新烟气排放标准下CFB锅炉SO2-NOX排放控制技术与策略研究

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,新烟气排放标准下,CFB,锅炉,SO,2,/NO,X,排放控制技术与策略研究,中国华能集团清洁能源技术研究院,高洪培 黄中,2011,年,8,月,12,日 丽江,一、,CERI,与,TPRI,二、背景及研究基础,三、新环保排放标准下,SO,2,排放控制策略,四、新环保排放标准下,NO,X,排放控制策略,五、结论,主要内容,CERI,CERI,与,TPRI,中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,（,Huaneng Clean Energy Research Institute,）,中国华能集团公司控股,90%,西安热工研究院有限公司控股,10%,TPRI,西安热工研究院有限公司,（,Thermal Power Research Institute,）,中国华能集团公司控股,52%,中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司各控股,12%,2003,五大发电集团重组成立,西安热工研究院有限公司,2001,国电热工研究院,1997,国家电力公司热工研究院,历史沿革,1994,电力工业部西安热工研究院,1965,迁址西安,成立西安热工研究所,1951,始建于北京,燃料工业部,电业管理总局中心试验所,TPRI,组织机构,电站清洁燃烧国家工程研究中心,循环流化床锅炉技术部,煤粉锅炉技术部,锅炉系统及设备技术部,锅炉环保技术部,苏州锅炉燃烧及环保技术部,燃料与燃烧试验室,电站性能技术部,气轮机及热力系统技术部,电站化学技术部,电站水处理技术部,电站水处理药剂技术部,电站材料技术部,电站技术监督部,电站建设技术部,电站调试技术部,电站信息技术研究中心,电站信息及监控技术部,电站优化检修及软件技术部,自动化技术研究中心,现场总线与控制技术部,自动化工程与仿趄技术部,北京自动控制技术部,绿色煤电技术部,院长工作部,科研管理部,项目策划部,人力资源部,资产财务部,政工保障部,北京分公司业务管理部,教育培训部,后勤服务部,基建工程部,北京分公司,苏州分公司,其他院属公司,苏州国电热工研究院有限公司,西安国电水处理工程公司,西安国电电站控制工程有限公司,西安能泰高新技术总公司,西安热工院技术产业有限公司,西安锅炉压力容器检验检测研究所有限公司,西安国电热工发展有限公司,北京华能新锐控制技术有限公司,北京华能新锐软件技术有限公司,专业技术部门,职能管理部门,派驻管理机构,预算制管理服务部门,整体划拨组建：,中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,TPRI,简介,CERI,注册资本一亿元人民币,主要从事与新能源及能源清洁高效转化有关的技术研发、技术转,让、技术服务及相关产品销售；工程承包,注册地点：北京市昌平区小汤山工业园区,249,号,定位：我国乃至世界一流的清洁能源高精尖技术研发平台,研究,领域,低,质煤利用技术,大型,循环流化床锅炉技术、褐煤提质改性技术、煤炭综合利用,技术,绿色煤电及煤基多联产,技术,煤气,化、煤气净化、煤气化制氢、煤气化制甲烷、燃料电池发电,温室气体减排,技术,CO,2,捕集与处理技术、温室气体减排技术、低碳经济研究,可再生能源发电技术,发电,新材料,电站优化设计,CERI,基地建设,CERI,国家能源煤清洁低碳发电技术研发中心,煤基清洁能源国家重点实验室,北京 昌平“未来科技城”占地,：,183500m,2,现有员工近百人，技术人员超过,80%,在研项目,CERI,超临界,CFB,锅炉技术,350MW,超临界,CFB,锅炉研发,系统优化和节能改造技术,对现役机组进行节能改造，提高汽轮机和锅炉效率,电厂污染物控制技术,重金属污染物脱除减排,蒸汽温度达到,700,燃煤机组研制,开展机组系统和主要设备设计方案研究,建立高温材料开发和评价实验室,绿色煤电技术,250MW IGCC,示范工程，电站级燃料电池开发,一、,CERI,与,TPRI,二、背景及研究基础,三、新环保排放标准下,SO,2,排放控制策略,四、新环保排放标准下,NO,X,排放控制策略,五、结论,主要内容,CFB,锅炉技术优势及快速发展,燃料适应性广,炉内添加石灰石脱硫,850-900,燃烧温度,NOX,排放低,(,残碳,+,高灰浓度 汞排放低,),灰渣综合利用,常规,CFB,锅炉,SO,2,排放控制技术措施,炉内添加石灰石脱硫,CaCO,3,=CaO+CO,2,H=+178kJ/mol,CaO+SO,2,+,O,2,=CaSO,4,H=-500kJ/mol,石灰石脱硫反应活性,颗粒分布,输送技术,合适的,Ca/S,常规,CFB,锅炉炉内添加石灰石脱硫,常规,CFB,锅炉,SO,2,排放控制技术措施及优势,煤粉锅炉典型烟气湿法脱硫,FGD,常规,CFB,锅炉,NO,X,排放控制技术措施,850900,燃烧温度,热力型,NO,X,燃料型,NO,X,低,NO,X,常规,CFB,锅炉,NOx,排放控制技术措施及优势,CFB,燃烧低,NO,X,技术优势,煤粉锅炉烟气脱硝,SCR,技术,煤粉锅炉烟气脱硝,SNCR,技术,新建火力发电锅炉执行该限值,使用高硫煤地区的现有火力发电锅炉执行该限值,(3) 2003,年,12,月,31,日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的燃煤锅炉执行该限值,污染物项目,限值,烟尘,30,二氧化硫,100(1),200,400(2),氮氧化物（以,NO2,计）,100,200(3),汞及其化合物,0.03(1),环保排放标准新旧比对,时段,第,1,时段,第,2,时段,第,3,时段,实施时间,2005,年,2010,年,2005,年,2010,年,2004,年,燃煤锅炉及燃油锅炉,2100,(1),1200,(1),2100,1200,(2),400,1200,(2),400,800,(3),1200,(4),时段,第,1,时段,第,2,时段,第,3,时段,实施时间,2005,年,2005,年,2004,年,燃煤,锅炉,V,daf,20%,450,燃油锅炉,650,400,200,燃气轮机组,燃油,150,燃气,80,火力发电锅炉,SO,2,最高允许排放浓度 （单位：,mg/m,3,）,火电厂大气污染排放标准,（,GB13223-2003,）,火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度,(,单位：,mg/m,3,),CFB,锅炉,SO,2,/NO,X,排放现状,典型,300MWCFB,锅炉烟气,NO,X,排放 环保监测数据,典型,300MWCFB,锅炉烟气,SO,2,排放 环保监测数据,CFB,锅炉,SO,2,/NO,X,排放现状,CFB,锅炉应用前景,135MW,级在运近,300,台,300MW,级在运,42,台,“,十一五,”,，国家重点集中建设和开发十三个大型煤炭基地,净增煤炭入洗能力,15,亿吨。,产生,5.36,亿吨低热值煤,600MW,级超临界,CFB,锅炉机组示范电站示范成功必将促进一批,600MW,级超临界,CFB,锅炉立项建设,适应,新标准,的环保排放问题,SO,2,/NO,X,排放控制,煤炭功能区划分,油页岩,石煤,十三个大型煤炭基地,已,完成包括无烟煤,贫煤,烟煤,褐煤,煤矸石,煤泥,石油焦,油页岩,石煤,生物质燃料等上百种燃料的燃烧脱硫排放特性,CFB,试烧试验研究,完成华能集团,“,高温,型,CFB,锅炉,1MWth CFBC,试验台试验研究”，提出了燃用无烟煤和贫煤的燃烧效率高、低负荷稳燃能力强和环保成本低的,300MW,高温型,CFB,锅炉技术方案,。,完成优化设计的,CFB,锅炉炉内石灰石脱硫系统,并成功应用于数个工程,脱硫效率达,90%,以上。,已完成的试验研究及工程应用,1MWth CFBC,试验台,热功率,1MW,th,；,炉膛高度,23m,国内最高（,ABB-CE,：,3MW,th,，,18m),；,燃烧脱硫反应过程和实炉相当一致；,已完成,32,个工程项目,46,种煤、,32,种石灰石的燃烧脱硫试验；,有燃烧各种类型燃料的丰富经验；,试验数据,对大型,CFB,锅炉设计具有重要指导作用。,大型,CFB,燃烧试验台,大量的燃料燃烧排放特性研究,一、,CERI,与,TPRI,二、背景及研究基础,三、新环保排放标准下,SO,2,排放控制策略,四、新环保排放标准下,NO,X,排放控制策略,五、结论,主要内容,现有,CFB,锅炉技术条件下对新标准的适应性研究,DEN1,DES1,CFB,燃烧完全满足新标准,NO,X,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃烧,100NO,X,300mg/Nm3,采用,SCR,脱硝,特低硫煤,CFB,燃烧完全满足新标准,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃烧炉内添加石灰石完全满足新标准,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,（折算）高硫煤,CFB,燃烧炉内添加石灰石满足不了新标准,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,炉内脱硫,+,尾部二次脱硫,或考虑灰渣综合利用， 炉内不脱硫,DEN:CFB,脱硝系数,1,DES:CFB,脱硫系数,1,适应于我国不同燃料特点的,CFB,锅炉发展策略研究,项,目,符号,单位,设计煤,校核煤,1,校核煤,2,全水分,M,t,%,6.80,5.06,5.60,空气干燥基水分,M,ad,%,0.95,0.66,0.95,收到基灰分,A,ar,%,49.63,45.30,53.18,干燥无灰基挥发分,V,daf,%,30.81,34.69,34.20,收到基碳,C,ar,%,33.80,38.05,30.74,收到基氢,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,收到基低位发热量,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,煤灰中三氧化二铝,Al,2,O,3,%,38.70,37.77,39.14,煤灰中三氧化二铁,Fe,2,O,3,%,3.18,3.79,2.92,煤灰中氧化钙,CaO,%,3.12,3.80,2.76,煤灰中氧化镁,MgO,%,1.01,1.12,1.06,煤灰中氧化钠,Na,2,O,%,0.46,0.17,0.36,煤灰中氧化钾,K,2,O,%,1.80,1.21,1.66,煤灰中二氧化钛,TiO,2,%,1.64,1.58,1.50,煤灰中三氧化硫,SO,3,%,0.90,0.73,0.77,煤灰中二氧化锰,MnO,2,%,0.013,0.01,0.01,特低硫煤,CFB,燃烧或复以炉内适度脱硫完全满足乐意新标准,NO,X,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,常规设备,常规设计,石灰石品质特性对,CFB,锅炉发展策略的启示,K,值为,14.35,K,值为,57.73,石灰石品质特性对,CFB,锅炉发展策略的启示,6,种石灰石源对比分析,分离器对,CFB,锅炉发展策略的启示,某项目,240t/h,飞,灰中,位径,d,50,为,46.12m,洛阳,华润,220t/h,飞灰中位径,d,50,为,24m,山东,恒通,240t/h,飞灰中位径,d,50,为,21m,湖南,耒阳,240t/h,飞灰中位径,d,50,为,26.94m,石灰石系统增容方案,石灰石喷口,输送系统改造对,CFB,锅炉发展策略的启示,脱硫系统改造,后（,135MW,负荷下）：,入,炉煤含硫量为,2.41%,时，烟气中,SO,2,的排放浓度为,80mg/Nm,3,脱硫,率高达,97.2,%,输送系统改造对,CFB,锅炉发展策略的启示,增湿脱硫塔设在空预器后除尘器前,塔内布置水冷换热面，冷却介质为凝结水,烟气和再循环飞灰由塔底进入并充分混合,塔的下部喷入雾化水增湿,增加增湿脱硫塔对,CFB,锅炉发展策略的启示,一、,CERI,与,TPRI,二、背景及研究基础,三、新环保排放标准下,SO,2,排放控制策略,四、新环保排放标准下,NO,X,排放控制策略,五、结论,主要内容,现有,CFB,锅炉技术条件下对新标准的适应性研究,DEN1,DES1,CFB,燃烧完全满足新标准,NO,X,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃烧,100NO,X,300mg/Nm3,采用,SCR,脱硝,特低硫煤,CFB,燃烧完全满足新标准,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,CFB,燃烧炉内添加石灰石完全满足新标准,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,（折算）高硫煤,CFB,燃烧炉内添加石灰石满足不了新标准,SO,2,低于,100mg/Nm,3,的要求,炉内脱硫,+,尾部二次脱硫,或考虑灰渣综合利用， 炉内不脱硫,DEN:CFB,脱硝系数,1,DES:CFB,脱硫系数,1,新标准条件下,CFB,燃烧,NO,X,达标排放脱硝工艺开发,SNCR,方法应用于,CFB,燃烧脱硝的关键技术,尿素与,NO,的还原反应,：,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,尿素水溶液在最佳温度区域的滞留时间,在喷射位置尿素水溶液与烟气的混合程度,尿素滞留时间：,0.53s,最佳氨氮比,烟气中部分,SO,2,转化为,SO,3,，引发酸腐蚀和积灰,NH,3,+SO,3,+H,2,O NH,4,SO,4,/(NH4),2,SO,4,CFB,锅炉,NO,X,的排放控制研究,一、,CERI,与,TPRI,二、背景及研究基础,三、新环保排放标准下,SO,2,排放控制策略,四、新环保排放标准下,NO,X,排放控制策略,五、结论,主要内容,现有条件下,CFB,锅炉仍具有一定的环保优势,日益严格的环保标准将是,CFB,锅炉发展的机遇与挑战,应针对不同机组类型和运行条件完成策略选择,脱硫：尽可能提高炉内脱硫效率,必要时可采取尾部增湿,现有机组直接增设尾部脱硫弊大于利,脱硝：大部分机组易于实现,NO,x,100mg/Nm,3,超标机组可采用,SNCR,技术（对应效率可达,55%,）,结论,谢 谢,!,中国华能集团清洁能源技术研究院,北京市海淀区知春路甲,48,号盈都大厦,A-22,高洪培,电话：,13609209096,029-82102335,传真：,029-82102556,邮件：,gaohongpei,会后联系方式,黄中,电话：,13636706755,029-82102325,传真：,029-82102556,邮件：,huangzhong,