新环保标准的实施对新建火电厂工程设计影响分析.pdf

新环保标准的实施对新建 火电厂工程设计影响分析 杨建祥 中国电力工程顾 问集团公司，北京1 0 0 0 1 1 摘要本文根据环境保护部新 发布 的 火 电厂大气污染物排放标准 G B1 3 2 2 3 - 2 0 1 1 ，结合9 个新建燃煤电厂 项 目，从除尘、脱硫、脱硝 、脱汞四个方 面进行 了分析，提 出了适用新标准的治理措施工艺方案，并分析 了 采用上述治理措施方案所需增加的投 资和运行 费。 关键词排放标准；烟 气治理措施；分析。 中图分类号T M6 2 1 文献标志码 B文章编号 1 6 7 1 9 9 1 3 2 0 1 1 0 6 0 0 4 8 0 3 An a l y s i s o n I n flu e n c e o f Ne w En v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n S t a n d a r d I mp l e me n t a ti o n o n E n g i n e e r i n g De s i g n o f Ne w Bu i l d i n g T h e r ma l P o we r P l a n t YANG J i a n x i a ng C h i n a P o we r E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g G r o u p C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o“ t h e e mi s s i o n s t a n d a r d o f a i r p o l l u t a n t f o r t h e r ma l p o we r p l a n t s ’ ’ t h a t wi l l b e i s s u e d b y mi n i s t r y o f e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n o f P R Ch i n a ， t h i s p a p e r p r o p o s e s t h e f l u e g a s t r e a t me n t p r o c e s s p r o g r a m t h a t r e mo v e t h e d u s t ， s u l f u r d i o x i d e ， n i t r o g e n d i o x i d e a n d me r c u r y o n 9 n e w t h e r ma l p o we r p l a n t ． Th e p a p e r a n a l y s i s t h e i n c r e a s e d i n v e s t me n t a n d o p e r a t i o n c o s t a b o u t t h e fl u e g a s t r e a t me n t p r o c e s s p r o g r a m c a u s e d b y t h e e mi s s i o n s t a n d a r d ． K e y WO r ds e mi s s i o n s t a n d a r d ； fl u e g a s t r e a t me n t ；n a l y s i s ． 1新标准的主要内容 1 ． I新标准的主要 内容 新发布的 火电厂大气污染物排放标准 f G B1 3 2 2 3 2 0 1 l 1 对于新建和现有火电厂均提出了 新的要求，本文只分析新建燃煤发电锅炉执行新 标准的内容，其它部分限于片幅不进行分析。 2 0 1 1 年7 月2 9 日，环境保护部以 关于发布 等两项国家污染物排 放标准的公告 2 0 1 1 年第5 7 号公告 发布了 火电 厂大气污染物排放标准 G B1 3 2 2 3 - 2 0 1 1 。 火电 厂大气污染物排放标准 GB 1 3 2 2 3 2 0 1 1 对于新 建燃煤发电锅炉的要求如下在非重点地区， 烟尘排放 限值3 0 mg ／ Nm ，位 于广西壮 族 自治 区、重庆市 、四川省和贵州省 的新建火力发 电 锅炉二氧化硫执行2 0 0 mg ／ Nm ，其他省区的二 氧化硫排放限值为1 0 0 mg ／ Nm ，燃用无烟煤的 火力发 电锅炉氮氧化物 以NO 计 执行2 0 0 mg ／ Nm 限值 ，燃用 其他煤质的锅炉氮氧化物排放 限值为1 0 0 mg ／ Nm ，汞及其化合物排放 限值为 0 ． 0 3 I T I g ／ Nm ；在重 点地 区 ，烟 尘 排放 限值 2 0 mg ／ Nm。 ，二氧 化硫排 放限值5 0 mg ／ Nm ，氮 氧化物排放限值1 O O mg ／ N m ，汞及其化合物排 放 限值0 ． 0 3 mg ／ Nm 。 收稿日期2 0 1 1 1 0 1 2 作者简介；杨建祥 1 9 6 5 一 ，男，江苏张家港人，教授级高级工程师，从事火电厂环境保护工作。 48 ． 2 0 1 1 g 1 2 N第 6 期 |● h卿I 几 L 由 jJ 盘亡 工 r佃 世订 斗立亡z 击 、 I ， c ]广 T辋 几 上 曰，n 八士 [ ⋯一 一 火 电 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准 G B1 3 2 2 3 2 0 1 1 以下通称为新标准。 1 ．2新 、老标准的差距 2 0 0 4 年1 月1 日起实施的 火电厂大气污染物 排放标准 G B1 3 2 2 3 2 0 0 3 下简称为老标准 。 新标准与老标准在排放限值上的对 比见下表1 。 表1新标准与老标准在排放限值上的对比 单位m g ／ N m 2对工程设计方案的影响分析 2 ． 1除尘方面 为了有利于分析研究，现结合9 个火 电项 目 实例分析新标准对 除尘效率方面要求 。除安徽 某项 目采用循环流化床锅炉脱硫外，其他8 个火 电项 目均在除尘器后配置了石灰石一 石膏湿法脱 硫装置 ，湿法脱硫装置具有5 0 ％的除尘效果。 因此，按照新标准要求，上述9 个火 电项 目除尘 效率分析结果见表2 。 表2新标准对9 个火电项目除尘效率的要求 ■ 疆 戤 玎 _■ 一瞬翻 } 疆I I j ■_ l 5 啊 ■啊 l 蛋a 曩 -- | 穗 ■Ⅱ _ I i _ - i 娜 ■Ⅱ邪 i 殂_ ■E 霍 圈■ 河北A项 目 1 0 6 9 8 4 0 9 9 6 3 内蒙A项 目 3 7 9 0 2 6 0 9 9 8 4 上海某项 目 1 4 4 5 5 4 0 9 9 7 2 内蒙B 项目 4 9 4 6 8 6 0 9 9 8 8 云南某项 目 2 2 0 4 7 6 0 9 9 ．7 3 重庆某项 目 3 6 7 8 2 6 0 9 9 ．8 4 贵州某项 目 3 1 4 2 0 6 0 9 9 ．8 1 河北B 项目 9 4 5 3 4 0 9 9 ． 5 7 安徽某项 目 5 9 5 5 9 3 0 9 9 9 5 C F B 由表2 可见，上述9 个火 电项 目的除尘措施 可 分成3 类 ，第1 类为除尘效率小于9 9 ． 7 ％，如 河北A项 目、河北B 项 目，采用 四电场静 电除 尘器就可 满足环保要求 ；第2 类 为除尘 效率 为 9 9 ． 7 ％9 9 ． 8 4 ％且烟气特性对于 电除尘器适用 性较好的项 目，如上海某项 目、云南某项 目、 重庆某项 目、贵州某项 目，采用五 电场静 电除 尘器即可满足环保要求；第3 类为除尘效率大于 9 9 ． 8 4 ％或烟气特性对于电除尘器适用性较差的 项 目，如 内蒙A项 目、内蒙B项 目、安徽某项 目 C F B，应采用布袋除尘器。 与老标准相 比，实施新标准后，电除尘器 由四电场变为五 电场，对于2 1 0 0 0 MW机组， 增加静态投 资约 1 3 0 0 万元 由四电场静电除尘 器改为布袋除尘器，投资基本不变。 上述除尘器选型所发生的变化，对于上网 电价基本无影响。 2 ． 2脱硫方面 为了有利于分析研究，现结合9 个火电项 目 实例分析新标准对脱硫效率方面要求 。按照新 标准要求，上述9 个火电项 目除尘效率分析结果 见表3 。 表3新标准对9 个火电项目脱硫效率的要求 I i 酗 I I 嘲● “ 嘎 嘎■ ■脚 I 陆 ● 疆 l 量a 曩 ■j 糟 绷矶q瞄啊瞳● 一覆 刺 两 弘 ● Ⅱ圈■ 硼 ■ 硼_ 河北A项 目 1 4 0 4 5 0 9 6 ． 4 内蒙A项 目 1 2 0 1 l O 0 9 1 ． 7 上海某项 目 8 6 0 5 0 9 4 ． 2 内蒙B 项 目 1 2 0 6 l 0 O 9 1 ． 7 云南某项 目 2 4 5 2 l O 0 9 5 ． 9 重庆某项 目 9 0 1 2 2 0 0 9 7 ． 8 贵州某项 目 4 7 1 2 2 0 0 9 5 ． 8 河 北 B 项 目 l 3 6 5 5 0 9 6 ．3{ 安 徽 某 项 目 2 2 0 1 0 0 5 4 5 J C F B 由表3 可见，除 了燃用高硫 煤的重庆某项 目采用湿法脱硫装置脱硫 效率需提高到9 8 ％才 能达标 以外 ，其它项 目均采用湿法脱硫装置脱 硫效率提高到9 7 ％就可达标 ；另外采用循环流 化床锅炉项 目仅靠循环流化床一级脱硫难于达 标 ，需采取二级脱硫 。 执行老标准时，脱硫效率达到9 5 ％即可达 标 。执行新标准后 ，脱硫 效率需提高N9 7 ％或 9 8 ％才 能达 标 。 对于湿法石灰石． 石膏脱硫装置，以某工程 为例 ，当脱硫 效率为9 5 ％时，脱硫 吸收塔的最 小液气 比设计值为2 0 L ／ m ，采用4 层喷淋层 ；当 脱硫效率提 高到9 7 ％时，脱硫吸收塔 的最小液 气 比设计值 为2 3 ． 4 L ／ m ，需增加1 层喷淋层 ，同 时氧化空气量要依据脱除的二氧化硫摩尔数相 应 地加 大 。 对于脱硫效率提 高到9 8 ％时，可采用两个 吸收塔 串联运行方式，或者可考虑采用在吸收 浆液中增加添加剂方式。 对于大多数项 目，脱硫效率 由9 5 ％提高到 9 7 ％，即可满足新标准的要求，工程措施上只需 2 0 l 1 年1 2 月第 6 期 ．49 在现有吸收塔基础上增加一层喷淋层和一套石灰 石浆液循环泵，对于2 6 0 0 MW机组，投资将增 加约4 3 9 万元，对于上网电价基本没有影响。 2 ． 3脱硝方面 为了有利于分析研究，现结合8 个火电项 目 实例分析新标准对脱硝效率方面要求 。按照新 标准要求，上述8 个火电项 目脱硝效率分析结果 见表4 。 表4新标准对8 个火电项目脱硝效率的要求 _ j 昀蹦翻 I l j Ⅱ量 雹 啪●j 慵 目 钢疆旧躁唧 哪 馐I ■ 髓 ■I 巫 _I l 明 阻● I l 舟 ■呵田暇婀疆 河北A 项 目 4 5 0 1 O 0 7 8 内蒙A 项 目 4 0 0 1 0 0 7 5 l内蒙B 项 目 4 5 0 1 O 0 7 8 云南某项 目 1 0 0 0 2 0 0 8 0 重庆某项 目 1 1 O 0 2 0 0 8 2 贵州某项 目 1 0 0 0 2 0 0 8 0 河J lS B 项 目 3 5 0 1 0 0 7 1 安徽某项 目 2 4 5 1 O 0 5 9 C F B 由表4 可见 ，对于煤粉炉项 目，需采用脱 硝效率在7 1 ％8 2 ％之间的烟气脱硝装置才能达 标；对于循环流化床锅炉 ，仅靠炉 内低氮燃烧 难于达标，需增加脱硝装置才能达标。 要使脱硝效率达到7 1 ％～8 2 ％之 间，只能 选择S C R工艺烟气脱硝装置，其催化剂布置方 式可采用2 1 层或3 1 层 。催化剂的体积应按照 脱硝效率 、催化剂的活性和种类 、烟气温度和 含尘量等因素合理确定。 在执行老标准时，燃煤 电厂不需安装烟气 脱硝装置，只需预留脱硝位置。 执行新标准后，燃煤电厂需同步建设烟气 脱硝装置 ，以新建S C R 工艺烟气脱硝装置、2 1 层催化剂布置方式为例 ，当采用液氨为还原剂 时，2 1 0 0 0 MW机组将增加投资约1 ． 4 亿元、电 价增加约1 2 ． 2 3 元／ MWh ，当采用尿素为还原剂 时，2 1 0 0 0 MW机组将增加投资约1 ． 9 8 亿元、 电价增加约1 3 ． 8 5 元／ MWh 。 如 以新建S C RZ艺烟气脱硝装置、3 I 层催 化剂布置方式为例，当采用液氨为还原剂时 ， 2 1 0 0 0 MW机组将增加投资约 1 ． 6 6 亿元 、电 价增加约1 8 ． 4 7 元／ MWh ，当采用尿素为还原剂 时，2 1 0 0 0 MW机组将增加投资约2 ． 3 4 亿元、 电价增加约2 0 ． 9 2 元／ Mwh 。 5 0 ． 2 0 1 1 g l 2 g J 第 6 期 2 ．4脱 汞方面 在煤 中 的汞经 过燃烧 后烟气 中的汞主要 有3 种形态 气态单质汞Hg 0 g 、气态二价汞 Hg g 和固态颗粒汞Hg p 。其中，气态单质汞 Hg 0 g 占主要存在形式 ，有关研究表明，在锅 炉烟气 出口处8 6 ％的气态汞为Hg 0 g 。 烟气脱汞关键是H g 0 的脱除，由于Hg 0 难溶 于水，所 以一般的化学脱汞技术都需要把Hg 0 催化氧化为能溶于水 的Hg 2 ，然后再做进一步 处理 。 固态颗粒汞Hg p 容易被除尘装置去除。 气态二价汞Hg g 易溶于水 ，湿法脱硫时 可去除。 研 究结果表 明，电厂S C R脱硝装置可以将 7 0 ％8 0 ％的单质汞氧化成气态二价汞，再利用湿 法脱硫吸收塔将气态二价汞溶于水，将其去除。 相关研究结果表明，全国煤炭中汞含量为 0 ． 2 0 mg ／ k g 。如不考虑脱汞效果，燃煤烟气中汞 及其化合物浓度约为0 ． 0 2 mg ／ Nm ，低于新标准 所规定的限值0 ． 0 3 mg ／ Nm 。再加上电厂S C R 脱 硝装置和湿法脱硫装置的脱汞效果，燃煤 电厂 烟气 中汞及其化合物浓度将远低于新标准所规 定的限值0 ． 0 3 mg ／ Nm 。因此 ，新建燃煤机组在 利用S C R 脱硝装置和湿法脱硫装置 的脱汞效果 后就可达标 ，不需新增脱汞装置。 3结论 1 根据新标准 的要求 ，新建燃煤电厂在除 尘 、脱硫 、脱硝措施方面需提高标准 ，提高标 准 的内容一般为采用五电场静 电除尘器或布袋 除尘器、湿法石灰石一 石膏脱硫装置的吸收塔 在现有的4 层喷淋层基础上增加1 层喷淋层、新 增选择性催化还原工艺 S C R 烟气脱硝装置。 2 根据新标准的要求 ，新建燃煤 电厂在除 尘、脱硫、脱硝措施方面要提高标准，将增加电 厂的一次性投资和运行费，经初步测算，实施新 标准后电价将增7 J n 2 ．2 3 元 ， h ～2 0 ． 9 2 元／ Mwh 。 参考文献 [ 1 ] 中国电力工程顾问集团公司． 火 电厂大气污染 物排放标准 6R1 3 2 2 3 2 0 XX 报批稿 对工程实 施运行研究报告[ R 】 ．北京中国电力工程顾问集 团公司 ，2 0 1 0 ． [ 2 ]毛吉献，王凡，等．燃煤烟气脱汞技术研究进展[ J ] ． 能源环境保护，2 0 1 0 ，2 4 2 ．