燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹講解

1、燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹王建中馮肇霖蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)摘要：火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011) ，對(duì)煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值都做了嚴(yán)格的規(guī)定， 這對(duì)燃煤鍋爐煙氣的處理提出了更深度的要求。如何高效，合理的應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)， 本文列舉了熱電行業(yè)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的應(yīng)對(duì)對(duì)策以及燃煤鍋爐煙氣深度處理中遇到的問題及系統(tǒng)簡介。關(guān)鍵詞： 除塵凈化 脫硫 脫硝 除霧前言：為有效遏制污染物排放， 提高大氣質(zhì)量，于 2004 年 1 月 1 日起執(zhí)行的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (GB13223-2003) ，對(duì)煙塵、二氧化硫、氮氧化物

2、排放限值都做了嚴(yán)格的規(guī)定，至 2010 年最高允許排放濃度按區(qū)域和時(shí)段，要求燃煤鍋爐煙塵 50mg/Nm3 ，二氧化硫 400mg/Nm3 ，氮氧化物 450mg/Nm3，且要求預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。自 2012 年 1 月 1 日起實(shí)施 GB13223-2011，對(duì)燃煤鍋爐的煙塵排放限制為 30mg/m3，對(duì)國土開發(fā)密度較高，環(huán)境承載能力開始減弱，或大氣環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問題而需要嚴(yán)格控制大氣污染物排放的地區(qū)燃煤鍋爐煙塵的排放限值為 20mg/m3，比 GB13223-2003 所執(zhí)行的排放指標(biāo)提高了近一倍！珠江三角、長三角、京津唐地區(qū)作為重點(diǎn)地區(qū)，

3、所面臨的環(huán)境保護(hù)壓力也會(huì)比一般地區(qū)大。一、 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223-2003 升級(jí)為 GB13223-2011 的政策說明GB13223-2011 ，對(duì)燃煤鍋爐的二氧化硫排放限值控制在100mg/m3，除了 2003 年 12 月 31 日前建成投產(chǎn)的鍋爐、 W 型火焰爐膛鍋爐、現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐采取 200 mg/m3 的排放限值外，對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐二氧化硫排放限值控制在 50mg/m3。GB13223-2011 ，對(duì)燃煤鍋爐的氮氧化物排放限值控制在100mg/m3，除了 2003 年 12 月 31 日前建成投產(chǎn)的鍋爐、 W 型火焰爐膛鍋爐、現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐采取

4、 200 mg/m3 的排放限值外，對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐氮氧化物排放限值控制在 100mg/m3，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到甚至優(yōu)于發(fā)達(dá)國家的排放標(biāo)準(zhǔn) 。此外 GB13223-2011 還新增汞及其化合物的重金屬污染物排放限值。對(duì)燃煤鍋爐的汞及其化合物排放限制為 0.03mg/m3。二、熱電行業(yè)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的應(yīng)對(duì)對(duì)策2.1 熱電行業(yè)常見污染物去除工藝簡介2.1.1 除塵凈化裝置的分類 機(jī)械式除塵器：重力沉降室、慣性除塵器，旋風(fēng)除塵器等；- 1 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué) 濕式洗滌器：如旋風(fēng)水膜洗滌器、噴霧洗滌器、文丘里洗滌器等； 過濾式除塵器：如袋式除塵器等； 電除塵器：如

5、干式電除塵器、濕式電除塵器等。分離固體粒子的除塵器， 有些也適用于分離懸浮于氣體中的液體粒子。如除沫器或者除霧器等。2.1.2 常見燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)介紹目前世界上所擁有的燃燒后脫硫技術(shù)（ FGD）有上百種之多，這些工藝主要包括：(1)濕法脫硫技術(shù)，共占全世界 FGD 裝置總量的 85%左右，其中石灰 -石膏法約占 36.7%，其它濕法脫硫技術(shù)約占 48.3%；(2)半干法脫硫技術(shù)， 主要包括噴霧干燥脫硫技術(shù)、 爐內(nèi)噴射吸收劑 /增溫活化脫硫技術(shù)等，約占全世界 FGD 裝置總量的近 10%；(3)干法脫硫技術(shù)，包括煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)、等離子體脫硫技術(shù)等據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球燃煤電廠已有近千臺(tái)煙

6、氣脫硫裝置，總裝機(jī)容量達(dá)240GW。用于不同燃煤含硫量的FGD裝置數(shù)比例100%80%60%例比40%術(shù)技20%0%2.1.3 常見 NOx 控制技術(shù)的介紹濕式工藝噴霧干燥噴吸收劑S<1%S=1-2%S>2%- 2 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)所采用的技術(shù)脫 硝 效工 程 造運(yùn) 行價(jià)費(fèi)用率%1.低氮燃燒技術(shù)25-40較低低(LNB, etc.)2. SNCR 技術(shù)25-40低中等3.LNB + SNCR40-70中等中等技術(shù)4.SCR 技術(shù)80-90高中等5.SNCR/SCR 混40-80中等中等合技術(shù)6.等離子脫硝技術(shù)80較低較低國內(nèi) SCR 脫硝常規(guī)

7、布置方式省脫硝脫硫鍋爐煤空煙囪DeNOx電除塵DeSOx器預(yù)器氮氧化物監(jiān)FDF稀釋視器風(fēng)機(jī)鍋爐負(fù)載信號(hào)FIC液氨儲(chǔ)槽液氨蒸發(fā)槽混合器液氨緩沖槽SNCR、 SCR 等技術(shù)脫除 NOx 的原理控制燃燒條件 ,從而控制 NOx 的生成控制燃燒溫度，控制燃料和空氣的混合速度與時(shí)機(jī)。采用該原理的主要技術(shù)包括低氮燃燒器、OFA 分級(jí)送風(fēng)等。在煙氣中脫除 NOx4NO+4NH3+O2->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2->7N2+ 12 H2O(條件 1:溫度 900-1100; 條件 2:使用催化劑 ,溫度 320-400 .)采用以上原理產(chǎn)生并應(yīng)用較多的有選擇性催化還原技術(shù)(SCR)

8、、選擇性非催化還原技術(shù) (SNCR) 、SCR/SNCR 混合法技術(shù)等。 SCR, SNCR, SNCR/SCR及的技術(shù)參數(shù)比較項(xiàng)目SCR混合型SNCRSNCR/SCR- 3 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)反 應(yīng)以NH3為可使用 NH3 或尿可 使 用劑主素NH3 或尿素前段：900反 應(yīng)320 1,100900溫度400后段：3201,100400催 化主要 由后段加裝少量催不 使 用TiO2,V2O5化 劑 ， 主 要由 TiO2,劑催化劑WO3 組成V2O5, WO3 組成脫 硝80 90%可達(dá) 80%以上25效率40%反 應(yīng)多選擇于省煤器與通 常 爐劑噴射位S

9、CR反 應(yīng)綜合 SCR 和 SNCR 膛內(nèi)噴射置器間煙道內(nèi)2.1.4 等離子脫硫脫硝的工作原理目前國內(nèi)可以同時(shí)脫硫脫硝的工藝很少， 而且效率不穩(wěn)定， 等離子體氣體凈化技術(shù)是近年國際研究熱點(diǎn)， 被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的綜合技術(shù)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于能同時(shí)去除煙氣中 SOx、NOx 、VOCs、重金屬等多種污染成分， 在煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域， 已成為我國重點(diǎn)支持的科技方向之一。本系統(tǒng)采用氨法復(fù)合等離子技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。采用先進(jìn)的 A C D C( 交直流疊加 ) 電源產(chǎn)生流光放電，在大的電場(chǎng)形成高濃度活性粒子，即等離子體。這些活性粒子能夠直接或間接作用于 SOx 和 NOx ，并將亞鹽氧化為正鹽，同時(shí)

10、產(chǎn)生等離子體的高壓電場(chǎng)還能捕集微細(xì)的霧粒。它充分利用了等離子體自由基的強(qiáng)氧化性和氨吸收的化學(xué)特性實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝，并產(chǎn)生副產(chǎn)物化肥。等離子脫硫脫硝工業(yè)化試驗(yàn)實(shí)例2.2.1 面對(duì)煙塵排放限值提高的應(yīng)對(duì)對(duì)策現(xiàn)有除塵設(shè)備擴(kuò)容現(xiàn)有除塵設(shè)備整改- 4 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)現(xiàn)有除塵器拆除新上設(shè)備（如電除塵器改電袋除塵器）2.2.2 面對(duì)二氧化硫、氮氧化物排放限值提高的應(yīng)對(duì)對(duì)策在脫硫劑中添加脫硝劑，脫硫脫硝同步進(jìn)行在脫硫裝置后新增脫硝設(shè)備（如SNCR、SCR 或 SNCR-SCR）利用等離子設(shè)備同時(shí)脫硫脫硝三、燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)簡介3.1 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)技術(shù)思

11、路的提出3.1.1 各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷修訂（如火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB13223-2011）等） ，排放指標(biāo)限值進(jìn)一步收緊，環(huán)境形勢(shì)倒逼。3.1.2珠江三角洲環(huán)境保護(hù)規(guī)劃綱要（ 2004-2020 年）逐步淘汰燃煤鍋爐。到 2010 年淘汰所有 4 噸/小時(shí)（含）和使用 8 年以上的 10 噸 /小時(shí)以下的燃煤鍋爐，實(shí)施集中供熱或改用油、氣、電。3.1.3廣東省珠江三角洲大氣污染防治辦法 （廣東省人民政府第 134 號(hào)第十一條）地級(jí)以上市人民政府應(yīng)當(dāng)根據(jù)本行政區(qū)內(nèi)大氣污染防治的需要淘汰高能耗、重污染的工業(yè)鍋爐、窯爐，積極發(fā)展低能耗、輕污染或無污染的工業(yè)鍋爐、窯爐。地級(jí)以上市人民政府應(yīng)當(dāng)根據(jù)

12、大氣污染防治的需要?jiǎng)澏ㄐ姓^(qū)域內(nèi)燃料限制區(qū)，限制區(qū)內(nèi)禁止新建普通燃煤、燃重油鍋爐。3.1.4 鍋爐運(yùn)行成本對(duì)比（以4t/h 為例 ,按每天單班、年360 天運(yùn)行計(jì)算）鍋 爐燃 料燃 料小 時(shí)年 燃年 增消耗量單價(jià)（元燃料費(fèi)用料費(fèi)用加費(fèi)用類型（ kg/h)/kg）（元）（萬元） （萬元）燃 煤以 此6400.85544158為基數(shù)作鍋爐對(duì)比生 物7801.078022769質(zhì)鍋爐水 煤6351.3825313155漿鍋爐天 然306N4.51377402244氣鍋爐m3/h元 /m3重 油2985.01475430272鍋爐輕 油2637.21894553395鍋爐眾多中小型燃煤鍋爐面臨被淘汰、

13、 或被迫改為燃價(jià)格更高的清潔燃料，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益甚至生存都產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。經(jīng)燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)處理后的煙氣排放效果優(yōu)于燃生物質(zhì)燃料、煤制氣和天然氣燃料鍋爐的國家或地方排放指標(biāo)。煙塵 20mg/Nm3，SO2 30mg/m3，NOX 100mg/m33.2 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)工藝流程- 5 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)3.2.1 對(duì)于未配備除塵脫硫裝置和經(jīng)處理未達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的中小型燃煤鍋爐， 按圖一的系統(tǒng)進(jìn)行配置煙氣深度處理裝置。3.2.2 對(duì)于原已達(dá)標(biāo)的鍋爐，希望能滿足更高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可選擇增加靜電除微塵除霧器， 對(duì)煙氣進(jìn)行深度處理，去除汽霧、氣溶膠、

14、PM2.5、重金屬物質(zhì)，達(dá)到超低濃度排放。工藝流程圖如下：3.3 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)工作原理燃煤鍋爐煙氣首先經(jīng)過靜電消煙除塵單元得到級(jí)處理， 消除了絕大部分的煙塵； 然后進(jìn)入氣動(dòng)乳化除塵脫硫單元進(jìn)行二級(jí)處理， 除去煙氣中的二氧化硫， 并進(jìn)一步除去煙氣中的煙塵； 經(jīng)過處理的煙氣進(jìn)入靜電除微塵除霧單元進(jìn)行三級(jí)處理， 除去煙氣中殘留的重金屬、 微塵、二氧化硫、氣溶膠物質(zhì)和汽霧， 完成煙氣的深度處理， 使經(jīng)處理的煙氣污染物達(dá)到超低濃度排放。3.4 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)單元簡介3.4.1 靜電消煙除塵器- 6 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)靜電消煙除塵器 (ESP)是

15、以高壓直流電在兩極間產(chǎn)生電暈放電，含煙塵氣流通過該空間時(shí)， 煙塵微粒被強(qiáng)制荷電， 在庫侖力作用下向極板運(yùn)動(dòng)，并被極板收集。靜電消煙除塵過程可分五個(gè)階段：（1）采用高壓電場(chǎng)將氣體電離，產(chǎn)生大量離子；（2）煙氣微粒獲得離子而荷電；（3）荷電微粒產(chǎn)生凝并；（4）帶電微粒向電極作定向移動(dòng)，并被收塵極板收集；（5）將電極上的積塵清除。因此其動(dòng)態(tài)過程為：荷電-凝并 -收集 -清除。靜電除塵器實(shí)用中的關(guān)鍵問題是絕緣與極配問題， 絕緣良好才能加載足夠高的電壓， 保證除塵效果； 合理的極配形成一個(gè)不均勻電場(chǎng)， 使電暈極產(chǎn)生最大的電場(chǎng)強(qiáng)度， 而使氣體電離， 產(chǎn)生大量負(fù)離子， 保證煙塵微粒達(dá)到飽和荷電，從而保證最佳

16、的消煙除塵效果。3.4.2 氣動(dòng)乳化脫硫工作原理經(jīng)加速的待處理氣體從過濾器下方進(jìn)入過濾器，形成旋轉(zhuǎn)氣流，與過濾器上端流下的液體相遇，氣體高速旋切液體并將液體托住反復(fù)破碎，液粒變得越來越細(xì)微， 氣液充分混合并在恰當(dāng)?shù)膮?shù)匹配下形成一段動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的液滴懸浮層稱之為乳化層。當(dāng)氣體的托力與液滴重力平衡后，最早形成的懸浮液將被新形成的懸浮液所取代， 帶著捕集的雜質(zhì)排出過濾器，氣體得到凈化。氣動(dòng)乳化脫硫除塵器由三部分組成， 煙氣先進(jìn)入均氣室， 再進(jìn)入氣動(dòng)乳化過濾元件組，最后通過氣液分離室進(jìn)入下一級(jí)靜電除微塵除霧器。氣動(dòng)乳化脫硫工程應(yīng)用實(shí)例- 7 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)3.4

17、.3 靜電除微塵除霧器工作原理含有懸浮粒子的煙氣通過靜電除霧器入口喇叭， 經(jīng)氣流分布板均勻流進(jìn)入電場(chǎng)， 懸浮粒子被荷電并在電場(chǎng)力作用下被吸附到集塵極上， 煙氣中的微塵、霧滴、氣溶膠、 PM2.5 以及重金屬等有害物質(zhì)基本上被有效吸附，從而達(dá)到將煙氣進(jìn)行深度處理和凈化的效果。集塵極表面上的塵粒沉積到一定厚度后， 由電場(chǎng)上方設(shè)置的噴水管路進(jìn)行沖洗，沖洗水流入灰斗中，然后由灰斗排入沉淀池。濕法靜電除微塵除霧應(yīng)用實(shí)例3.5 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)特點(diǎn)高消煙除塵率：經(jīng)過靜電消煙除塵后的煙氣， 進(jìn)入氣動(dòng)乳化脫硫的同時(shí)，也是進(jìn)行深度除塵除黑煙的階段。 對(duì)普通方法難于達(dá)標(biāo)排放的含超細(xì)粉塵和高濃度有害氣體的凈

18、化有明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)PM2.5 的去除效率達(dá)- 8 -燃煤鍋爐煙氣深度處理技術(shù)介紹蘇州熱工研究院華南理工大學(xué)99%；高脫硫率：能適應(yīng)各種煙氣， 設(shè)計(jì)脫硫率 90%-99.7%之間，是目前國內(nèi)脫硫效果最好的技術(shù)；未級(jí)串接高效靜電除微塵除霧器，高效去除煙氣中殘留的微塵、二氧化硫、氣溶膠物質(zhì)和汽霧， 完成煙氣的深度治理， 使經(jīng)處理的煙氣污染物達(dá)到超低濃度排放；脫硫劑不受限制：如石灰、石灰石、電石泥堿性物、堿性氧化物以及工業(yè)廢液等均可作為脫硫劑；氣動(dòng)乳化脫硫是目前唯一不需要噴嘴的脫硫技術(shù)， 沒有噴嘴，不會(huì)堵塞，因而不會(huì)影響脫硫效率；運(yùn)行成本低：由于氣、液接觸表面積大， 相應(yīng)的吸收液需要量少，一般在 0.3-0.4L/m3 之間，吸收液量少，相應(yīng)設(shè)備規(guī)格小、功率小，年運(yùn)行費(fèi)僅為其他脫硫方式的 30%；使用期長：整個(gè)脫硫設(shè)備，全部采用進(jìn)口 316L 不銹鋼制造，能耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá) 10 年以上；管理方便，運(yùn)行可靠：脫硫塔免維護(hù)、免操作、無需工人值守。3.6 中小型燃煤鍋爐煙氣深度處理設(shè)備的主要參數(shù)設(shè)備基本參數(shù)：出口煙氣含濕量 5%，除塵效率 99%，二氧化硫凈化效率為 95%-99%，阻力 1000Pa，漏風(fēng)率 5%，循環(huán)液損耗量 5%；設(shè)備進(jìn)口煙氣參數(shù)：