燃煤鍋爐煙氣深度處理技術介紹教材

1、燃煤鍋爐煙氣深度處理技術介紹蘇州熱工研究院華南理工大學燃煤鍋爐煙氣深度處理技術介紹王建中 馮肇霖蘇州熱工研究院華南理工大學-10 -摘要：火電廠大氣污染物排放標準氮氧化物排放限值都做了嚴格的規(guī)定， 要求。如何高效，合理的應對新標準,(GB13223-2011),對煙塵、二氧化硫、這對燃煤鍋爐煙氣的處理提出了更深度的本文列舉了熱電行業(yè)對新標準執(zhí)行的應對對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，提高大氣質量，于2004年1月1日起執(zhí)行的火 電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2003),對煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值都做了

2、嚴格的規(guī)定，至 2010年最高允許排放濃度按區(qū)域和時段， 要求燃煤鍋爐煙塵050mg/Nm3,二氧化硫0 400mg/Nm3 ,氮氧化物&450mg/Nm3,且要求預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。自2012年1月1日起實施GB13223-2011,對燃煤鍋爐的煙塵排放限制 為30mg/m3,對國土開發(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)生嚴重大氣環(huán)境污染問題而需要嚴格控制大 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)行的排放指標提高了近一倍！珠江三角、長三角、京津唐地區(qū)作為重點 地區(qū)，所面臨的環(huán)境保護壓力

3、也會比一般地區(qū)大。一、火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2003升級為GB13223-2011的政策說明GB13223-2011 ,對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，對重點地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐二氧 化硫排放限值控制在50mg/m3oGB13223-2011 ,對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，對重點地區(qū)的火力發(fā)電鍋

4、爐氮氧 化物排放限值控制在100mg/m3,這項標準達到甚至優(yōu)于發(fā)達國家的排放標 準。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 燃煤鍋爐的汞及其化合物排放限制為 0.03mg/m3o二、熱電行業(yè)對新標準執(zhí)行的應對對策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 機械式除塵器：重力沉降室、慣性除塵器，旋風除塵器等；濕式洗滌器：如旋風水膜洗滌器、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

5、常見燃煤二氧化硫污染控制技術介紹目前世界上所擁有的燃燒后脫硫技術(FGD)有上百種之多，這些工藝 主要包括：(1)濕法脫硫技術，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%,其它濕法脫硫技術約占48.3%;(2)半干法脫硫技術，主要包括噴霧干燥脫硫技術、爐內噴射吸收劑/增溫 活化脫硫技術等，約占全世界 FGD裝置總量的近10%;(3)干法脫硫技術，包括煙氣循環(huán)流化床脫硫技術、等離子體脫硫技術等 據(jù)統(tǒng)計，全球燃煤電廠已有近千臺煙氣脫硫裝置，總裝機容量達240GW。世界FGD技術柩喊* *13 4石灰石石膏法42. 3%：噴霧干燥法11%再生法2. 8%2 .其它溫法3

6、9.4%3 .噴吸著劑3. 2% ;5 .硫氮聯(lián)j弟去1. 8%S<1%S=1-2%1 S>2%例比術技所米用的技術脫硝效率工程造 價運行 費用1.低氮燃燒技術（LNB, etc.）25-40較低低2. SNCR技術25-40低中等3. LNB + SNCR 曲40-70中等中等4. SCR技術80-90高中等5. SNCR/SCR 混 合技本40-80中等中等6.等離子脫硝技術80較低較低國內SCR脫硝常規(guī)布置方式混合器液氨緩沖槽 SNCR、SCR等技術脫除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機。采用該原理的主要技術包括低氮燃

7、燒器、OFA分級送風等。在煙氣中脫除NOx4 NO + 4 NH3 + 02 -> 4 N2 + 6 H2O6 NO2 + 8 NH3 + 02 -> 7 N2+ 12 H20（條彳牛1:溫度900-1100C ;條件2:使用催化劑，溫度320-400 C .）采用以上原理產生并應用較多的有選擇性催化還原技術 （SCR）、選擇性非催 化還原技術（SNCR）、SCR/SNCR混合法技術等。 SCR, SNCR, SNCR/SCR及的技術參數(shù)比較項目SCR混合型SNCR/SCRSNCR反應 劑以NH3為主可使用NH3或尿 素可使用NH3或尿素反應 溫度320400 c前段：900 1,

8、100C后段：320400 c900 1,100C催化 劑主要由TiO2,V2O5WO3組成后段加裝少量催 化劑，主要由TiO2, V2O5, WO3 組成不使用 催化劑脫硝 效率80 90%可達80%以上2540%.反應 劑噴射位 置多選擇于 省煤器與SCR反應 器間煙道內綜合SCR和SNCR通常爐 膛內噴射2.1.4等離子脫硫脫硝的工作原理目前國內可以同時脫硫脫硝的工藝很少， 而且效率不穩(wěn)定，等離 子體氣體凈化技術是近年國際研究熱點，被認為是最具發(fā)展前景的綜合技 術。其最大的優(yōu)點在于能同時去除煙氣中 SOx、NOx、VOCs、重金屬等 多種污染成分，在煙氣凈化技術領域，已成為我國重點支持的

9、科技方向之本系統(tǒng)采用氨法復合等離子技術對煙氣進行脫硫脫硝。采用先進 的A C/D C（交直流疊加）電源產生流光放電，在大的電場形成高濃度 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，同時產生等離子體的高壓電場還能捕集微細的霧 粒。它充分利用了等離子體自由基的強氧化性和氨吸收的化學特性實現(xiàn)脫 硫脫硝，并產生副產物化肥。等離子脫硫脫硝工業(yè)化試驗實例2.2.1面對煙塵排放限值提高的應對對策 現(xiàn)有除塵設備擴容 現(xiàn)有除塵設備整改現(xiàn)有除塵器拆除新上設備（如電除塵器改電袋除塵器）2.2.2面對二氧化硫、氮氧化物排放限值提高的應對對策在脫硫劑中添加脫硝劑，脫

10、硫脫硝同步進行在脫硫裝置后新增脫硝設備（如 SNCR、SCR或SNCR-SCR） 利用等離子設備同時脫硫脫硝三、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)技術思路的提出3.1.1 各相關標準不斷修訂（如火電廠大氣污染物排放標準 （GB13223-2011）等），排放指標限值進一步收緊，環(huán)境形勢倒逼。3.1.2 珠江三角洲環(huán)境保護規(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（含）和使用8年 以上的10噸/小時以下的燃煤鍋爐，實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號第十一條）

11、地級以上市人民政府應當根據(jù)本行政區(qū)內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。地級以上市人民政府應當根據(jù)大氣污染防治的需要劃定行政區(qū)域內燃 料限制區(qū)，限制區(qū)內禁止新建普通燃煤、燃重油鍋爐。3.1.4 鍋爐運行成本對比（以4t/h為例,按每天單班、年360大運 行計算）鍋爐燃料 消耗量 （kg/h）燃料 單價（元 /kg）小時 燃料費用 （元）年燃 料費用 （萬元）年增 加費用 （萬元）燃煤 鍋爐6400.85544158以此 為基數(shù)作 對比生物 質鍋爐7801.078022769水煤 漿鍋爐6351.3825313155天然 氣鍋

12、爐306N m3/h4.5元/m31377402244重油 鍋爐2985.01475430272輕油 鍋爐2637.21894553395眾多中小型燃煤鍋爐面臨被淘汰、或被迫改為燃價格更高的清潔 燃料，對企業(yè)的經濟效益甚至生存都產生嚴重的影響。經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 物質燃料、煤制氣和天然氣燃料鍋爐的國家或地方排放指標， 煙塵0 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3.2.1 對于未配備除塵脫硫裝置和經處理未達到新標準的中小型燃煤鍋爐，按圖一的系統(tǒng)進行配置煙氣深度處理裝置。

13、SNCR脫硝3.2.2 對于原已達標的鍋爐，希望能滿足更高的環(huán)保標準，可選擇增加靜電 除微塵除霧器，對煙氣進行深度處理，去除汽霧、氣溶膠、PM2.5、重金屬物質, 達到超低濃度排放。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過靜電消煙除塵單元得到一級處理，消除了絕大部分的煙塵；然后進入氣動乳化除塵脫硫單元進行二級處理，除去煙氣中的二氧化硫，并進一步除去煙氣中的煙塵；經過處理的煙氣進入靜電 除微塵除霧單元進行三級處理，除去煙氣中殘留的重金屬、 微塵、二氧化 硫、氣溶膠物質和汽霧，完成煙氣的深度處理，使經處理的煙氣污染物達 到超低濃度排放。3.4 燃煤鍋爐煙氣深度處

14、理系統(tǒng)單元簡介3.4.1 靜電消煙除塵器靜電消煙除塵器(ESP)是以高壓直流電在兩極間產生電暈放電， 含煙塵氣流通過該空間時，煙塵微粒被強制荷電，在庫侖力作用下向極板 運動，并被極板收集。靜電消煙除塵過程可分五個階段：(1)采用高壓電場將氣體電離，產生大量離子；(2)煙氣微粒獲得離子而荷電；(3)荷電微粒產生凝并；(4)帶電微粒向電極作定向移動，并被收塵極板收集；(5)將電極上的積塵清除。因此其動態(tài)過程為：荷電-凝并-收集-清除。靜電除塵器實用中的關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不均勻電場， 使 電暈極產生最大的電場強度，而使氣體電離，

15、產生大量負離子，保證煙塵 微粒達到飽和荷電，從而保證最佳的消煙除塵效果。1.1.2 氣動乳化脫硫工作原理經加速的待處理氣體從過濾器下方進入過濾器，形成旋轉氣流， 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破 碎，液粒變得越來越細微，氣液充分混合并在恰當?shù)膮?shù)匹配下形成一段 動態(tài)穩(wěn)定的液滴懸浮層稱之為乳化層。當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，帶著捕集的雜質排出過濾 器，氣體得到凈化。氣動乳化脫硫除塵器由三部分組成，煙氣先進入均氣室，再進入 氣動乳化過濾元件組，最后通過氣液分離室進入下一級靜電除微塵除霧 器。氣動乳化脫硫工程應用實例1.1.

16、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，經氣流分布板均勻流進入電場，懸浮粒子被荷電并在電場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基本上被有效 吸附，從而達到將煙氣進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，由電場上方設置的噴水 管路進行沖洗，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用實例3.5 燃煤鍋爐煙氣深度處理系統(tǒng)特點高消煙除塵率：經過靜電消煙除塵后的煙氣，進入氣動乳化脫硫 的同時，也是進行深度除塵除黑煙的階段。 對普通方法難于達標排放的含 超細粉塵和高濃度有害氣體的凈化有明顯

17、優(yōu)勢，對PM2.5的去除效率達99%;高脫硫率：能適應各種煙氣，設計脫硫率90%-99.7%之間，是目 前國內脫硫效果最好的技術；未級申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、氣溶膠物質和汽霧，完成煙氣的深度治理，使經處理的煙氣污 染物達到超低濃度排放；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；氣動乳化脫硫是目前唯一不需要噴嘴的脫硫技術，沒有噴嘴，不會堵塞，因而不會影響脫硫效率；運行成本低：由于氣、液接觸表面積大，相應的吸收液需要量少， 一般在0.3-0.4L/m3之間，吸收液量少，相應設備規(guī)格小、功率小，年運 行費僅為其他脫硫方式的30%;使用期長：整個脫硫設備，全部采用進口 316L不銹鋼制造，能耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，設計使用壽命可達 10年以上；管理方便，運行可靠： 脫硫塔免維護、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備的主要參數(shù)設備基本參數(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,漏風率< 5%,循環(huán)液損耗量 <5%;設備進口煙氣參數(shù)：含塵濃度< 50g/ m3, SO2V50g/ m3