新烟气排放标准下CFB锅炉SO2-NOX排放控制技术与策略研究

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新烟气排放标准下CFB锅炉SO2/NOX

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

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主要内容一、CERI 与TPRI 二、背景及研究基础

三、新环保排放标准下SO2排放控制策略四、新环保排放标准下NOX排放控制策略

五、结论

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CERI与TPRICERI 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%

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TPRI 历史沿革

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

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

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TPRI 组织机构职能管理部门 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 专业技术部门 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 派驻管理机构 北京分公司 苏州分公司

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其他院属公司

北京分公司业务管理部

预算制管理服务部门

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

教育培训部 后勤服务部 基建工程部

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

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CERI 简介 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

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CERI 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 CO2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

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CERI 基地建设

北京 昌平“未来科技城”占地：183500m2

现有员工近百人，技术人员超过80%

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

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CERI 在研项目 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

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主要内容一、CERI 与TPRI 二、背景及研究基础

三、新环保排放标准下SO2排放控制策略四、新环保排放标准下NOX排放控制策略

五、结论

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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 +高灰浓度灰渣综合利用

汞排放低)

二次风 出口

一次风 出口

风-水联合 冷渣器

一次风接口 启动燃烧器

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常规CFB锅炉SO2排放控制技术措施炉内添加石灰石脱硫 CaCO3=CaO+CO2 △H=+178kJ/mol 1 CaO+SO2+ 2 O2=CaSO4 △H=-500kJ/mol

石灰石脱硫反应活性 颗粒分布 输送技术 合适的Ca/S100筛余量(%)

10

1

0.1 0.01

0.1

1

10

筛孔径 (mm)

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常规CFB锅炉SO2排放控制技术措施及优势

常规CFB锅炉炉内添加石灰石脱硫

煤粉锅炉典型烟气湿法脱硫FGD

工艺 喷雾干法 LIFAC CFB CFB 炉内脱硫

水耗，t h-1 电耗，(kW h) h-1 占电厂用量，% 5000 3000** 1500 1200 600 1.6 1.0 0.5 0.4 0.2 40 40 40 0

石灰石-石膏法 45

*—部分蒸汽用于烟气—烟气再热器吹灰。

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常规CFB锅炉NOX排放控制技术措施~850~900℃燃烧温度热力型NOX 燃料型NOX 低NOX

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常规CFB锅炉NOx排放控制技术措施及优势CFB燃烧低NOX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

技术种类

单位

低NO x 燃烧 CFB燃烧技术 50 ~15 ~0 60~80 ~0

NO x 脱除效率 % 投资成本 元/KW 脱销运行成本 分/kwh

低NO x 燃烧 CFB燃烧 + SNCR + SNCR 80~95 30~50 60~85 70~90 ~250 ~50 ~65 ~65 ~2 ~0.2 ~0.2 ~0.2 SCR SNCR

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环保排放标准新旧比对《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2003)火力发电锅炉SO2最高允许排放浓度 (单位：mg/m3) 时段 实施时间 燃煤锅炉及 燃油锅炉 第1时段 第2时段 2005年 2010年 2005年 2010年 2100(1) 1200(1) 2100 1200(2) 400

1200(2) 第3时段 2004年 400 800(3) 1200(4)

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/m3) 时段 第1时段 实施时间 2005年 Vdaf<10% 1500 燃煤 10%≤Vdaf≤20% 1100 锅炉 Vdaf>20% 650 燃油锅炉 燃油 燃气轮机组 燃气 第2时段 2005年 1300650 400

第3时段 2004年 1100 650 450 200 150 80

污染物项目 烟尘 二氧化硫

氮氧化物(以 NO2计)

汞及其化合物 (1)新建火力发电锅炉执行该限值 (2)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

限值 30 100(1) 200 400(2) 100 200(3) 0.03(1)