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1、燃煤煙氣污染物處理技術(shù)燃煤煙氣污染物處理技術(shù)及排放標(biāo)準(zhǔn)探討及排放標(biāo)準(zhǔn)探討朱維群朱維群山東大學(xué)山東大學(xué)目目 錄錄u 課題背景課題背景u燃煤煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)燃煤煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討u高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術(shù)高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術(shù)u 總結(jié)總結(jié)u 課題背景課題背景 我國(guó)大面積發(fā)生的大氣霧霾已成民生之患、民心我國(guó)大面積發(fā)生的大氣霧霾已成民生之患、民心之痛,要鐵腕治理。之痛,要鐵腕治理。 霧霾形成的根本原因是霧霾形成的根本原因是廢氣污染物排放量巨大,廢氣污染物排放量巨大,因此,應(yīng)該加快燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫硝及除塵改因此,應(yīng)該加快燃煤鍋

2、爐煙氣脫硫、脫硝及除塵改造;造; 以及進(jìn)一步大幅度減少污染物排放是實(shí)現(xiàn)我國(guó)環(huán)以及進(jìn)一步大幅度減少污染物排放是實(shí)現(xiàn)我國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量明顯改善的重點(diǎn)措施。境空氣質(zhì)量明顯改善的重點(diǎn)措施。 近年來(lái)近年來(lái),燃煤,燃煤電廠環(huán)保投入資金數(shù)以千億計(jì),幾電廠環(huán)保投入資金數(shù)以千億計(jì),幾乎乎100%都裝了脫硫都裝了脫硫、脫硝脫硝和除塵裝置和除塵裝置。并且根據(jù)有關(guān)。并且根據(jù)有關(guān)部門提供的排放物指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù),部門提供的排放物指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù),污染物的量污染物的量確實(shí)在確實(shí)在下降,但為什么總體來(lái)看,霧霾依舊越來(lái)越嚴(yán)重下降,但為什么總體來(lái)看,霧霾依舊越來(lái)越嚴(yán)重?是是哪里出了問(wèn)題哪里出了問(wèn)題?u 課題背景課題背景GB13223-2

3、011大氣污染物排大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(最嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn))放標(biāo)準(zhǔn)(最嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn))大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)燃煤鍋爐(重點(diǎn)地區(qū))燃煤鍋爐(重點(diǎn)地區(qū))煙塵煙塵 20mg/m3SO2 50mg/m3NOX(以以NO2計(jì)計(jì)) 100mg/m3汞及其化合物汞及其化合物 0.03mg/m3燃煤機(jī)組(重點(diǎn)地區(qū))燃煤機(jī)組(重點(diǎn)地區(qū))煙塵煙塵 5mg/m3SO2 35mg/m3NOX(以以NO2計(jì)計(jì)) 50mg/m3u燃煤煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)燃煤煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)制定大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)制定的的初衷并非是治理霧霾,而初衷并非是治理霧霾,而是治理環(huán)境空氣質(zhì)是治理環(huán)境空氣質(zhì)量量標(biāo)準(zhǔn)中

4、限定的三種常規(guī)污染物標(biāo)準(zhǔn)中限定的三種常規(guī)污染物煙煙塵、二氧化硫塵、二氧化硫和和氮氧化物,氮氧化物,它們是霧霾污染物的主要成分它們是霧霾污染物的主要成分,與霧霾關(guān)系密切。與霧霾關(guān)系密切。2011版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙氣版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙氣中中汞及其化合物汞及其化合物的的排放也提出了控制要求。排放也提出了控制要求。 從總體從總體來(lái)來(lái)看,看,燃煤電燃煤電廠煙塵、二氧化硫、氮氧化物三廠煙塵、二氧化硫、氮氧化物三種常規(guī)污染物種常規(guī)污染物的的排放已不是影響環(huán)境質(zhì)量和霧霾形成的主排放已不是影響環(huán)境質(zhì)量和霧霾形成的主要原因。要原因。u燃煤煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)燃煤煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)u 煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)

5、探討 目前目前國(guó)內(nèi)正在開發(fā)推廣的超低排放技術(shù)雖然在一些國(guó)內(nèi)正在開發(fā)推廣的超低排放技術(shù)雖然在一些污染物排放指標(biāo)上取得了一定的效果,但總體來(lái)說(shuō),還污染物排放指標(biāo)上取得了一定的效果,但總體來(lái)說(shuō),還是常規(guī)技術(shù)外延的擴(kuò)大,并沒(méi)有取得重大和突破性創(chuàng)新是常規(guī)技術(shù)外延的擴(kuò)大,并沒(méi)有取得重大和突破性創(chuàng)新,而是設(shè)備的串聯(lián)或疊加,增加了更多環(huán)保設(shè)備,系統(tǒng),而是設(shè)備的串聯(lián)或疊加,增加了更多環(huán)保設(shè)備,系統(tǒng)阻力增大,能耗水平提高,設(shè)施整體技術(shù)可靠性降低。阻力增大,能耗水平提高,設(shè)施整體技術(shù)可靠性降低。 那么,我國(guó)霧霾易于發(fā)生的原因除了與我國(guó)大氣污那么,我國(guó)霧霾易于發(fā)生的原因除了與我國(guó)大氣污染物排放量巨大(需要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

6、)有關(guān)外,染物排放量巨大(需要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整)有關(guān)外, 是否與治理方法也有一定關(guān)系?是否與治理方法也有一定關(guān)系? 如脫硫設(shè)施需要設(shè)計(jì)更多層的吸收塔噴淋層甚至如脫硫設(shè)施需要設(shè)計(jì)更多層的吸收塔噴淋層甚至需要吸收塔串聯(lián)或并聯(lián),脫硝設(shè)施需加裝三層催化劑需要吸收塔串聯(lián)或并聯(lián),脫硝設(shè)施需加裝三層催化劑甚至在爐內(nèi)再加裝甚至在爐內(nèi)再加裝SNCR,除塵方面必須加裝濕式電除,除塵方面必須加裝濕式電除塵器等。塵器等。 這些技術(shù)的實(shí)施條件也比較苛刻,如要求煤質(zhì)含硫這些技術(shù)的實(shí)施條件也比較苛刻,如要求煤質(zhì)含硫量低、灰份較低、揮發(fā)份高、低位發(fā)熱量高、機(jī)組負(fù)量低、灰份較低、揮發(fā)份高、低位發(fā)熱量高、機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)等。而這

7、些條件對(duì)于中國(guó)目前平均含荷運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)等。而這些條件對(duì)于中國(guó)目前平均含硫量超過(guò)硫量超過(guò)1%、灰份近、灰份近30%、以及大量低揮發(fā)份的電煤、以及大量低揮發(fā)份的電煤來(lái)講,實(shí)現(xiàn)特別排放限值都是非常困難的。來(lái)講,實(shí)現(xiàn)特別排放限值都是非常困難的。u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的超低排放工藝流程圖如下:國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的超低排放工藝流程圖如下:國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的超低排放工藝流程示意圖國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的超低排放工藝流程示意圖u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討表表 石灰石石灰石-石膏法脫硫數(shù)據(jù)表石膏法脫硫數(shù)據(jù)表機(jī)組機(jī)組2300MW年運(yùn)行時(shí)間年運(yùn)行時(shí)間/h6000耗水

8、量耗水量/kt年年-1825耗電量耗電量/MWh年年-137500CO2排放量排放量/SO20.72石膏堆砌量石膏堆砌量/SO22.7現(xiàn)有超低排放技術(shù)的濕法脫硫數(shù)據(jù)如下表:現(xiàn)有超低排放技術(shù)的濕法脫硫數(shù)據(jù)如下表:u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討濕法脫硫方法存在的主要問(wèn)題如下:濕法脫硫方法存在的主要問(wèn)題如下:(1)濕法脫硫裝置固定資產(chǎn)投資大;)濕法脫硫裝置固定資產(chǎn)投資大;(2)石灰石石膏法濕法脫硫運(yùn)行費(fèi)用高,從上表可知,)石灰石石膏法濕法脫硫運(yùn)行費(fèi)用高,從上表可知,2300MW的機(jī)組的年耗電量高達(dá)的機(jī)組的年耗電量高達(dá)37500 MWh,相當(dāng)于,相當(dāng)于燃燒燃燒4614噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

9、噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 (3)年運(yùn)行)年運(yùn)行6000小時(shí)年水耗近小時(shí)年水耗近82.5萬(wàn)噸水,每小時(shí)消萬(wàn)噸水,每小時(shí)消耗耗137.5噸水,也就是向大氣中排放大量的廢氣。噸水,也就是向大氣中排放大量的廢氣。 (4)脫硫產(chǎn)物石膏難以有效利用,作為固體廢物堆)脫硫產(chǎn)物石膏難以有效利用,作為固體廢物堆埋,浪費(fèi)大量的硫資源。埋,浪費(fèi)大量的硫資源。u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討 燃煤電廠鍋爐燃煤電廠鍋爐超低排放技術(shù)中超低排放技術(shù)中90%90%以上采用以上采用濕法脫濕法脫硫,脫硫之后的煙氣溫度在硫,脫硫之后的煙氣溫度在30-5030-50,濕度在濕度在100200100200g/Nm3,而我國(guó)大氣

10、的平均濕度僅為而我國(guó)大氣的平均濕度僅為9 9g/Nm3,鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的1010倍以上倍以上。 總量上看,按燃燒總量上看,按燃燒1 1噸煤噸煤,濕法脫硫煙氣帶出濕法脫硫煙氣帶出1 1噸水噸水汽汽估算,我國(guó)燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放估算,我國(guó)燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放近近4040億噸的水億噸的水汽汽。u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討 在現(xiàn)有超低排放技術(shù)中,濕法脫硫煙氣中水汽的排在現(xiàn)有超低排放技術(shù)中,濕法脫硫煙氣中水汽的排放量是二氧化硫排放量的放量是二

11、氧化硫排放量的28005600倍,因此,超低排倍,因此,超低排放標(biāo)準(zhǔn)中放標(biāo)準(zhǔn)中SO2等排放指標(biāo)是否能夠真正代表燃煤煙氣污等排放指標(biāo)是否能夠真正代表燃煤煙氣污染物的排放量值得商榷?染物的排放量值得商榷? (100200/0.035=28005600)u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討 濕法脫硫之后加裝的濕法脫硫之后加裝的濕式電除塵雖然能夠去除煙氣濕式電除塵雖然能夠去除煙氣中的部分石膏顆粒,但存在下述問(wèn)題:中的部分石膏顆粒,但存在下述問(wèn)題: (1)增加)增加了了濕煙氣中的水霧含量,濕煙氣中的水霧含量,使使煙囪冒煙囪冒“白煙白煙”的現(xiàn)象的現(xiàn)象更加嚴(yán)重更加嚴(yán)重; (2)設(shè)備運(yùn)行能耗

12、)設(shè)備運(yùn)行能耗(含阻力能耗含阻力能耗)增大增大約約1000-1200kw; (3)相比減排效果,濕電除塵器的運(yùn)行成本過(guò)高()相比減排效果,濕電除塵器的運(yùn)行成本過(guò)高(超過(guò)超過(guò)1500元元/h)。)。 以以260萬(wàn)千瓦機(jī)組除塵改造為例,僅設(shè)備投資約萬(wàn)千瓦機(jī)組除塵改造為例,僅設(shè)備投資約7000萬(wàn)元或更高,年運(yùn)行費(fèi)用增加萬(wàn)元或更高,年運(yùn)行費(fèi)用增加500萬(wàn)元以上。萬(wàn)元以上。 我們可以做這樣一組實(shí)驗(yàn):我們可以做這樣一組實(shí)驗(yàn): 在在加濕器加濕器中中分別分別加入加入純凈水、礦泉水和自來(lái)水,純凈水、礦泉水和自來(lái)水,監(jiān)測(cè)空氣污染情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓人大吃一驚:監(jiān)測(cè)空氣污染情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓人大吃一驚: 純凈水,純凈水,

13、PM2.5值,值,20微微克克/米米3礦泉水,礦泉水,PM2.5值,值,30微微克克/米米3自來(lái)水,自來(lái)水,PM2.5值,值,340微微克克/米米3 空氣質(zhì)量參考指數(shù)標(biāo)準(zhǔn):空氣質(zhì)量參考指數(shù)標(biāo)準(zhǔn):PM2.5值,值,050微微克克/米米3 ,空氣質(zhì)量一級(jí),空氣質(zhì)量一級(jí)PM2.5值,值,51100微微克克/米米3 ,空氣質(zhì)量二級(jí),空氣質(zhì)量二級(jí)PM2.5值,大于值,大于300微微克克/米米3 ,重度污染,重度污染u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討 在家庭房間中使用添加自來(lái)水的加濕器,在家庭房間中使用添加自來(lái)水的加濕器,3歲兒童咳歲兒童咳嗽不僅沒(méi)有改善,反而愈加嚴(yán)重,咳嗽持續(xù)半個(gè)月,

14、到嗽不僅沒(méi)有改善,反而愈加嚴(yán)重,咳嗽持續(xù)半個(gè)月,到醫(yī)院檢查,被醫(yī)生診斷為醫(yī)院檢查,被醫(yī)生診斷為“加濕器肺炎加濕器肺炎”。 燃煤煙氣濕法脫硫過(guò)程與使用加濕器相似,顯然脫燃煤煙氣濕法脫硫過(guò)程與使用加濕器相似,顯然脫硫液中的成分更加復(fù)雜,煙氣中的水汽成分也比自來(lái)水硫液中的成分更加復(fù)雜,煙氣中的水汽成分也比自來(lái)水更加復(fù)雜,雖然利用濕法電除塵除去一部分較大的顆粒更加復(fù)雜,雖然利用濕法電除塵除去一部分較大的顆粒物,但對(duì)于較小的顆粒及水溶性物質(zhì)無(wú)能為力。因此,物,但對(duì)于較小的顆粒及水溶性物質(zhì)無(wú)能為力。因此,濕法脫硫煙氣中水汽帶來(lái)的空氣污染(濕法脫硫煙氣中水汽帶來(lái)的空氣污染(PM2.5、PM10)應(yīng)該引起人們

15、的高度重視。應(yīng)該引起人們的高度重視。u煙氣污染物超低排放技術(shù)探討煙氣污染物超低排放技術(shù)探討u 超低排放新技術(shù)超低排放新技術(shù) 針對(duì)現(xiàn)有脫硫脫硝方法及超低排放技術(shù)存在的缺針對(duì)現(xiàn)有脫硫脫硝方法及超低排放技術(shù)存在的缺點(diǎn),我們開發(fā)了一種固定資產(chǎn)投資少、運(yùn)行維護(hù)成點(diǎn),我們開發(fā)了一種固定資產(chǎn)投資少、運(yùn)行維護(hù)成本低、能耗水耗少、產(chǎn)物可資源利用的高效氣相煙本低、能耗水耗少、產(chǎn)物可資源利用的高效氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術(shù)。氣脫硫脫硝超低排放技術(shù)。 該技術(shù)可以克服現(xiàn)有超低排放技術(shù)固定資產(chǎn)投資該技術(shù)可以克服現(xiàn)有超低排放技術(shù)固定資產(chǎn)投資高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、廢氣排放量大、操作復(fù)雜等高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、廢氣排放量大、操作

16、復(fù)雜等問(wèn)題。問(wèn)題。工藝路線如下圖所示:工藝路線如下圖所示:圖圖. 高效氣相脫硫脫硝超低排放新技術(shù)示意圖高效氣相脫硫脫硝超低排放新技術(shù)示意圖u 超低排放新技術(shù)超低排放新技術(shù)圖圖. 220t/h循環(huán)循環(huán)流流化床鍋爐脫硝結(jié)果化床鍋爐脫硝結(jié)果高效氣相煙氣脫硝技術(shù)在電廠的應(yīng)用高效氣相煙氣脫硝技術(shù)在電廠的應(yīng)用u 超低排放新技術(shù)超低排放新技術(shù) 高效氣相煙氣脫硫技術(shù)已在電廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),高效氣相煙氣脫硫技術(shù)已在電廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),鍋爐類型為鍋爐類型為170t/h煤粉爐,煙氣量為煤粉爐,煙氣量為3104 Nm3/h。圖圖. 高效氣相脫硫技術(shù)在電廠的脫硫結(jié)果高效氣相脫硫技術(shù)在電廠的脫硫結(jié)果u 超低排放新技術(shù)超低

17、排放新技術(shù) 從上述結(jié)果得出,高效氣相脫硫劑將煙氣中的從上述結(jié)果得出,高效氣相脫硫劑將煙氣中的SO2從從4000 mg/Nm3脫除至脫除至35 mg/Nm3以下,脫除率以下,脫除率高達(dá)高達(dá)99.1%以上,能夠滿足環(huán)保部對(duì)以上,能夠滿足環(huán)保部對(duì)SO2控制在控制在50 mg/Nm3以下的超低排放要求。以下的超低排放要求。u 超低排放新技術(shù)超低排放新技術(shù)高效氣相煙氣脫硫技術(shù)高效氣相煙氣脫硫技術(shù)超低排放新技術(shù)的特點(diǎn)超低排放新技術(shù)的特點(diǎn) (1)脫硫脫硝除塵設(shè)備投資大幅度降低)脫硫脫硝除塵設(shè)備投資大幅度降低 與國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的脫硫脫硝超低排放裝置相比,固與國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的脫硫脫硝超低排放裝置相比,固定資產(chǎn)投入可

18、降低定資產(chǎn)投入可降低80%以上;以上; (2)運(yùn)行能耗大為降低)運(yùn)行能耗大為降低 該技術(shù)不需要大量脫硫漿液的循環(huán),使煙氣沿程阻該技術(shù)不需要大量脫硫漿液的循環(huán),使煙氣沿程阻力大為降低,從而使煙氣處理系統(tǒng)的能耗大為降低;力大為降低,從而使煙氣處理系統(tǒng)的能耗大為降低; (3)運(yùn)行水耗幾乎為零)運(yùn)行水耗幾乎為零 不向煙氣處理系統(tǒng)中加水,使煙氣帶出的水量大為不向煙氣處理系統(tǒng)中加水,使煙氣帶出的水量大為降低,形成霧霾的可能性也大為降低。降低,形成霧霾的可能性也大為降低。 (4)脫硫脫硝除塵效率高)脫硫脫硝除塵效率高 脫硫脫硝效率高,脫硫脫硝效率高,SO2排放濃度小于排放濃度小于35mg/Nm3、NOx 小于小于50mg/m3。 (5)煙氣處理系統(tǒng)安全性高)煙氣處理系統(tǒng)安全性高 該技術(shù)使用的脫硫劑和脫硝劑都是固體粉末,避免該技術(shù)使用的脫硫劑和脫硝劑都是固體粉末,避免使用氨水、液氨帶來(lái)的安全隱患。使用氨水、液氨帶來(lái)的安全隱患。超低排放新技術(shù)的特點(diǎn)超低排放新技術(shù)的特點(diǎn) 新型氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術(shù)具有創(chuàng)新的新型氣相煙氣脫硫脫硝超低排放技術(shù)具有創(chuàng)新的理論基礎(chǔ),是脫硫脫硝

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