新煙氣排放標準下CFB鍋爐SO2-NOX排放控制技術與策略研究

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1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,?#?,,,新煙氣排放標準下,CFB,鍋爐,SO,2,/NO,X,排放控制技術與策略研究,,中國華能集團清潔能源技術研究院,高洪培 黃中,2011,年,8,月,12,日 麗江,一、,CERI,,與,TPRI,二、背景及研究基礎,三、新環保排放標準下,SO,2,排放控制策略,四、新環保排放標準下,NO,X,排放控制策略,五、結論,,,主要內容,CERI,,CERI,與,TPRI,中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司,（,Huaneng Clean Energy Research Institute,）,中國華能集團公司控股,9

2、0%,西安熱工研究院有限公司控股,10%,TPRI,西安熱工研究院有限公司,（,Thermal Power Research Institute,）,中國華能集團公司控股,52%,中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司、中國電力投資集團公司各控股,12%,2003,五大發電集團重組成立,西安熱工研究院有限公司,2001,國電熱工研究院,1997,國家電力公司熱工研究院,歷史沿革,1994,電力工業部西安熱工研究院,1965,遷址西安,成立西安熱工研究所,1951,始建于北京,,,燃料工業部,電業管理總局中心試驗所,TPRI,,組織機構,電站清潔燃燒國家工程研究中心,,循環流化床鍋

3、爐技術部,,煤粉鍋爐技術部,,鍋爐系統及設備技術部,,鍋爐環保技術部,,蘇州鍋爐燃燒及環保技術部,,燃料與燃燒試驗室,電站性能技術部,氣輪機及熱力系統技術部,電站化學技術部,電站水處理技術部,電站水處理藥劑技術部,電站材料技術部,電站技術監督部,電站建設技術部,電站調試技術部,電站信息技術研究中心,,電站信息及監控技術部,,電站優化檢修及軟件技術部,自動化技術研究中心,,現場總線與控制技術部,,自動化工程與仿趄技術部,,北京自動控制技術部,綠色煤電技術部,院長工作部,科研管理部,項目策劃部,人力資源部,資產財務部,政工保障部,北京分公司業務管理部,教育培訓部,后勤服務部,基建工程部,北京分公司

4、,蘇州分公司,,其他院屬公司,蘇州國電熱工研究院有限公司,西安國電水處理工程公司,西安國電電站控制工程有限公司,西安能泰高新技術總公司,西安熱工院技術產業有限公司,西安鍋爐壓力容器檢驗檢測研究所有限公司,西安國電熱工發展有限公司,北京華能新銳控制技術有限公司,北京華能新銳軟件技術有限公司,,,專業技術部門,職能管理部門,,派駐管理機構,,,,,,預算制管理服務部門,,,,整體劃撥組建：,中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司,TPRI,簡介,CERI,,注冊資本一億元人民幣,主要從事與新能源及能源清潔高效轉化有關的技術研發、技術轉,,讓、技術服務及相關產品銷售；工程承包,注冊地點：北京市昌平區

5、小湯山工業園區,249,號,定位：我國乃至世界一流的清潔能源高精尖技術研發平臺,研究,領域,低,質煤利用技術,,,大型,循環流化床鍋爐技術、褐煤提質改性技術、煤炭綜合利用,技術,,綠色煤電及煤基多聯產,技術,,煤氣,化、煤氣凈化、煤氣化制氫、煤氣化制甲烷、燃料電池發電,溫室氣體減排,技術,,CO,2,捕集與處理技術、溫室氣體減排技術、低碳經濟研究,可再生能源發電技術,發電,新材料,,電站優化設計,CERI,基地建設,CERI,國家能源煤清潔低碳發電技術研發中心,煤基清潔能源國家重點實驗室,北京 昌平“未來科技城”占地,：,183500m,2,現有員工近百人，技術人員超過,80%,,,在研項目

6、,CERI,,超臨界,CFB,鍋爐技術,350MW,超臨界,CFB,鍋爐研發,系統優化和節能改造技術,,對現役機組進行節能改造，提高汽輪機和鍋爐效率,電廠污染物控制技術,重金屬污染物脫除減排,蒸汽溫度達到,700℃,燃煤機組研制,,,開展機組系統和主要設備設計方案研究,,建立高溫材料開發和評價實驗室,綠色煤電技術,250MW IGCC,示范工程，電站級燃料電池開發,一、,CERI,,與,TPRI,二、背景及研究基礎,三、新環保排放標準下,SO,2,排放控制策略,四、新環保排放標準下,NO,X,排放控制策略,五、結論,,,主要內容,CFB,鍋爐技術優勢及快速發展,燃料適應性廣,爐內添加石灰石脫硫

7、,～,850-900,℃燃燒溫度,,NOX,排放低,(,殘碳,+,高灰濃度 汞排放低,),灰渣綜合利用,,常規,CFB,鍋爐,SO,2,排放控制技術措施,爐內添加石灰石脫硫,,,CaCO,3,=CaO+CO,2,,,△H=+178kJ/mol,CaO+SO,2,+,,O,2,=CaSO,4,,,△H=-500kJ/mol,石灰石脫硫反應活性,顆粒分布,輸送技術,合適的,Ca/S,常規,CFB,鍋爐爐內添加石灰石脫硫,常規,CFB,鍋爐,SO,2,排放控制技術措施及優勢,煤粉鍋爐典型煙氣濕法脫硫,FGD,常規,CFB,鍋爐,NO,X,排放控制技術措施,～,850~900,℃燃燒溫度,熱

8、力型,NO,X,燃料型,NO,X,低,NO,X,,常規,CFB,鍋爐,NOx,排放控制技術措施及優勢,CFB,燃燒低,NO,X,技術優勢,,,煤粉鍋爐煙氣脫硝,SCR,技術,,煤粉鍋爐煙氣脫硝,SNCR,技術,,,新建火力發電鍋爐執行該限值,使用高硫煤地區的現有火力發電鍋爐執行該限值,(3) 2003,年,12,月,31,日前建成投產或通過建設項目環境影響報告書審批的燃煤鍋爐執行該限值,污染物項目,限值,煙塵,30,二氧化硫,100(1),200,400(2),氮氧化物（以,NO2,計）,100,,200(3),汞及其化合物,0.03(1),環保排放標準新舊比對,時段,第,1,時段,,第,2,

9、時段,,第,3,時段,實施時間,2005,年,2010,年,2005,年,2010,年,2004,年,燃煤鍋爐及燃油鍋爐,2100,(1),1200,(1),2100,1200,(2),400,1200,(2),400,800,(3),1200,(4),時段,,第,1,時段,第,2,時段,第,3,時段,實施時間,,2005,年,2005,年,2004,年,燃煤,鍋爐,V,daf,<10%,1500,1300,1100,,10%≤V,daf,≤20%,1100,650,650,,V,daf,>20%,,,450,燃油鍋爐,,650,400,200,燃氣輪機組,燃油,,,150,,燃氣,,,80,

10、火力發電鍋爐,SO,2,最高允許排放濃度 （單位：,mg/m,3,）,《,火電廠大氣污染排放標準,》,（,GB13223-2003,）,,,,,,,火力發電鍋爐及燃氣輪機組氮氧化物最高允許排放濃度,(,單位：,mg/m,3,),CFB,鍋爐,SO,2,/NO,X,排放現狀,典型,300MWCFB,鍋爐煙氣,NO,X,排放 環保監測數據,,典型,300MWCFB,鍋爐煙氣,SO,2,排放 環保監測數據,,CFB,鍋爐,SO,2,/NO,X,排放現狀,CFB,鍋爐應用前景,135MW,級在運近,300,臺,300MW,級在運,42,臺,“,十一五,”,，國家重點集中建設和開發十三個大型煤

11、炭基地,,,凈增煤炭入洗能力,15,億噸。,產生,5.36,億噸低熱值煤,,600MW,級超臨界,CFB,鍋爐機組示范電站示范成功必將促進一批,600MW,級超臨界,CFB,鍋爐立項建設,,適應,新標準,的環保排放問題,SO,2,/NO,X,排放控制,,,,,煤炭功能區劃分,,油頁巖,石煤,十三個大型煤炭基地,已,完成包括無煙煤,\,貧煤,\,煙煤,\,褐煤,\,煤矸石,\,煤泥,\,石油焦,\,油頁巖,\,石煤,\,生物質燃料等上百種燃料的燃燒脫硫排放特性,CFB,試燒試驗研究,完成華能集團,“,高溫,型,CFB,鍋爐,1MWth CFBC,試驗臺試驗研究”，提出了燃用無煙煤和貧煤的燃燒效率

12、高、低負荷穩燃能力強和環保成本低的,300MW,高溫型,CFB,鍋爐技術方案,。,完成優化設計的,CFB,鍋爐爐內石灰石脫硫系統,,,并成功應用于數個工程,,,脫硫效率達,90%,以上。,,已完成的試驗研究及工程應用,1MWth CFBC,試驗臺,熱功率,1MW,th,；,爐膛高度,23m,,國內最高（,ABB-CE,：,3MW,th,，,18m),；,燃燒脫硫反應過程和實爐相當一致；,已完成,32,個工程項目,46,種煤、,32,種石灰石的燃燒脫硫試驗；,有燃燒各種類型燃料的豐富經驗；,試驗數據,對大型,CFB,鍋爐設計具有重要指導作用。,大型,CFB,燃燒試驗臺,大量的燃料燃燒排放特性研究

13、,一、,CERI,,與,TPRI,二、背景及研究基礎,三、新環保排放標準下,SO,2,排放控制策略,四、新環保排放標準下,NO,X,排放控制策略,五、結論,,,主要內容,現有,CFB,鍋爐技術條件下對新標準的適應性研究,DEN<1,DEN=1,DEN>1,DES<1,DES=1,,DES>1,,,,,CFB,燃燒完全滿足新標準,NO,X,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃燒,100300mg/Nm3,采用,SCR,脫硝,,特低硫煤,CFB,燃燒完全滿足新標準,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的

14、要求,CFB,燃燒爐內添加石灰石完全滿足新標準,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,（折算）高硫煤,CFB,燃燒爐內添加石灰石滿足不了新標準,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,爐內脫硫,+,尾部二次脫硫,或考慮灰渣綜合利用， 爐內不脫硫,,DEN:CFB,脫硝系數,1,DES:CFB,脫硫系數,1,適應于我國不同燃料特點的,CFB,鍋爐發展策略研究,,,項,,目,符號,單位,設計煤,校核煤,1,校核煤,2,全水分,M,t,%,6.80,5.06,5.60,空氣干燥基水分,M,ad,%,0.95,0.66,0.95,收到基灰分,A,ar,%,49.63,45.30,53.1

15、8,干燥無灰基揮發分,V,daf,%,30.81,34.69,34.20,收到基碳,C,ar,%,33.80,38.05,30.74,收到基氫,H,ar,%,2.29,2.60,2.11,收到基氮,N,ar,%,0.72,0.66,0.61,收到基氧,O,ar,%,6.46,8.01,7.43,全硫,S,t,，,ar,%,0.30,0.33,0.28,干燥基硫,S,t,d,%,0.32,0.36,0.30,收到基低位發熱量,Q,net,，,ar,MJ/kg,12.03,14.07,10.93,煤灰中二氧化硅,SiO,2,%,48.59,49.09,49.30,煤灰中三氧化二鋁,Al,2,O,3

16、,%,38.70,37.77,39.14,煤灰中三氧化二鐵,Fe,2,O,3,%,3.18,3.79,2.92,煤灰中氧化鈣,CaO,%,3.12,3.80,2.76,煤灰中氧化鎂,MgO,%,1.01,1.12,1.06,煤灰中氧化鈉,Na,2,O,%,0.46,0.17,0.36,煤灰中氧化鉀,K,2,O,%,1.80,1.21,1.66,煤灰中二氧化鈦,TiO,2,%,1.64,1.58,1.50,煤灰中三氧化硫,SO,3,%,0.90,0.73,0.77,煤灰中二氧化錳,MnO,2,%,0.013,0.01,0.01,特低硫煤,CFB,燃燒或復以爐內適度脫硫完全滿足樂意新標準,NO,X

17、,,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,,常規設備,常規設計,石灰石品質特性對,CFB,鍋爐發展策略的啟示,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

18、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

19、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,K,值為,14.35,K,值為,57.73,石灰石品質特性對,CFB,鍋爐發展策略的啟示,6,種石灰石源對比分析,分離器對,CFB,鍋爐發展策略的啟示,某項目,240t/h,,飛,灰中,位徑,d,50,為,46.12μm,洛陽,華潤,220t/h,,飛灰中位徑,d,50,為,24μm,山東,恒通,240t/h,,飛灰中位徑,d,50,為,21μm,湖南,耒陽,240t/h,,飛灰中位徑,d,50,為,26.94μm,石灰石系統增容方案,,,石灰石噴口,,,,,輸送系統改造對,CFB,鍋爐發展策略的

20、啟示,脫硫系統改造,后（,135MW,負荷下）：,入,爐煤含硫量為,2.41%,時，煙氣中,SO,2,的排放濃度為,80mg/Nm,3,脫硫,率高達,97.2,%,輸送系統改造對,CFB,鍋爐發展策略的啟示,增濕脫硫塔設在空預器后除塵器前,塔內布置水冷換熱面，冷卻介質為凝結水,煙氣和再循環飛灰由塔底進入并充分混合,塔的下部噴入霧化水增濕,增加增濕脫硫塔對,CFB,鍋爐發展策略的啟示,一、,CERI,,與,TPRI,二、背景及研究基礎,三、新環保排放標準下,SO,2,排放控制策略,四、新環保排放標準下,NO,X,排放控制策略,五、結論,,,主要內容,現有,CFB,鍋爐技術條件下對新標準的適應性研

21、究,DEN<1,DEN=1,DEN>1,DES<1,DES=1,,DES>1,,,,,CFB,燃燒完全滿足新標準,NO,X,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃燒,100300mg/Nm3,采用,SCR,脫硝,,特低硫煤,CFB,燃燒完全滿足新標準,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃燒爐內添加石灰石完全滿足新標準,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,（折算）高硫煤,CFB,燃燒爐內添加石灰石滿足不了新標準,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,爐內脫硫,+,尾部

22、二次脫硫,或考慮灰渣綜合利用， 爐內不脫硫,,DEN:CFB,脫硝系數,1,DES:CFB,脫硫系數,1,新標準條件下,CFB,燃燒,NO,X,達標排放脫硝工藝開發,SNCR,方法應用于,CFB,燃燒脫硝的關鍵技術,,,尿素與,NO,的還原反應,：,,2NO + 2NH,3,+ 1/ 2O,2,→2N,2,+ 3H,2,O,2NO + CO(NH,2,),2,+ 1/ 2O,2,→2N,2,+ CO,2,+ 2H,2,O,尿素水溶液在最佳溫度區域的滯留時間,在噴射位置尿素水溶液與煙氣的混合程度,尿素滯留時間：,0.5~3s,最佳氨氮比,煙氣中部分,SO,2,轉化為,SO,3,，引發酸腐蝕和積灰

23、,,NH,3,+SO,3,+H,2,O → NH,4,SO,4,/(NH4),2,SO,4,CFB,鍋爐,NO,X,的排放控制研究,一、,CERI,,與,TPRI,二、背景及研究基礎,三、新環保排放標準下,SO,2,排放控制策略,四、新環保排放標準下,NO,X,排放控制策略,五、結論,,,主要內容,現有條件下,CFB,鍋爐仍具有一定的環保優勢,日益嚴格的環保標準將是,CFB,鍋爐發展的機遇與挑戰,應針對不同機組類型和運行條件完成策略選擇,脫硫：盡可能提高爐內脫硫效率,,必要時可采取尾部增濕,,現有機組直接增設尾部脫硫弊大于利,脫硝：大部分機組易于實現,NO,x,<100mg/Nm,3,,,超標機組可采用,SNCR,技術（對應效率可達,55%,）,結論,謝 謝,!,,,中國華能集團清潔能源技術研究院,北京市海淀區知春路甲,48,號盈都大廈,A-22,,高洪培,電話：,13609209096,029-82102335,傳真：,029-82102556,郵件：,gaohongpei@,會后聯系方式,,黃中,電話：,13636706755,029-82102325,傳真：,029-82102556,郵件：,huangzhong@,