燃煤烟气污染物控制新技术与“烟气治理岛”

福建龙净环保股份有限公司

二 0 一二年五月

介绍内容

燃煤发电大气污染物治理的紧迫要求

第一部分第一部分

我国燃煤锅炉产生了大量污染物煤是由很多个不同结构的碳、氢、氧、氮、硫的有机聚合

物粒子和矿物杂质、水分等混合而结合成整体的混合物燃煤锅炉产生了大量污染物

空气煤粉

CO2 、 NOX 、 SO2 、飞灰、汞等重金属

燃煤发电大气污染物治理形势严峻

按照目前的排放控制水平，我国燃煤电厂排放的尘、硫、氮、汞等

污染物将继续保持较高速增长，大气污染治理形势十分严峻。

污染物年度 NOx SO2 烟尘 汞

2010 865 859 254 257

2015 1116 993 281 359

2020 1234 1016 299 431

2010-2020年主要污染物排放量预测单位：万吨

新的“火电厂大气污染物排放标准”出台

2012年开始执行更严格的标准

燃料和热能转化设类型 污染物项目

现行标准限值（ GB13223-200

3 ）将要执行标准限值

燃煤锅炉

烟尘 5030

（更严格地区： 20 ）

二氧化硫 400 100

氮氧化物（以 NO2 ）

450～ 1100 100

汞及其化合物 / 0.03

单位： mg/m3

燃煤锅炉污染物排放是否能满足新的标准？

面对更加严格的排放标准，现有燃煤烟气污染控制技术该如何应对挑战？

在烟气除尘、脱硫基础上，将新增烟气脱硝和汞控制。在多污染物一体化、协同脱除技术方面我们准备好了没有？

污染物控制种类增加，电厂治污成本提高。不论是新建或改造项目，治污系统的科学性、技术经济性将成为关键问题。

多污染物治理面临一系列的挑战

龙净环保应对排放新标准的技术创新

第二部分第二部分

国家认定企 业技术中心

博士后科研工作站

福建省工业烟尘控制工程研

究中心

国际科技合作基地

龙净创新平台

福建省环保产业技术开

发基地

应对挑战：龙净环保技术创新平台建设应对挑战：龙净环保技术创新平台建设

新型多功能除尘试验台，是龙净自行研制的国内首创、国际一流的除尘热态试验台，该试验装置在系统集成、精确给料、自动计重、温度湿度恒定控制和粉尘捕集过程视频摄像等方面国内领先。

实验研究是技术创新的基础

多组份污染物协同脱除实验台由烟气系统、循环灰系统、吸收剂制备系统、高压水系统、仪表和控制系统组成。主要用于二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、汞等多组份污染物治理技术的研究，整个实验装置功能完善，整体装备达到国际一流水平。

实验研究是技术创新的基础

具有国际一流水平的大型气流分布物模试验台，设计风压 19374Pa，设计风量53813m3/h，风机配套电机额定功率 450KW，达到全球同行业最大能力。可用于电、布袋及电袋除尘器、脱硝、脱硫等工业设备和系统的气流物模试验。

特大型气流物模实验台

英国进口的激光粒度分析仪

日本进口的紫外可见分光光度计 德国进口的烟气分析仪

日本进口的原子吸收分光光度计

新引进的一批重要实验仪器

04/21/23 14

电流密度试验台

比电阻测试台电子织物强力仪

自动烟尘测试仪

BEH高效节能型电除尘器

气流

常规大电场 机电多复式双区电场

龙净环保已经掌握的一批先进的污染物控制技术

多项新技术的黄金组合：1 、应用新型双区技术2 、应用高频电源3 、开发节能型电晕线4 、应用功率控制振打技术5 、应用机电一体化技术。高效率、低能耗、低投资的新型电除尘设备。

机电多复式双区电除尘技术特点

1 、阴阳极分小区布置、复式组合。

根据实际需要，可沿电场长度方向设置 2 ～3 组荷电与收尘小区并呈复式交错布置。

2 、高压供电双区分开、复式供电，收尘区 80KV供电 .

机电多复式双区电场极配形式布置示意图

阴极辅助收尘电极

阳极收尘极

阴极放电极

荷电区 1

收尘区 1

荷电区 2

收尘区 2

新型双区电除尘器

湿式电除尘器

湿式电除尘器基本结构

湿式电除尘器结构与常规电除尘器结构基本类似，所不同的是湿式电除尘器取消了传统的振打清灰方式，而用一套喷淋系统取代振打系统用以清灰，以此达到更高的收尘效率、脱除

SO3 、 PM2.5 等污染物的

目的。

在湿法脱硫后增加 WESP 或在 WFGD 设备基础上组合WESP ，可以实现湿法脱硫、高效除尘一体化，就可以实现超低排放（ 10mg/m3 以下）、大幅减少 PM2.5 排放、SO3 酸雾排放和汞、砷、硒等重金属的排放，减轻因微粒排放和酸雾对人体造成的危害，提高大气能见度，可以满足将来高标准排放要求。

湿式电除尘器与脱硫设备的组合应用

龙净湿式电除尘器研究应用情况

自主设计制造了国内首台的湿式电除尘器实验台，并开展了水膜形成实验等研究。

通过湿式电除尘器实验台可以进行

各种喷嘴比较、喷嘴布置、极板上中

下各处水膜分布均匀性等关键技术参

数的研究。

湿式电除尘实验台

2023/4/21

2011 年 9 月取得福建上杭瑞翔纸业 20t/h 循环流化床锅炉湿式电除尘器项目。2011 年 12 月首台湿式电除尘器作用中试产品安装于上杭瑞翔纸业20t/h 循环流化床锅炉麻石除尘脱硫设备后作为终端处理。

目前，龙净已经确定湿式电除尘器项目为公司“十二五”重点项目，大型火电机组湿式电除尘器示范工程项目已经启动。

湿式电除尘器中试

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LSC余热利用节能高效除尘器：降煤耗，提高除尘效率

LSCLSC 烟气余热利用节烟气余热利用节能装置能装置

换热器透视图

换热器透视图

汽机低加前级冷凝水与热烟气热交换，减小低加系统的抽汽量。烟气温度由 120℃ ～ 160℃ 下降到 85℃ ～ 110℃ 左右。

高技术绿色电源节能高效新产品：高频电源

1 、高频电源为电除尘新一代绿色电源，效率与功率因数均大于 0.9，运行节能 20%。

2 、工作在电除尘第一电场，可以提高电压 15%,电流提高一倍。 3 、工作在间歇脉冲供电方式，可以提高对高比电阻的除尘效率。

高频电源

FE型电袋复合除尘器把静电除尘、过滤除尘、粉尘凝聚几种机理结合，形成一种新的除尘机理。

低排放、低阻力、低能耗、高可靠、 少维护。

13 项专利技术，国家重点新 产品、福建省优秀新产品一 等奖。

龙净环保：电袋复合除尘器 国家标准制订单位。

电袋复合除尘器

截止 2011 年底，龙净国内火电机组配套电袋除尘器 300MW 等级 97台、 600MW 等级 31 台、 1000MW 等级 2 台，市场占有率超过60% 。

世界最大的河南新密电厂 2×1000MW机组电袋除尘器已经投运。

世界首台成功投运的华电新乡宝山电厂 66 万 KW 机组电袋除尘器

龙净通过全球独家转让美国能源与环境研究中心（ EERC ）嵌入式电袋（ AHPC ）专利技术，已成为全球唯一一家同时掌握常规复合电袋和美国嵌入式电袋两种技术的厂家。EERC嵌入式电袋（ AHPC ）技术对 0.01-50 µm

粒径范围内的颗粒物具有高达 99.999% 的捕集效率。

龙净环保考察美国 EERC 美国 EERC 在龙净培训

嵌入式电袋复合除尘技术原理

滤袋嵌入到两收尘孔板之间，在孔板外围放置放电电极构成的外电除尘区和内袋除尘区的除尘过程 。

嵌入式电袋复合除尘技术 2.5MW 试验原理图

2723/4/21

龙净开发的新一代的电袋复合除尘器技术创新点：

1 、增加凝并电场加强对细粉尘的凝并2 、强化荷电电场对粉尘的荷电效果3 、应用美国 EERC嵌入式电袋结构强化荷电粉尘捕集4 、研究对细粉尘过滤效果更好的特殊滤料

通过以上技术组合的多重作用大大加强对 PM2.5微细粉尘的控制，达到极低浓度的排放效果

湿法脱硫（ Wet FGD）技术 典型工程：1.华能福州电厂一、二期燃煤机组烟气脱硫改造工程项目2.江苏利港电厂四期2× 600MW机组烟气脱硫工程3.江苏利港电力有限公司一期2× 350MW机组湿法烟气脱硫改造工程4.华电望亭发电厂改建工程 2× 660MW超超临界机组湿法烟气脱硫工程5.华润徐州彭城发电厂三期 2× 1000MW超临界燃煤发电机组湿法烟气脱硫工程

工艺示意图

湿法脱硫

大型机组烟气循环流化床干法脱硫装置

在世界上率先突破 660MW机组干法脱硫技术应用，并在钢铁烧结机、工业窑炉等领域取得应用突破，应用业绩在国内乃至国际上位居首位。

工艺简单可靠。

占地小

干的脱硫产物（灰渣）

脱 硫效率 最 高 可 达99%

完全脱出 SO3

无需烟气再热

适用范围广

对锅炉负荷没有要求

干法脱硫

国家 863 计划项目：干法脱硫在电力行业大型化应用

华能山西榆社二期2×300MW脱硫工程榆社电厂 300MW干法脱硫项目世界首台

邯峰电厂 660MW干法脱硫项目世界首台

烟气脱硝技术

福州可门电厂、石狮鸿山电厂、广东珠江电厂、陕西有色榆林铝煤合金项目、大唐清苑热电厂 15台燃煤电站 SCR烟气脱硝 EPC总包合同，配套总装机容量 5850MW。

烟气脱硝

FR低压回转脉冲袋式除尘器引进消化吸收创新德国环保热力公司（原鲁奇公司）全套技术

采用低压回旋臂反吹风脉冲清灰技术

适用于大型电站锅炉及钢铁冶金、建材、粮食、化工等行业的除尘

除尘效率达 99.99%以上。

喷吹压力低、能量消耗低、占地面积小。

布袋除尘器

电除尘烟气调质技术 高粉尘比电阻显著影响电除尘器效率，烟气调质是克服高比电阻的有效方法。燃煤锅炉电除尘器应用最广的是三氧化硫调质烟气调质技术。

SO3烟气调质系统工程图片

SO3烟气调质系统工艺流程图

烟气调质

先进的“烟气治理岛”系统技术

第三部分第三部分

“烟气治理岛”提出的必要性

从整个电厂的角度来考虑燃煤烟气所带来的运行和环境问题；

不是新的概念，但是却非常复杂； 提出集成控制的主要驱动力：

解决烟气治理所带来的机组运行问题； 解决治理设备相互负面影响问题； 系统优化降低投资； 有可能提高运行和环境效益； 满足现有的环境法规的要求； 满足今后更加严格的环境法规的要求。

传统的烟气污染物治理模式

传统的控制技术模式是针对各种污染物设计各自的控制技术，各自为战。

脱硫装置除尘装置

脱硝装置 除汞装置

锅炉煤粉

传统的烟气污染物控制模式孤立模式

孤立模式忽略了两个基本事实：

烟气中单一污染物治理可能对其他设备运行带来负面影响

单一的污染物控制技术，除了能够有效脱除主要的对象污染物之外，还可能具备能够对脱除其他类型的污染物做出贡献的潜力，即各种控制技术之间存在协同能力

孤立模式当中各项控制技术，从设计、现场安装到运行难以比较好的配合，使得整个末端污染物控制系统庞大复杂，无法做到最优化

孤立模式已经不适合时代的要求，需要提出更好的方案！孤立模式已经不适合时代的要求，需要提出更好的方案！

电厂运行问题 空预器

• 沾污• 腐蚀• 传热受限

风机、烟道和烟囱• 腐蚀• 风机电耗增加

电厂 APC的问题 SCR

•失效• SO2/SO3•堵塞

ESP• 粉尘比电阻•腐蚀

布袋• 布袋堵塞• 布袋损坏

烟气脱硫•氯离子对材料腐蚀•石膏冲洗水过量

烟气治理可能带来的问题

主要污染物治理设备的相互作用与影响

今后我国燃煤电厂烟气污染物治理，重点将增加 SCR 烟气脱硝技术和汞协同治理技术。在这样一个硫、氮、尘、汞必须协同治理的基本现实面前，几种主要污染物治理设备运行的相互作用和影响应该引起我们的高度重视： 1 ） SCR烟气脱硝对电除尘器的影响 2 ） SCR烟气脱硝对 FGD脱硫系统下游设备的影响 3 ）除尘器性能对湿法 FGD设备及其副产物的影响 4 ） SCR脱硝装置对汞排放的影响 5 ）除尘装置汞脱除的机理和作用 6 ）湿法脱硫装置汞脱除的作用 7 ）循环流化床干法脱硫对汞的脱除作用 8 ）湿式电除尘器对多污染物治理的特殊作用

龙净环保烟气治理岛总框架

以单项技术为基础，挖掘协同潜力，追求系统设计

石灰石膏湿法脱硫

电袋复合除尘器

电除尘器 烟气调质

浓相正压气力输送系统

脱硝装置 干式排渣系统

循环流化床干法脱硫

布袋除尘器

除尘电控

物料输送系统

脱硫脱硝系统

除尘系统

烟气治理岛烟气治理岛

管式皮带输送系统

在总结多年的烟气污染物控制技术的基础上，深入研究各污染物相互影响机理和多种污染物控制技术的协同效应的基础上，根据项目的特定条件，提出综合多种污染控制的协同治理方案。

锅炉煤粉

协同模式

“烟气治理岛”协同治理模式

从炉膛出口到烟囱进口之间为整体

“烟气治理岛”的协同治理模式

循环流化床干法烟气脱硫脱硝脱汞除尘一体化工艺装备

循环流化床干法脱硫系统能协同脱除烟气中多组分污染

物， HCl 、 HF 、 SO3 可达到 95% 以上的脱除率，对 Pb

、 Cd 等重金属具有 99% 以上脱除率，对 Hg 具有 80% 以上脱除率，采用干法脱硫系统配套布袋或电袋除尘器可以高效捕集烟气中的 PM2.5；

脱硝：利用强氧化性添加剂的催化氧化性能，使烟气中 NO转

化为 NO2，在吸收塔内添加吸收剂 Ca(OH)2有效捕获 NO。

燃煤电厂多污染物一体化治理技术举例

燃煤电厂多污染物协同治理主要技术工艺路线的探讨

燃煤电厂多污染物协同治理根据不同的条件可能会有不同的技术工艺路线和方案。但根据我国燃煤电厂烟气治理设备现状，国际国内烟气治理新技术研究开发状况，结合我国不同区域经济、资源、环境条件，考虑我国燃煤锅炉条件和烟尘成分等等因素，比较符合我国国情的燃煤电厂多污染物协同治理主要技术工艺路线和方案可能有以下几种（但不限于这几种）：

1 ）在我国东部地区的新建电厂，主要应以 SCR烟气脱硝、电除尘或电袋除尘、湿法脱硫装置为主要设备，同时灵活选择除尘或脱硫协同脱汞方案的多污染物协同治理工艺技术路线。 2 ）在西部地区缺水且燃煤含硫低于 1%的区域，可选择应用以循环流化床干法除尘脱硫脱汞一体化为核心的多污染物治理工艺技术路线，结合锅炉低氮燃烧以及 SNCR 或 SCR烟气脱硝技术，实现节能、节水、多污染物综合治理的目标。 3 ）在已经建设湿法脱硫、高效除尘器的电厂，应该具体项目具体分析，在增加 SCR烟气脱硝、除尘器改造、脱硫系统增容（或增加一套干法，实现干、湿法脱硫级联的灵活方式），协同脱汞等技术方面统筹考虑，因地制宜、因煤制宜，选择一个最适合特定项目的多污染物协同治理工艺技术方案。 4 ）在我国东部发达地区和重点地区，在排放要求很高的情况下（如：控制 SO3 、 PM2.5 ），可以考虑采用更先进的技术方案，比如采用湿法脱硫与湿式电除尘器一体化方案。

燃煤电厂多污染物协同治理主要技术工艺路线的选择

满足新排放标准技术方案的比较与选择举例

传统的改造思维：增容提效或更换设备

新思维：应用余热利用、降温提高除尘器效率

新方案：增加湿式电除尘器，解决排放、 PM2.5和 SO3

问题

脱硫装置除尘装置

脱硝装置锅炉

煤粉

循环流化床锅炉 SO2减排举例： CFBB + LJD-FGD

1 、 CFB 锅炉（炉内脱硫）和 LJD-FGD （烟气脱硫）两级脱硫 ，效果更佳；

2 、充分利用锅炉飞灰的 CaO 作为脱硫剂 ，运行成本低；

3 、利用 CFB 脱硫塔将 CaO活化生成 Ca(OH)2, 可不设消化装置，减少投资；

4 、脱硫副产物对环境无污染。

干法脱硫除尘一体化对 PM2.5治理

通过多年研究，发现采用干法脱硫系统配套布袋除尘器可以高效治理烟气中的 PM2.5 ，可以作为减缓和解决灰霾天气的有效技术之一。

通过对电厂、烧结机烟气中 PM10 及 PM2.5 的研究，利用流化床的凝并作用和布袋除尘器，可以实现 95% 以上的 PM2.5 一次颗粒脱除效果。若布袋除尘器进行配置调整，可使 PM2.5 一次颗粒达到 99% 的效率。

龙净环保烟气治理岛优势

项目实施方面

1.按烟气治理岛的概念对各污染物治理工艺进行一体化、协调的设计，可以降低系统的复杂性、减少各个治理子系统之间的不利影响，充分发挥相互之间的协同控制作用，从而降低污染治理的投资和运行费用，最终降低污染物的控制成本；

2.烟气治理岛在施工过程中可以合理安排并缩短总体工期，减少重复作业。在新建电厂施工过程中，可以缩小施工作业区，在现有电厂的烟气治理改造工程中可以缩短主机的停运次数和时间；

3.由一个承包方来实施“烟气岛”项目，并对整个工程的最终性能负责，可以做到责任明确，避免因上下游工艺之间的相互影响，不能达到节能要求或排放标准而相互扯皮。

龙净环保烟气治理岛优势

运行和维护方面

1. 各个污染物治理工艺的控制和调整得到统一的协调，从整体的角度来规划操作工艺，因此在控制过程中能达到性能最优化、能耗和物料消耗最低化，从而节约运行费用；

2. 统一设计、施工和安装的系统，可以达到备品备件统一、维修周期协调的要求，因此可以降低维护费用。

“十二五”期间龙净环保发展总的奋斗目标：

“打造国际一流的创新型环保工程总包产业集群”

为客户提供先进的“烟气治理岛”工程总包就是我们的期望

敬请各位领导、专家批评指正 谢谢！