燃煤烟气污染物脱除技术

1、燃煤烟气污染物脱除技术研究进展潘卫国中国动力工程学会环保专委会上 海发电环保工程技术研究中心2012年3月22日,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。,目 录,一, 能源与环境形势,1.1 能源形势,2010年全世界一次能源

2、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%。,近7年中国发电总装机容量,1.1 能源形势,近二十年来我国平均供电煤耗变化,1.1 能源形势,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,火电厂排放的NOx占到40左右,1.2 环境问题,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,

3、二,烟气脱硫、协同脱硫/脱硝技术,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,2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术,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,塔内流场分布,2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术,塔内压力场分布,2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术,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,喷淋层投运方式的优化,2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术,E-E,D-D,C-C,B-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,亚硫酸钙氧化试验台,

4、2.1 湿法烟气脱硫技术: 优化技术,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,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 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,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,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,1- 0.01M MgCl2；2 0.01M AlCl3； 3-0.01M FeCl3； 4- 0.01M MgCl2+0.

5、01M AlCl3+0.01M 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,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,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

6、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。,不同石灰石/污泥掺混比例对脱硫效率的影响,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实意义.,2.2 脱硫/脱硝协同脱除技术：氧化吸收技术,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.

7、恒温水浴 9. 烟气分析仪,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,三,烟气脱硝、除汞技术,3.1 NOx控制技术: 组合式空气分级技术,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）,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 、C

8、COFA风量配比优化。,3.1 NOx控制技术: 再燃技术,Catalyst,Airheater,Econ Bypass,AIG,NH3 Tank,Aqueous NH3 System,Blower,Vaporizer,Clean Gas To Stack,Static Mixer(s),Future Catalyst,HOT AIR FROM IDHX,COLD AIR,3.1 NOx控制技术: 选择性催化（SCR)技术,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

9、催化（SCR)技术,SCR烟气脱硝反应器优化设计,3.1 NOx控制技术: 选择性催化（SCR)技术,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,3.1 NOx控制技术: 选择性催化（SCR)技术,3.2 烟气汞控制技术:实验与测试系统,3.2 烟气汞控制技术:实验与测试系统,3.2 烟气汞控制技术:实验与测试系统,多功能吸附实验台,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取样点示意

10、图,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,3.2 烟气汞控制技术:再燃试验研究,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),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,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,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,四, 结 论,5，结论,1，我国能源结构中煤比例高和能效低，导致污染物排放严重，减排形势严峻，减排工