燃煤锅炉脱硫脱硝除尘与重金属协同脱除技术

45
总蒸发量 [万吨]
30
15
0
340个地级以上城市工业锅炉概况 （第一次全国污染源普查数据）
1996
2001
2007
2008
2009
2010
2011
历年工业锅炉的总蒸发量
民用部门现状
民用部门主要包括生活消费，批发、 零售业和住宿、餐饮业，交通运输、 仓储和邮政业及其他， 2012 年消耗煤 炭约1.44亿吨。 2012年城镇生活源约排放SO2205.7万吨、 NOx39.3万吨和烟(粉)尘142.7万吨。
在达到最严格排放标准条件下，是否还具备进一 技术路线 步减排的潜力？
燃煤电站标准 单位:mg/m3
超低排放限值
污染物项目
烟尘 二氧化硫 氮氧化物（以 NO2计） 汞及其化合物
单位:mg/m3
5 35 50
PM< 5 mg/Nm3 SO2 < 35 mg/Nm3 NOx < 50 mg/Nm3
燃煤锅炉
【2012年环境统计年报】
2012年重点行业主要大气污染物排放占工业源 排放比例【2012年环境统计年报】
单位面积能源消费和污染物排放不均
京津冀鲁、长三角、珠三角占国土面积的8%，消耗全国约42%的煤
炭、生产约55%的钢铁、约40%的水泥，加工了约52%的原油，布局 了约40%的火电机组，单位面积污染物排放强度是全国平均水平的5 倍左右； 国务院发布大气污染防治行动计划，要求：到2017年，全国地级及以 上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上 。
工业锅炉现状及发展趋势
2011年我国工业锅炉61.06万台，总容量351.29万MW，其中燃煤工业锅炉占 65％以上，年煤耗量达到了7.2亿吨，是烟尘、二氧化硫、氮氧化物的主要排 放源之一，是“十二五”大气污染防控重点。 发展趋势：煤改气、集中供热、燃用低硫低灰精选煤，开发应用多种污染物 高效与协同控制技术
中国与美国十大空气污染最严重城市
河北 邢台 河北 石家 庄 河北 保定 河北 邯郸 河北 衡水 河北 唐山 山东 济南 河北 廊坊 陕西 西安 河南 郑州 WHO准则值10
155.20 加州 贝克斯菲尔德 148.50 127.90 127.80 120.60 114.20 114.00 113.80 104.20 102.40
燃气轮机组排放限值：在基准氧含量 6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化 物排放浓度分别不高于10、35、50毫克 /立方米。
烟气污染物深度治理系统污流图
工作基础—超低排放实验平台 烟气污染物深度治理技术实验平台
建立了10000 m3/h烟气污染物深度治理技术 试验平台，利用了强化SO2脱除的新型强化 传质吸收塔及湿式多种污染物深度脱除技 术，实现SO2排放浓度低于20 mg/m3；烟尘 排放浓度小于3.5 mg/m3， 并实现多种污染 物协同脱除。
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三部委联合印发《煤电节能减排升级与改造行动 计划(2014-2020年)》
国家发改委、环保部及国家能源局于 2014年9月12日联合印发《计划》：
全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于 300克标准煤/千瓦时，东部地区新建燃煤发
电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气 轮机组排放限值，中部地区原则上接近或 达到燃气轮机组排放限值，并鼓励西部地 区接近或达到燃气轮机组排放限值。 2020年前力争淘汰落后火电机组1000万千 瓦以上。力争2015年完成综合节能改造机 组容量1.5亿千瓦，“十三五”期间完成3.5 亿千瓦。安装高效脱硫、脱硝和除尘设施 方面，2014年启动800万千瓦机组改造示范 项目，2020年前力争完成改造机组容量1.5 亿千瓦以上。
二十世纪三十年代的美国
New York Times, Feb. 6, 1930
能源利用是造成中国大气污染的主要原因之一
世界第一煤炭消费国，消费35.15亿吨(约占全球50.2%)；煤炭 净进口2.89亿吨，对外依存度7.1%。 世界第二石油消费国，消费4.76亿吨（约9.53亿吨煤），进口 2.71亿吨（约5.43亿吨煤），对外依存度56.4%（超警戒线-50%） 世界第四天然气消费国，消费1480亿立方米（约2.52亿吨煤） ，进口425亿立方米（约0.72亿吨煤），对外依存度27.7%。【中
1980-2012民用部门煤炭消费量
25000 污染物排放量/万吨 煤炭消费量/万吨 20000 15000 10000
2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2000 1995 1990 1985 1980
1980-2012民用部门煤炭消费比例
0% 20% 40% 60% 80% 100% 民用部门煤炭消费量 除民用外其他部门煤炭消费总量
大气污染防治行动计划
重点地区PM2.5 减排率: 25% 20%
15%
国务院 2013年9月10日
我国电力行业现状
截至2013年底，全国发电装机容量达到12.4亿千瓦（火电约占 69.3%）；2013年电力行业耗煤总量约20.18亿吨。 2012年我国火电行业排放SO2 、 NOx 、PM，分别占全国总排 放量的41.7%、40.6%、12.2%。（数据来源：中电联）
上海 ( 3362 kW/km2 ) 天津 ( 982kW/km2 ) 江苏 ( 576 kW/km2 ) 浙江（461 kW/km2 ）
山东（443 kW/km2 ） 北京（365 kW/km2 ） 河南（321 kW/km2 ） 山西（321 kW/km2 ）
（数据来源：中国电力行业年度发展报告，中国统计年鉴）
烟尘浓度低于3.5mg/Nm3
10000 m3/h烟气污染物深度治理技术试验平台
SO2浓度低于20mg/Nm3
1000MW机组的工程应用示范
电厂 1000MW 机组设计采用高效 脱硫反应器关键技术，脱硫系统 投运后出口浓度可达5.31mg/Nm3， 脱硫效率可达99.78%。
SO2平均排放浓度18mg/m3 最低浓度5.31mg/m3
国能源发展报告2013】【注：煤炭发热量按5000大卡计算】
煤
【中国能源发展报告】【BP世界能源统计年鉴】
2012年主要国家和中国一次能源消费结构
典型用能行业能源消费比重
电力、热力、钢铁、水泥、石化化工行业是主要的煤炭消费行业， 石化化工行业消费的煤炭主要用于炼焦，产生的焦炭主要用于钢铁 冶炼。
来源：中国能源统计年鉴2013
典型用能行业污染物排放情况
2012 年我国 SO2 、 NOx 和烟 ( 粉 ) 尘排放 2117.6 万吨、 2337.8 万吨和 1234.3万吨，其中SO2 的90.3％、 NOx 的70.9％、烟尘的83.4％来 自火电、钢铁、水泥等主要用能行业排放【环境统计年报】
颗粒物
2012年主要大气污染物排放比例
提高煤炭利用集中度
我国煤炭利用相对比较分散：2012年，中国电力行业耗煤量约 占全国煤炭消耗量的一半，其余则分散在钢铁、建材、石化化 工等行业，而美国92%和德国80%的煤炭用于电力行业【2010数
据】
分用途煤炭消费结构的国际比较 2005-2011年中美电煤消费及占煤炭消费的比例对比
OECD 国家数据是2010年, 中国是2009年；“其他”包括供热、 制气、煤炭转换、液化、能源部门自用及损失等.
2012年生活源污染物排放量
25 20 15 10 5 0
山 东 贵 州 河 南 内蒙古 黑龙江 山 西 河 北 陕 西 甘 肃 新 疆 辽 宁 湖 北 四 川 重 庆 湖 南 吉 林 云 南 安 徽 上 海 北 京 江 苏 广 西 广 东 青 海 宁 夏 福 建 江 西 浙 江 天 津 西 藏 海 南
0.005
国家发改委：促进节能减排和资源优化配置
国家发改委最新发电运行管 理意见：
在燃煤发电机组中，综合考虑机组参 数、脱硫、脱硝、除尘、供热、空冷 、中水利用、海水淡化等有关因素， 全面推行差别电量政策，确保高效节 能环保机组的利用小时数明显高于其 他机组。纳入关停规划并按期关停的 机组可按规定安排发电量。 在实行差别电量政策基础上，对严格 执行环保排放的燃煤发电机组实行鼓 励，燃煤机组排放达到燃气机组标准 的，应适当奖励发电量。
烟气污染物深度脱除技术 研究与应用
高翔
浙江大学能源工程学院 能源清洁利用国家重点实验室 国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心 2014年11月
中国大气污染形势非常严峻
区域性大气复合污染继续加剧 城市空气污染严重
2012-2013北京市PM2.5来源 （2014年4月北京环保局)
2014年10月18日北京马拉松雾霾中开跑
燃煤电站分布不均,高密度地区减排压力很大
分区域火电装机容量(2012年)
中国各省单位国土面积火电装机容量
单位国土面积火电装机容量前八位:
中国各省单位人均火电装机容量
单位人均火电装机容量前八位: 宁夏 ( 2.53 kW/人 ) 内蒙古 ( 2.42kW/人 ) 山西 ( 1.39 kW/人 ) 新疆（1.01 kW/人 ） 上海（0.89 kW/人 ） 江苏（0.88 kW/人 ） 浙江（0.86 kW/人 ） 天津（0.79 kW/人 ）
加州 默塞德
加州 弗雷斯诺 加州 汉福德 加州 洛杉矶 加州 莫德斯托 加州 维塞利亚 宾州 匹兹堡 加州 中城 俄亥俄 辛辛提那 华盛顿
18.2 18.2 17 16.2 16.2 15.3 15.2 15 14 13.8
10.6
00
数据来源：中国环境保护部、美国肺脏协会（American Lung Association）、WHO 原图由《华盛顿邮报》于2014年2月2日17点46分发布
危害大
呼吸道疾病患者 明显增加
2013年74城空气质量状况
2013年，对京津冀、 长三角、珠三角等重 点区域及直辖市、省 会城市和计划单列市 共74个城市按照新标 准开展检测，仅海 口、舟山和拉萨3个城 市空气质量达标。
2013年新标准第一阶段监测实施 城市不同空气质量级别天气比例
74城中71城空气质量不达 标，超标城市比例为95.9%
华能南通电厂1000MW机组
江 苏 南 通 电 厂 2×1000MW 机 组 #2FGD 装置 168h 试 运转圆满结束，具 备移交生产条件。
原烟气SO2浓度2166.2mg/m3
关键技术工作基础—高效脱硫及效汞协同控制技术 -高效脱硫及效汞协同控制技术

开发了湿法高效脱硫技术及成套工艺，实现高效脱硫（可达99%以上） 的同时，可协同控制 NOx 、Hg 和PM等多种污染物。已在含 1000MW 燃煤机组上实现了产业化应用，获2012年国家科技进步奖二等奖。
74城PM2.5年均浓度72 μg /m3，系发达国家城市4-5倍 京津冀地区所有城市PM2.5和 PM10年均浓度全部超标 各指标达标城市比例： SO2:86.5% PM10:14.9% O3:77.0% NO2:39.2% PM2.5:4.1% CO: 85.1%
数据来源：2013中国环境状况报告
分散源，末端分散监管和治理难度大。无控制分散源污染物排 放相当于有控制的数十甚至百倍
1亿吨煤炭 = 数十甚至百亿吨煤
煤炭集中用于污染治理情况较好的燃煤电站，并实行超低排放， 其他散烧煤炭用天然气替代，提高燃煤烟气污染物治理水平。
要高度关注分散源治理。
工业锅炉：锅炉大气污 染物排放标准 （征求意 见稿）(2013年8月2日) 燃煤电站锅炉：火电大 气污染物排放标准 （GB13223-2011）
趋势：大容量（600MW及以上为主）、高参数（超超临界）
中国近年来发电装机情况（2003-2013年）
2012年各省份火电机组全口径装机容量
（数据来源：中国电力行业年度发展报告2013）
2013年，我国人均装机容量约为0.911kW，低于发达国家人均装机容量1kW 的水平。目前我国平均每人每年耗电约3913kWh，而发达国家的这一数据 普遍在8000 kWh 左右，美国更是高达 1.5万kWh左右 。
SO2
ห้องสมุดไป่ตู้
NOx
烟(粉)尘
5000
0
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
交通运输、仓储和邮政业 其他
批发、零售业和住宿、餐饮业 生活消费
数据来源：中国能源统计年鉴，中国环境统计年鉴
煤炭集中使用，清洁能源分散利用