鍋爐煙氣一體化凈化技術(shù)x課件

1、杭州天明環(huán)保工程有限公司2015-01鍋爐煙氣一體化凈化技術(shù)（脫硝+除塵+脫硫）近零排放解決方案內(nèi)容提要1 煙氣近零排放的需求2 煙氣近零排放技術(shù)路線的選擇3 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)的進展4 配套工程技術(shù)的進展5 案例6 結(jié)論1 煙氣近零排放的需求我國環(huán)保要求越來越嚴格：火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(GB 13223-2011 )規(guī)定了重點地區(qū)的火力發(fā)電廠的煙氣污染物排放濃度限值為SO2-50mg/m3，NOx-100 mg/m3，粉塵-20 mg/m3。國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局于2014年聯(lián)合印發(fā)的煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（20142020年），將部分地區(qū)的火力發(fā)電廠的煙氣污染物

2、排放濃度限值進一部降低到SO2-35mg/m3，NOx-50 mg/m3，粉塵-10 mg/m3。有的省份則出臺了比國家標(biāo)準更嚴格的地方標(biāo)準，比如山西省人民政府辦公廳關(guān)于推進全省燃煤發(fā)電機組超低排放的實施意見，把山西省的火力發(fā)電廠的煙氣污染物排放濃度限值進一部降低到SO2-35mg/m3，NOx-50 mg/m3，粉塵-5 mg/m3。在未來，國家將會陸續(xù)出臺對工業(yè)煙氣中的汞和PM2.5的控制要求。2 煙氣近零排放技術(shù)路線的選擇到2014年，大多數(shù)火力發(fā)電廠已經(jīng)配備了煙氣脫硫、脫硝和除塵裝置，多數(shù)的電廠排放的煙氣中的污染物達到了火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(GB 13223-2011 )的要求。煙

3、氣的SO2、NOx和粉塵都需要進一步減排，才能實現(xiàn)超低排放的目標(biāo)。由于已有的火力發(fā)電廠在歷經(jīng)一次次的環(huán)保升級改造后，廠區(qū)內(nèi)往往場地緊張。再改造需要拆除的設(shè)施較多。序號參數(shù)單位近零標(biāo)準2011標(biāo)準1粉塵mg/Nm35202NOxmg/Nm3501003SO2mg/Nm33550新標(biāo)準與舊標(biāo)準的限值對比2 煙氣近零排放技術(shù)路線的選擇特別是一些以無煙煤為燃料的鍋爐，燃燒生成的NOx即使是依靠SNCR+SCR方法，難以長期維持低于50mg/Nm3超低排放水平。目前可用的控制W型鍋爐內(nèi)NOx生成量的方法，還包括LNB技術(shù)。要采用LNB技術(shù)，需要有比現(xiàn)有鍋爐更高的燃燼高度。由于實際鍋爐房高度的限制，在現(xiàn)有

4、的鍋爐上實施LNB技術(shù)來降低爐內(nèi)NOx生成量的方案，實施起來非常困難。2 煙氣近零排放技術(shù)路線的選擇序號比較項目傳統(tǒng)方案脈沖等離子方案1實現(xiàn)方法LNB+SNCR+WESP無法脫除有機物和汞等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)脫除硫、硝、塵、汞、有機物2改造投資高低3項目工期長（5個月）短（3個月）4場地要求需要擴充鍋爐高度，空間需求高現(xiàn)有煙道上改造，空間要求低5改造風(fēng)險可能影響燃燒效果及主機運行對原有主、輔機設(shè)備無影響73 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)的進展 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)反應(yīng)原理本文的煙氣一體化凈化技術(shù)，是特指采用等離子體催化吸收的一體化凈化技術(shù)，具體為脈沖放電產(chǎn)生的低溫等離子體來產(chǎn)生化學(xué)反

5、應(yīng)的技術(shù)。脈沖放電在電極間產(chǎn)生等離子體，把中性的分子激發(fā)成了自由基，以H2O分子為例，被激發(fā)成O*和OH*。這些自由基將SO2變成H2SO4，NOX變成HNO3，單質(zhì)Hg變成HgO。 脈沖電暈放電還會產(chǎn)生比傳統(tǒng)電暈放電多的高能電子，這些高能電子可以與污染物氣體分子結(jié)合，將污染物氣體分子還原。以NO分子為例，在高能電子的碰撞下，會被還原成N2和O2分子。H2OPlasmaOH*+O*SO2OH*H2SO4NOxOH*HNO3HgOH*HgONO+eN2+O2自由基生成氧化反應(yīng)還原反應(yīng)3 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)的進展 已建成的等離子體煙氣一體化凈化裝置 序號機構(gòu)項目名稱規(guī)模實際脫除效果1韓國浦

6、項環(huán)境公司浦項鋼鐵第1、2燒結(jié)工廠10MWSO2:90%NOx:50%2美國Powespan公司Burger電廠50MWSO2:99.5%NOx:90%PM2.5:95%Hg:90%3波蘭科學(xué)院Pomorzany電廠65MWSO2:95%NOx:70%3 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)的進展 新發(fā)展的等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)的工藝流程煙氣凈化過程分兩步進行：（1）在脈沖凝并段，煙氣中的粉塵以及水蒸氣在脈沖放電的作用下，凝并成大的顆粒，形成大量的氣溶膠，以增大對SO2和NOx氣體的吸收面積；（2）在等離子反應(yīng)段，吸收到氣溶膠表面的和電極表面的SO2和NOx在自由基的催化作用下，被轉(zhuǎn)化成更高的氧化態(tài)

7、，實現(xiàn)煙氣的凈化。循環(huán)水系統(tǒng)：反應(yīng)器內(nèi)部使用循環(huán)水作吸收劑。SO2和NOx氧化吸收后，使循環(huán)水PH值降低，為防止設(shè)備腐蝕，采用如NaOH溶液等堿性物質(zhì)為中和劑。脈沖凝并段等離子反應(yīng)段原煙氣凈煙氣循環(huán)水箱NaOH補充水排水3 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)的進展 等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)工藝流程傳統(tǒng)的等離子體煙氣一體化凈化技術(shù)，就是利用放電產(chǎn)生的等離子體對SO2和NOx的氧化作用，同時結(jié)合加入反應(yīng)器中的NH3氣體，把煙氣中的SO2和NOx轉(zhuǎn)化成硫酸銨和硝酸銨復(fù)合肥。該技術(shù)自1986年出現(xiàn)后，并沒有實現(xiàn)大量的工程應(yīng)用。原因在于化學(xué)反應(yīng)為干式反應(yīng)，裝置的能耗較高，電耗約為電廠發(fā)電量的2%。而最近出現(xiàn)了

8、對該方法的改進研究，將等離子體結(jié)合催化劑來脫除SO2和NOx，但催化劑的制備復(fù)雜、價格昂貴，不適合大規(guī)模的工程應(yīng)用。本方案采用的等離子體催化，用水來吸收的方法，在同一套裝置內(nèi)同時去除煙氣中粉塵、SO2、NOx、汞和PM2.5等污染物。特別在低濃度的污染物的條件下，有更高的效率，適用于超低排放的工程應(yīng)用。脈沖凝并段等離子反應(yīng)段原煙氣凈煙氣循環(huán)水箱NaOH補充水排水令人印象深刻天明環(huán)保在國家近零排放政策的推動下，將多年來的基礎(chǔ)研究成果實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。 2013年，采用煙氣一體化凈化的子技術(shù)之一：脈沖電源技術(shù)，成功實現(xiàn)了600MW機組的電除塵器升級改造。2014年，采用煙氣一體化凈化技術(shù)的子技術(shù)之

9、一：濕式靜電場技術(shù)，成功實現(xiàn)了300MW機組脫硫后粉塵的超低排放。4 配套工程技術(shù)的進展天明環(huán)保以持續(xù)創(chuàng)新為發(fā)展路線。 天明環(huán)保，保持持續(xù)創(chuàng)新的傳統(tǒng)，將靜電場技術(shù)持續(xù)應(yīng)用在大氣污染治理領(lǐng)域。在近10年來陸續(xù)研發(fā)了轉(zhuǎn)動極板電除塵器、高頻電源、快速除塵控制器、靜電凝并器、脈沖電源、濕式靜電除塵器6項創(chuàng)新產(chǎn)品。其中的轉(zhuǎn)動極板電除塵器和脈沖電源為國內(nèi)首臺。4 配套工程技術(shù)的進展4 配套工程技術(shù)的進展煙氣一體化凈化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)凝并當(dāng)含有粉塵、SO2、NOx和PM2.5等污染物的煙氣進入凝并電場時，由噴頭噴出的水霧與煙氣混合，在脈沖電場的作用下，煙氣中的細粉塵、PM2.5等顆粒狀物質(zhì)，一部分與等離子體中

10、的電子碰撞后帶負電，另一部分與等離子體中的原子核碰撞后帶正電。帶電后的顆粒狀物質(zhì)與水霧發(fā)生凝聚作用，細粉塵、PM2.5和水霧凝聚成較大的顆粒，這種較大的顆粒在后級電場更容易被收集。而這些懸浮在煙氣中的水霧和大顆粒，形成大量的氣溶膠，提供了吸收SO2、NOx氣體污染物的反應(yīng)表面。4 配套工程技術(shù)的進展煙氣一體化凈化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)脈沖電源本技術(shù)所采用的脈沖電源所輸出的電壓由直流基壓+脈沖的合成，以保證除塵+脫硝的功能同時實現(xiàn)。電源的額定功率30kW，其中的直流基壓主要為粉塵的收集而設(shè)置，脈沖部分是為了給脫硝和脫硫用脈沖電暈的產(chǎn)生而設(shè)置。詳細的規(guī)格如下：（1）直流基壓部分的額定電壓為50kV，額定電

11、流為300mA；（2）脈沖電壓為50KV。脈沖前沿100 ns、脈寬500ns，重復(fù)頻率1000 Hz。機械開關(guān)火花隙開關(guān)固態(tài)開關(guān)磁開關(guān)5 案例根據(jù)杭州市大氣污染防治行動計劃（2014-2017），杭聯(lián)熱電有限公司的鍋爐煙氣污染物排放，在未來需要滿足新的超低排放要求。右表列出了鍋爐煙氣污染物排放的目標(biāo)值與現(xiàn)有值的對比。序號參數(shù)單位超低排放目標(biāo)值現(xiàn)有值1粉塵mg/Nm35202NOxmg/Nm3501003SO2mg/Nm3351005 案例目前煙氣的SO2、NOx和粉塵都需要進一步減排，才能實現(xiàn)超低排放的目標(biāo)。針對上表所列的濃度較低的3種污染物，適合采用國際國內(nèi)近年發(fā)展起來的煙氣一體化凈化（也

12、叫多種污染物同時脫除）的方案，在同一套裝置中同時去除SO2、NOx和粉塵，實現(xiàn)煙氣的近零排放。本文討論的主要問題包括：（1）裝置對污染物的脫除性能；（2）裝置對已有系統(tǒng)的影響。5 案例性能計算依據(jù)根據(jù)北約組織NATO于2011年修訂出版的技術(shù)系列專著，煙氣一體化凈化的反應(yīng)為一級反應(yīng)，效率表達式為：=1-e-ct 上式中， -脫硝的反應(yīng)效率；t-反應(yīng)時間，s；c-常數(shù)，根據(jù)類似工況確定。脫硫效率參考脫硝效率，除塵效率采用成熟公式。右表為性能計算的煙氣參數(shù)。序號參數(shù)單位數(shù)值1標(biāo)干煙氣Nm3/h172,2362標(biāo)態(tài)濕煙氣Nm3/h196,1213工況煙氣量m3/h250,0004煙氣溫度755入口粉

13、塵濃度mg/Nm3206入口NOx濃度mg/Nm31007入口SO2濃度mg/Nm31005 案例反應(yīng)器參數(shù)根據(jù)場地條件，重點考慮同時脫硝和除塵的需要，提出如右表所列參數(shù)的煙氣一體化凈化的反應(yīng)器。 凝并段的脫除效果未計算在內(nèi)，作為性能保證的余量。序號參數(shù)單位數(shù)值1反應(yīng)器長度m1.8+2.42反應(yīng)器寬度m6.63反應(yīng)器高度m94反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速m/s1.655比集塵面積m2/m3/s9.76煙氣處理時間s1.455 案例性能指標(biāo)根據(jù)效率公式計算，預(yù)期的NOx的脫除效率為：1=1-e-1.0751.45=0.79根據(jù)除塵效率計算所用的修正的多依奇公式，預(yù)期的除塵效率為：2=1-e-（0.2*9.7

14、)0.5=0.75在實際的工程應(yīng)用中，由于設(shè)備大型化所帶來的氣流分布不均勻，煙氣在反應(yīng)電場內(nèi)的停留時間不均勻，會帶來一部分性能的下降，所以在設(shè)計效率上應(yīng)有一定的余量。將NOx和SO2濃度考慮50%的余量后，預(yù)期可達到的煙氣凈化指標(biāo)見右表。由于在SO2和NOx共同脫除的研究中，SO2的脫除難度小于 NOx，SO2的脫除效率取NOx的效率值。序號參數(shù)單位數(shù)值1粉塵濃度mg/Nm352NOx濃度mg/Nm3323SO2濃度mg/Nm3325 案例其它性能指標(biāo)序號參數(shù)單位數(shù)值1系統(tǒng)阻力Pa4502電耗kW1803用水量t/h2.64排水量t/h2.45排水中粉塵kg/h2.66排水中NOxkg/h8.67排水中SO2kg/h11.28NaOH消耗量(32%溶液)kg/h12（NOx)22（SO2)9排水中固體濃度增加值mg/l100010排水中NO3-增加值mg/l340011排水中SO42-增加值mg/l440012排水中Na+增加值mg/l24605 案例 布置圖（平面和立面，方案一）5 案例 6#三維布置圖（方案一） 6#三維布置圖（方案二）6 結(jié)論天明環(huán)保在工程研