃试验研究 第47页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:吸附剂喷射试验研究 吸附剂现场喷射系统第48页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五3.2 烟气汞控制技术:吸附剂喷射试验研究 纯烧大同煤+COG下吸附剂喷射量对烟气汞脱除效率的影响 大同煤：神府煤=3：1下吸附剂喷射量对烟气汞脱除效率的影响 第49页，共52页，2022年，5月20日，2点53分，星期五四, 结 论第5