电力工业大气污染控制与减排技术

电力工业大气污染控制与减排技术

管一明

国电科学技术研究院国电环境保护研究院

GUODIAN NEW ENERGY TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE

STATE POWER ENVIRONMENTAL PROTECTION RESEARCH INSTITUTE

2013年 10 月

Technology of Air Pollutant Control in Electric Power Industry

内容提要

政策法规要求1

电力工业大气污染排放与控制现状2

主要控制技术3

Abstract

Main Control Technology

Requirement of Policy and Law

Air Pollutant Control Status

1 政策法规要求

火电厂是否达到环保要求？

总量控制

排放标准经济政策

环境影响评价

火电厂是否达到环保要求？

技术选择

火电厂达到环保要求的“准绳”

Can the Coal-Fired Power Plant Meet the Requirements of Environmental Protection?

Environmental Impact Assessment

Total Amount Control

Emission Standard

Technology Selection

Economic Policy

"Principle"of Coal-Fired Power Plant Need to Meet


　法律类—火电厂大气污染物排放标准浓度要求

行政类—国务院节能减排规划、国家环保规划、能源发展规划等提出的总量控制、绩效要求等

经济类—包括行政性和市场性，如：排污收费；环保电价；排污权交易；税收；财政补贴。。。

1 政策法规要求 Requirement of Policy and Law

Law: Concentration Requairment Emission Standard of Air Pollutants Concentration For Coal-Fired Power Plant

Administration:Total Amount Control and Pollutant Emission per KWh National Energy-Saving Emission Reduction Planning 、 National Environmental Protection Planning 、 Energy Development Planning

Economy:Administration and Marketing Discharge Charges; Environmental Electric Price; Emissions Trading; Tax; Fiscal Subsidy

烟尘排放标准的发展

1 政策法规要求 Requirement of Policy and Law

Em

issi

on C

once

ntr

atio

n o

f D

ust

Development of Dust Emission Standard

Year


20111997 2003

2100

2014

进口技术：· 6个示范工程· 3个中德项目国产技术：· 简易湿法等快速发展阶段

（以引进成熟技术为主）

技术特征：· 高效率· 高可靠性· 经济节能· 协同控制· 资源化

示范阶段

高性能资源化阶段

亚钠循环法简易湿法磷铵肥法等

石灰石/石膏工艺电子束工艺海水工艺炉内喷钙工艺喷雾干燥工艺简易湿法工艺

特征：石灰石-石膏湿法为主约占92%，海水脱硫3%、氨法脱硫2%、烟气循环流化床脱硫2%、其他技术1%

二氧化硫浓度，

mg/

Nm

3

自主研发阶段

年份，年1991

400

10050

1200

SO2 排放标准的发展


Year

Development of SO2 Emission Standard

Em

issi

on C

once

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atio

n o

f S

O2


NOx 排放标准的发展


Development of NOx Emission Standard

Year

Em

issi

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once

ntr

atio

n o

f N

Ox

政策法规要求1


主要控制技术3

2 电力工业大气污染物排放与控制现状









发电装机 10.56 亿千瓦

发电量 47217 亿千瓦时

Installed Capacity :10.56 TW

Generating Capacity of 47217TWh


1978 － 2011 年全国发电装机及发电量增长情况

2012 年底全国全口径发电装机结构情况


National Overall Power Installed Structure(2012)

Thermal Power

Nuclear Power

Wind Power

Hydropower

Solar Power and Others


NOX 排放量NOXEmissions

NOX 排放量NOXEmissions

SO2 排放量 SO2 Emissions

SO2 排放量 SO2 Emissions

烟尘排放量Dust Emissions

烟尘排放量Dust Emissions

151万

t

151万

t

883万

t

883万

t0.39g/

kWh

0.39g/

kWh

2.26g/kWh

2.26g/kWh

948万

t

948万

t 2.4g/kWh

2.4g/kWh

节能减排成效— 2012 年排放水平


Effectiveness of Energy Saving and Emission Reduction-Emission Levels of 2012



0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

装机规模

/万kW

排放量

/万t

年份

脱硫装机脱硝装机二氧化硫氮氧化物烟尘

2005-2012 年二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放变化SO2 、 NOX 、 Dust Emission (2005-2012)

FGD DeNOX SO2 NOX Dust


Year

Em

issi

on /1

0000

t

Inst

alle

d c

apac

ity

/100

00K

W


0

1

2

3

4

5

年份

烟尘排放总量（百万吨）

(火电发电量万)亿千瓦时

烟尘排放绩效( / )克千瓦时

烟尘排放总量（百万吨） 3. 6 3. 7 3. 3 2. 9 2. 35 1. 6 1. 55 1. 51

( )火电发电量万亿千瓦时 2. 04 2. 37 2. 70 2. 80 3. 00 3. 42 3. 90 3. 91

( / )烟尘排放绩效克千瓦时 1. 8 1. 6 1. 2 1 0. 8 0. 5 0. 4 0. 4

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

2012 年全国电力烟尘排放约 151 万吨。 Dust Emission of Power Industry :1.51M tons （ 2012 ） . 2012 年的单位火电发电量烟尘排放量均为 0.4克 / 千瓦时。 Generating Capacity of Dust Emissions :0.4 g /kWh （ 2012 ） .

2005-2012 年电力烟尘排放情况 Dust Emission From Power of 2005-2012


2012 年电力二氧化硫 883 万吨，排放绩效均为 2.3克 / 千瓦时，好于美国 2011 年水平（ 2.8克 / 千瓦时）。

In 2012,Sulfur Dioxide Emissions :8830000 tons;Pollutant Emission per KWh:2.3 g / kWh, better than the level in the United States (2.8 g / kWh) in 2011 .

2012 年电力二氧化硫 883 万吨，排放绩效均为 2.3克 / 千瓦时，好于美国 2011 年水平（ 2.8克 / 千瓦时）。

In 2012,Sulfur Dioxide Emissions :8830000 tons;Pollutant Emission per KWh:2.3 g / kWh, better than the level in the United States (2.8 g / kWh) in 2011 .

全国及电力二氧化硫排放情况 SO2 Emission of National and Power Industry

2 电力工业大气污染物排放与控制现状 Air Pollutant Control Status

Em

issi

on (

1000

0t)

Pol

luta

nt

Em

issi

on p

er K

Wh

( g

/ k

Wh

)

2012 年烟气脱硫机组达到 6.75 亿千瓦，占煤电机组容量的比例约为 90% ，比 2011 年的美国高约 30 个百分点。

In 2012, FGD Units Reaching 6.75 TW Account for 90%, 30% Higher Than the Level of United States in 2011.

2012 年烟气脱硫机组达到 6.75 亿千瓦，占煤电机组容量的比例约为 90% ，比 2011 年的美国高约 30 个百分点。

In 2012, FGD Units Reaching 6.75 TW Account for 90%, 30% Higher Than the Level of United States in 2011.


烟气脱硫机组投运情况Opreation of Flue Gas Desulfurization Units


Inst

alle

d c

apac

ity

/0.1

T

Per

cen

tage

/%


全国及电力氮氧化物排放情况NOX Emission of National and Power Industry

电力氮氧化物排放量： 2012年 948 万吨Nitrogen Oxide Emissions of Power:9.48M tons 氮氧化物排放绩效： 2012年 2.4克 / 千瓦时Nitrogen Oxides Emission :2.4 g / kWh

Air Pollutant Control Status E

mis

sion

(10

000t

)

Pol

luta

nt

Em

issi

on p

er K

Wh

(g /

kW

h )


烟气脱硝机组： 2012 年底 2.3 亿千瓦，占火电的 28.1% ，规划和在建超过 5 亿千瓦 Flue Gas DeNOx Unit:2.30TW ， accounting for 28.1% of Thermal Power Planning and Underconstruction: More Than 5TW

烟气脱硝机组投运情况Operation of Flue Gas DeNOx Unit

Air Pollutant Control Status In

stal

led

cap

acit

y /1

0MW

DeN

OX

Per

cen

tage

/%

政策法规要求1


主要控制技术3

3 主要控制技术Main Control Technology




3 主要控制技术

关键技术脱硝技术

脱硫技术

除尘技术

Denitrification

Dust Removal Technology

Key Technology

Desulfurization


除尘技术发展过程

3.1 除尘技术

2003—Now 成熟阶段电除尘器占 95% ，袋式及电袋除尘器份额增加ESP: 95%;Bag Filter and Electrostatic Bag Precipitator Begin to Account

for Increasingly Proportion

2003—Now 成熟阶段电除尘器占 95% ，袋式及电袋除尘器份额增加ESP: 95%;Bag Filter and Electrostatic Bag Precipitator Begin to Account

for Increasingly Proportion


Development of Dust Removal Technology

1996~2003 成熟阶段电除尘普及，袋式除尘器取得试验性成功ESP was Popular.Test of Bag Filter Succeed

1973~1991 起步阶段多管、文丘里、斜棒栅除尘器为主 Multi tube,Venturi, Inclined Bar Dust Collector Mostly

1991~1996 成长阶段电除尘器迅速推广，成为主力除尘设备ESP began to develop rapidly

项目Project

电除尘器ESP

布袋除尘器Bag Filter

电袋除尘器Electrostatic Bag Pr

ecipitator

本体压力损失Pressure Loss of Body ≤300Pa 1400～ 1900Pa 600～ 1500Pa

粉尘特性的影响Influence of Dust Propert

ies影响大

Yse

只要所选择滤料合适，几乎不受影响

No(Appropriate Filter Mate

rial Selection.)

几乎不受影响No

耐受温度Temperature

＜ 300℃ ＜ 200℃ ＜ 200℃

维护Maintenance

检修工作量小，但需停机检修

Small MaintenanceShut Down Maintenance i

s Needed

换袋工作量大，可以不停机状况检修

Bag ChangingOn Line Maintenance

介于二者之间Between the FormerTw

o

现阶段典型技术性能

3.1 除尘技术 Dust Removal Technology

Typical Technology Performance

项目Project

电除尘器ESP

布袋除尘器Bag Filter

电袋除尘器Electrostatic Bag Preci

pitator

排放浓度Emission Concentration

现阶段很难（或长期）达到小于

50mg/m3 。Less Than 50mg/m3:Diffic

ult

在滤袋不破损的条件下，能保证小于

50mg/m3 。Less Than 50mg/m3:Not

Damaged

在滤袋不破损的条件下，能保证小于

50mg/m3

Less Than 50mg/m3:Not Damaged

1~5μm 粉尘和重金属的捕集效果 Trapping Effect of 1~5 μ m

Dust and Heavy Metal

超细粉尘的捕集效果差

Collecting Effect of Ultrafine Dust :Diffcult

超细粉尘和重金属的捕集效果好

Collecting Effect of Ultrafine Dust and Heavy Met

al :Good

超细粉尘和重金属的捕集效果好

Collecting Effect of Ultrafine Dust and Heavy M

etal :Good

技术占有率Technology Shares

约 94%About 94%

约 5.5% About 5.5%

约 0.5% About 5.5%

新进展New Development

采用高频电源，节电的同时可以提高除尘

效果High Frequency Power Supply:Power Saving ;Improve the Rm

oval Effect

滤袋材质有所改进，成本降低，寿命延

长Improve Bag Material;Cost R

eduction;Life Extension

综合二者的新进展New Progress of the For

mer Two

3.1 除尘技术 Dust Removal Technology

新技术展望

3.1 除尘技术

本体方面Construction

本体方面Construction

电源方面Power Supply

电源方面Power Supply

绕流式电除尘器 Flow Type Electric Precipitator

绕流式电除尘器 Flow Type Electric Precipitator

气流改向式电除尘器Airflow Turning-round Electric Precipitator

气流改向式电除尘器Airflow Turning-round Electric Precipitator

膜式电除尘器Membrane Type Electric Precipitator

膜式电除尘器Membrane Type Electric Precipitator

湿式电除尘器WESP

湿式电除尘器WESP

高频电源High Frequency Power Supply

高频电源High Frequency Power Supply

Prospect of New Technology


新技术NewTechnology

3.2 脱硫技术

脱硫技术发展过程

1991~19961991~1996

2004~20122004~2012

1997~20031997~2003

2012 年以后2012 年以后

自主研发阶段亚钠循环法、简易湿法、磷铵肥法等Independent Research and Development Stage: Sodium Sulfite Circulation Method, Simplified Wet Method, Ammonium Phosphate Fertilizer Method, etc.

引进示范阶段石灰石 - 石膏、电子束、海水、炉内喷钙等Stage of Introduction and Demonstration: Technics of Limestone-gypsum 、 Electron Beam 、 seawater 、 Limestone Furnace Injection , etc.

快速发展阶段石灰石 - 石膏湿法技术成熟，得到大规模推广Rapid Development Stage:Wet Limestone - Gypsum is Mature and Popularized .

高性能资源化阶段高效率、高可靠性、资源化等改进和新技术 Higher-Performance Resource Stage:High EfficiencyHigh Reliability 、 Economic and Energy Saving New Method

Desulfurization Technology

Development of Desulfurization Technology

3.2 脱硫技术

现阶段典型技术比例

2012 年底全国已投运烟气脱硫机组中各种脱硫方法所占比例情况

Proportion of Typical Technology in Present stage

Proportion of Various Desulphurization Methods Which Have Been Put into the Operation of the Flue Gas Desulfurization Unit （ 2012 ）


Seawater CFB Ammonium Others Limestone-gypsum

现阶段典型技术性能

3.2 脱硫技术

项目Project

石灰石 - 石膏Limestone-Gypsum

海水脱硫 Seawater

氨法脱硫Ammonia Method

常规 CFB CFB

效率（ % ）Efficiency

>95% >90% >90% >85%

副产物By-Product

主要为 CaSO4部分利用

CaSO4 ·2H2OPartly Used

副产品为硫酸盐，经处理后

排入大海Sulfate

Discharge into the Sea After Treatment

硫铵肥料出售

Ammonium Sulfate

Fertilizer

For Sale

烟尘和 Ca 的混合物目前尚

未利用Mixture of Dust and Sulfate /Not Use

d

适用煤种Applicable Coal

中、低硫煤 Medium/Low Sulf

ur

低硫煤Low Sulfur

高、低硫煤High/Medium Sulfu

r

中、低硫煤Medium/Low Sulf

ur

电耗Power Consumpti

on1-1.5% 1.5-2% 1-1.5% 0.5-1%

Typical Technology Performance of Present Stage


3.2 脱硫技术

技术展望

石灰石 ( 石灰 ) －石膏、海水法、氨法、循环流化床Technics of Limestone-Gypsum 、 Seawater 、 Ammonia Method 、 CFB

石灰石 ( 石灰 ) －石膏、海水法、氨法、循环流化床Technics of Limestone-Gypsum 、 Seawater 、 Ammonia Method 、 CFB

传统技术升级Upgrade of

Traditional Technology

有机胺脱硫技术、活性焦脱硫技术、生物脱硫技术等Organic Amine Desulfurization Technology

Active Coke Desulfurization TechnologyBiological Desulfurization Technology

有机胺脱硫技术、活性焦脱硫技术、生物脱硫技术等Organic Amine Desulfurization Technology

Active Coke Desulfurization TechnologyBiological Desulfurization Technology

资源化技术ResourceTechnology

脱硫脱硝一体化技术等FGD Integration etc.

脱硫脱硝一体化技术等FGD Integration etc.

多污染物控制技术Multi Pollutant Control T

echnology

Prospect of New Technology


氮氧化物生成机理研究第一代低氮燃烧技术引进1991~2003

脱硝技术引进第二、三代低氮燃烧技术

脱硝技术发展过程

成熟的 SCR 烟气脱硝技术大规模应用

2003~2010

2010~2020

3.3 脱硝技术 Denitrification Technology

Development of Denitrification Technology

Study on the Formation Mechanism of NOx from Coal-Fired Power PlantIntroduce First Generation of Low NOx Burners

Introduction of Denitrification TechnologySecond and Third Generation of Low NOx Burners

Mature SCR Flue Gas Denitration Technology Rapidly Applicated.

现阶段 NOX 减排的主要技术

降低降低 NONOXX

主要措施主要措施

烟气脱硝　SCR 　　

SNCR＋ SCR

低氮燃烧

炉膛喷射脱硝SNCR 　　

3.3 脱硝技术

Main Technology of NOX Emission Reduction in the Present Stage

Main Method to Reduce NONOXX

Low NOX Combustion

DenitrificationTechnology

3.3 脱硝技术

项目project

二段燃烧法 Two Stage Com

bustion

烟气再循环Flue Gas Recirculat

ion

浓淡燃烧法Bias Combustio

n

低 NOx 燃烧器

Low NOX Burner

低 NOx 炉膛

Low NOX Furnace

效率（% ）Efficiency

30 15～ 35 20~35 30~60 NA

运行能耗 Operation Energy

Consumption 低低低低低

寿命Life Span

长长长长较长

成本（元 /kW ）Cost

10~30 20~60 10~30 10~40 10~40

低氮燃烧技术性能Performance of Low Nitrogen Combustion Technology

Low Low Low Low Low

Long Long Long Longer Longer

Denitrification Technology

NOx 治理技术性能Technical Performance of NOx Reduction

3.3 脱硝技术 DenitrificationTechnology

SCR SNCR

NOx 脱除效率（ % ）Removel

70-90 30-80

操作温度（℃）Temperature

200-500 900-1100

NH3/NO 摩尔比NH3/NO Mole ratio

0.1-1.0 0.8-2.5

NH3 泄漏量（ ppm ）NH3 Leakage

<5 5-20

投资成本Investment Cost

高High

低Low

运行成本Operation Cost

中等Medium

中等Medium

Thank you!

谢谢！

电力工业大气污染控制与减排技术

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