本書以我國燃煤發(fā)電行業(yè)超低排放的巨大貢獻(xiàn)為引導(dǎo),以存在的局部問題為導(dǎo)向,目標(biāo)是能夠進(jìn)一步完善超低排放技術(shù),以及提高環(huán)保設(shè)施運營與管理水平,系統(tǒng)優(yōu)化污染防治各環(huán)節(jié)。本書系統(tǒng)地對我國燃煤發(fā)電行業(yè)超低排放的政策發(fā)展與技術(shù)路線進(jìn)行了梳理,重點對我國燃煤發(fā)電超低排放以來發(fā)現(xiàn)的除塵實踐問題、脫硫?qū)嵺`問題、脫硝實踐問題、固體廢棄物實踐問題以及環(huán)境影響評價實踐問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,并提出了相應(yīng)的措施。書中內(nèi)容能夠為政府決策、環(huán)境管理、電廠實踐等提供一定的技術(shù)與政策參考。
由于電力行業(yè)自身發(fā)展較快,燃煤電廠超低排放則發(fā)展更快,在煤電行業(yè)超低排放取得巨大成功的同時,也出現(xiàn)了一些局部性的問題。本書沒有針對普遍教科書中均有的傳統(tǒng)大氣污染控制技術(shù)進(jìn)行論述,也沒有微觀地對超低排放新技術(shù)自身進(jìn)行分析,而是較為扼要地闡述了燃煤電廠超低排放技術(shù)路線,之后以問題為導(dǎo)向,以解決問題的建議為紐帶,重點并全面透析燃煤電廠超低排放運行過程中存在的問題以及如何進(jìn)一步優(yōu)化,同時希望能夠為其余行業(yè)下一步超低排放的實施提供參考。
2013年9月10日,國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》(國發(fā)[2013]37號),根據(jù)《大氣污染防治行動計劃》,個別特大城市禁止建設(shè)燃煤電廠,由此存在面臨天然氣資源缺乏和電力短缺的雙重矛盾。對此2012年“新建的燃煤電廠達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組的大氣污染物排放值是否可以建設(shè)”的問題被提出來,進(jìn)而有電力企業(yè)在現(xiàn)有煤電機(jī)組上進(jìn)行了有益嘗試。2013年年初濕式電除塵器(WESP)在我國300兆瓦煤電機(jī)組煙氣凈化改造工程中正式投運,除常規(guī)的煙塵、二氧化硫和氮氧化物外,對細(xì)顆粒物、霧滴、三氧化硫、汞及其化合物等均有很好的去除效果。
從政策層面而言,2014年6月國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2104-2020年)》中首次提出:新建燃煤發(fā)電機(jī)組污染物排放接近燃?xì)鈾C(jī)組排放水平。由此拉開了我國燃煤電廠超低排放的序幕。2015 年 12 月,環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)改委等出臺了燃煤電廠在 2020 年前全面完成超低排放改造的具體方案。
從實踐層面而言,2014年6月,神華國華舟山電廠成為我國歷史上第一個新建類的超低排放燃煤電廠;2014年7月,浙江浙能嘉華發(fā)電廠成為我國歷史上第一個改造類的超低排放燃煤電廠,由此我國正式拉開了燃煤電廠超低排放的序幕。截至2018年三季度末,我國煤電機(jī)組累計完成超低排放改造7億千瓦以上,提前超額完成5.8億千瓦的總量改造目標(biāo),加上新建的超低排放煤電機(jī)組,我國達(dá)到超低排放限值煤電機(jī)組已達(dá)7.5億千瓦以上,占全部煤電機(jī)組75%以上,為我國節(jié)能減排作出了巨大貢獻(xiàn)。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布信息,截至2018年年底,全國達(dá)到超低排放限值的煤電機(jī)組達(dá)8.1億千瓦,占全國煤電機(jī)組總裝機(jī)容量約80%。隨著電力行業(yè)節(jié)能減排的成功實踐,全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造上升為一項重要的國家專項行動。
從技術(shù)層面而言,在國家超低排放政策的大力推動下,電力環(huán)?萍既〉昧艘幌盗兄卮笸黄。除塵領(lǐng)域開發(fā)出低低溫電除塵、旋轉(zhuǎn)電極電除塵、高頻電源、脈沖電源等電除塵新技術(shù),以及超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù);脫硫領(lǐng)域開發(fā)出旋匯耦合脫硫除塵一體化、雙pH值循環(huán)技術(shù)(單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)、單塔雙區(qū)等)、湍流管柵、沸騰泡沫的等新技術(shù);脫硝領(lǐng)域開發(fā)出功能新型催化劑、全截面多點測量方法、流場均布等技術(shù)。
但是,我們需要客觀地、實事求是地分析任何一件事情。由于電力行業(yè)自身發(fā)展較快,燃煤電廠超低排放則發(fā)展更快,在煤電行業(yè)超低排放取得巨大成功的同時,也出現(xiàn)了一些局部性的問題,但是目前還沒有發(fā)現(xiàn)分析與研究煤電超低排放存在問題的系統(tǒng)性成果。所以本著作以成就貢獻(xiàn)為引導(dǎo),以局部問題為導(dǎo)向,以科學(xué)實踐為方法,以創(chuàng)新優(yōu)化為視角,盡量體現(xiàn)煤電行業(yè)最新成果,聚焦于快速發(fā)展所帶來的巨大成就的同時,更是冷靜地分析在快速發(fā)展中所共生的問題。著作沒有針對普遍教科書中均有的傳統(tǒng)大氣污染控制技術(shù)進(jìn)行論述,也沒有微觀地對超低排放新技術(shù)自身進(jìn)行分析,而是較為扼要地闡述了燃煤電廠超低排放技術(shù)路線,之后以問題為導(dǎo)向,以解決問題的建議為紐帶,重點并全面透析燃煤電廠超低排放運行過程中存在的問題以及如何進(jìn)一步優(yōu)化,同時希望能夠為其余行業(yè)下一步超低排放的實施提供參考。
本著作以燃煤電廠超低排放的貢獻(xiàn)與存在的問題為重點,在科學(xué)實踐的基礎(chǔ)上,對我國燃煤發(fā)電超低排放以來發(fā)現(xiàn)的除塵實踐問題、脫硫?qū)嵺`問題、脫硝實踐問題、固體廢棄物實踐問題以及環(huán)境影響評價實踐問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,并提出了相應(yīng)的對策措施。著作內(nèi)容覆蓋廢氣、固體廢物等污染物治理,對火電廠超低排放運行過程中并行存在的局部問題進(jìn)行深度分析并提出有效建議。由于廢水處理的問題與燃煤電廠超低排放沒有關(guān)系,所以本著作中沒有針對燃煤電廠廢水處理處置進(jìn)行分析。
本著作受國家重點研發(fā)計劃“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”重點專項2016年度項目《重點工業(yè)源大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)評估與制修訂關(guān)鍵技術(shù)方法體系研究》資助,由我院承擔(dān)項目的課題二《基于實測的火電廠大氣污染物排放規(guī)律研究與排放標(biāo)準(zhǔn)實施評估》(2016YFC0208102)。本書是在該課題研究過程中,對其中的部分成果進(jìn)行提煉形成。
本著作主要內(nèi)容包括我國電力發(fā)展及世界電力(第一章)、燃煤電廠超低排放提出與發(fā)展(第二章)、燃煤電廠超低排放技術(shù)路線及展望(第三章)、燃煤電廠超低排放性能評估(第四章)、燃煤電廠超低排放相關(guān)的環(huán)境影響評價問題(第五章)、燃煤電廠超低排放相關(guān)的除塵實踐問題(第六章)、燃煤電廠超低排放相關(guān)的脫硫?qū)嵺`問題(第七章)、燃煤電廠超低排放相關(guān)的脫硝實踐問題(第八章)、燃煤電廠超低排放相關(guān)的固體廢棄物實踐問題(第九章)。全書章節(jié)與內(nèi)容,由本人統(tǒng)籌擬定,由黃亞繼教授、陳奎續(xù)博士、張榮初總經(jīng)理、王鋒濤教授等共同主導(dǎo)完成。全書初稿完成后,由我牽頭進(jìn)行了認(rèn)真的修改與統(tǒng)稿。在本書編著過程中,莊柯博士、柏源博士、劉曉華高工為本著作提供了重要的素材,孫雪麗高工、徐靜馨博士后為后續(xù)校核與統(tǒng)稿發(fā)揮了重要作用,參加編制的還有張亞平、姚杰、喻樂蒙、曹含、任靈剛、楊碩、劉宇清、邵義然、岳修鵬、查健銳、羅健威等。
借此機(jī)會,向東南大學(xué)能源環(huán)境學(xué)院、福建龍凈環(huán)保股份有限公司、南京常榮聲學(xué)股份有限公司、潤電能源科學(xué)技術(shù)有限公司、江蘇省生態(tài)環(huán)境評估中心在本書編著和完成過程中給予的大力支持表示感謝!
由于作者水平的限制和編寫時間的倉促,同時,本書在編制過程中恰好經(jīng)過《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ 2.2-2018)代替2008版的過程,所以書中相關(guān)內(nèi)容存在錯誤及不妥之處在所難免,懇請讀者批評指正。
王圣,國電環(huán)境保護(hù)研究院總工程師,研究員高工程師,長期從事火力發(fā)電環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究與工程實踐,取得了豐富的研究成果;同時擔(dān)任電力行業(yè)環(huán)保標(biāo)委會秘書長、中國電機(jī)工程學(xué)會環(huán)保專委會秘書長等社會職務(wù)。
前言 4
第一章 我國電力發(fā)展及世界電力 1
1.1我國電力發(fā)展 1
1.1.1 電力裝機(jī)容量 1
1.1.2 發(fā)電量 2
1.1.3 電力結(jié)構(gòu) 3
1.2世界電力發(fā)展 7
1.2.1 裝機(jī)容量 7
1.2.2 發(fā)電量 8
1.2.3 電力結(jié)構(gòu) 8
1.2.4 電力區(qū)域分布 9
1.3我國電力發(fā)展與世界電力比較 9
1.3.1 電力高速度增長向高質(zhì)量發(fā)展過渡 10
1.3.2 非化石能源發(fā)電需要大力發(fā)展 10
1.3.3 人均用電量需要進(jìn)一步提高 10
1.4我國電力行業(yè)節(jié)能狀況 11
1.5我國電力行業(yè)大氣污染物及溫室氣體排放與控制 11
1.5.1 煙塵 11
1.5.2 二氧化硫 12
1.5.3 氮氧化物 13
1.5.4 溫室氣體 14
第二章 燃煤電廠超低排放提出與發(fā)展 17
2.1燃煤電廠超低排放概念 17
2.2燃煤電廠超低排放提出與相關(guān)政策要求 17
2.2.1 燃煤電廠超低排放提出 17
2.2.2 燃煤電廠超低排放主要政策要求 18
2.2.2.1 國家層面政策要求 18
2.2.2.2 地方層面政策要求 22
2.3燃煤電廠超低排放發(fā)展與特點分析 24
2.3.1 燃煤電廠超低排放發(fā)展 24
2.3.2 燃煤電廠超低排放特點分析 25
2.4燃煤電廠超低排放技術(shù)路線選擇的基本原則 28
第三章 燃煤電廠超低排放技術(shù)路線及展望 30
3.1燃煤電廠超低排放顆粒物控制技術(shù)路線 30
3.1.1 顆粒物超低排放技術(shù)路線選擇的方法 31
3.1.1.1 一次除塵技術(shù)選擇 31
3.1.1.2 二次除塵技術(shù)選擇 32
3.1.2 新建和現(xiàn)有機(jī)組顆粒物超低排放技術(shù)路線選擇 33
3.1.2.1 新建機(jī)組 34
3.1.2.2 現(xiàn)有機(jī)組 34
3.2燃煤電廠超低排放二氧化硫控制技術(shù)路線 35
3.2.1 二氧化硫超低排放技術(shù)選擇方法 35
3.2.2新建和現(xiàn)有機(jī)組二氧化硫超低排放技術(shù)選擇 38
3.2.2.1 新建機(jī)組 38
3.2.2.2 現(xiàn)有機(jī)組 38
3.3燃煤電廠超低排放氮氧化物控制技術(shù)路線 39
3.3.1 氮氧化物超低排放技術(shù)路線選擇方法 39
3.3.2新建和現(xiàn)有機(jī)組氮氧化物超低排放技術(shù)選擇 40
3.4燃煤電廠超低排放非傳統(tǒng)大氣污染物控制展望 41
3.4.1 燃煤電廠三氧化硫排放與控制 41
3.4.1.1 燃煤電廠三氧化硫的產(chǎn)生 41
3.4.1.2 燃煤電廠三氧化硫的危害 42
3.4.1.3 燃煤電廠三氧化硫的控制 42
3.4.2 燃煤電廠氨排放與控制 43
3.4.2.1 燃煤電廠氨的產(chǎn)生 43
3.4.2.2 燃煤電廠氨的危害 44
3.4.2.3 燃煤電廠氨的控制 45
3.4.3 燃煤電廠重金屬排放與控制 47
3.4.3.1 燃煤電廠重金屬的產(chǎn)生 48
3.4.3.2 燃煤電廠重金屬的危害 48
3.4.3.3 燃煤電廠重金屬的控制 48
3.4.4 燃煤電廠非傳統(tǒng)大氣污染物控制政策建議 49
3.5小結(jié) 50
第四章 燃煤電廠超低排放性能評估 51
4.1燃煤電廠超低排放穩(wěn)定性抽樣評估(2017年前) 51
4.1.1 測試對象概況 51
4.1.2 煙塵(顆粒物)排放濃度 52
4.1.3 二氧化硫排放濃度 54
4.1.4 氮氧化物排放濃度 55
4.1.5 汞及其化合物及其他因子排放濃度 56
4.1.6 CEMS誤差分析 56
4.1.7 小結(jié) 57
4.2燃煤電廠超低排放選擇性穩(wěn)定性評估(2017年后) 57
4.2.1 數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計指標(biāo) 57
4.2.2 小時濃度排放穩(wěn)定性及排放特征分析 59
4.2.2.1 三種污染物同時符合超低排放限值的時間比率 59
4.2.2.2 單項污染物符合超低排放限值的時間比率 60
4.2.3 月均濃度排放穩(wěn)定性及排放特征分析 62
4.2.4 月均績效排放特征分析 63
4.2.5 小結(jié) 65
第五章 燃煤電廠超低排放相關(guān)的環(huán)境影響評價問題 67
5.1政策與管理方面 67
5.1.1 超低排放限值尚缺乏法律效力 67
5.1.2 績效總量與超低排放下實際排放總量差異明顯 68
5.1.3 環(huán)境空氣影響預(yù)測有關(guān)基礎(chǔ)研究有待加強(qiáng) 69
5.1.4 超低排放亟需系統(tǒng)技術(shù)評估 69
5.2技術(shù)與預(yù)測方面 70
5.2.1排放量下降造成評價等級降低和評價范圍縮小后帶來的問題 70
5.2.2在環(huán)評中對污染治理技術(shù)路線可靠性進(jìn)行充分論證的難度較大 71
5.2.3單個電廠實施超低排放對環(huán)境質(zhì)量改善效果不明顯 73
5.2.4單個電廠實施超低排放后能耗有所增加 74
5.3相關(guān)政策與建議 74
第六章 燃煤電廠超低排放相關(guān)的除塵實踐問題 77
6.1 超低排放改造除塵技術(shù)路線選擇問題 77
6.1.1 問題及原因分析 77
6.1.2 對策措施 78
6.2超低排放改造后除塵設(shè)施性能測試及時性問題 79
6.2.1 問題及原因分析 79
6.2.2 對策措施 80
6.3超低排放改造后煙塵協(xié)同控制問題 80
6.3.1 問題及原因分析 81
6.3.2 對策措施 82
6.4超低排放改造后靜電除塵器由于結(jié)灰造成除塵效率降低 82
6.4.1 問題及原因分析 82
6.4.2 對策措施 83
6.4.2.1 靜電除塵器高聲強(qiáng)在線清灰、控垢 83
6.4.2.2 靜電除塵器離線清灰 85
6.5超低排放改造后濕式電除塵器超細(xì)顆粒物脫除難度加大 85
6.5.1 問題及原因分析 85
6.5.2 對策措施 85
6.5.2.1 聲波團(tuán)聚除塵技術(shù) 85
6.5.2.2 聲波團(tuán)聚技術(shù)脫白技術(shù) 87
6.6超低排放改造后煙塵濃度在線監(jiān)測問題 91
6.6.1 問題及原因分析 92
6.6.2 對策措施 92
6.7超低排放改造后設(shè)備運行管理問題 93
6.7.1 問題及原因分析 93
6.7.2 對策措施 94
第七章 燃煤電廠超低排放相關(guān)的脫硫?qū)嵺`問題 95
7.1超低排放改造后脫硫吸收塔噴淋層噴嘴堵塞問題 95
7.1.1 問題及原因分析 95
7.1.2 對策措施 96
7.2超低排放改造后脫硫吸收塔噴淋層結(jié)垢問題 97
7.2.1 問題及原因分析 97
7.2.2 對策措施 101
7.3超低排放改造后脫硫塔氧化風(fēng)管堵塞問題 102
7.3.1 問題及原因分析 102
7.3.2 對策措施 103
7.3.2.1 增強(qiáng)運行管理規(guī)范性 103
7.3.2.2 氧化風(fēng)管外部和內(nèi)部采用超聲波除垢設(shè)備 104
7.4超低排放改造后脫硫塔除霧器結(jié)垢問題 105
7.4.1 問題及原因分析 105
7.4.2 對策措施 106
7.5超低排放改造后脫硫塔溢流返漿和吸收塔漿液品質(zhì)下降問題 107
7.5.1 問題及原因分析 107
7.5.2 對策措施 109
7.6超低排放改造后脫硫塔氯離子高問題 110
7.6.1 問題及原因分析 110
7.6.2 對策措施 112
7.7超低排放改造后濕法脫硫?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境影響 113
7.7.1 問題及原因分析 113
7.7.2 對策措施 113
第八章 燃煤電廠超低排放相關(guān)的脫硝實踐問題 116
8.1脫硝設(shè)施入口氮氧化物濃度高的問題 116
8.1.1 問題及原因分析 116
8.1.2 對策措施 116
8.2全負(fù)荷脫硝氮氧化物超標(biāo)的問題 117
8.2.1 問題及原因分析 117
8.2.2 對策措施 118
8.2.2.1 低溫SCR催化劑研究 118
8.2.2.2 “增量機(jī)組”(即新建機(jī)組)脫硝系統(tǒng)低負(fù)荷應(yīng)對措施研究 119
8.2.2.3 “存量機(jī)組”(即已有機(jī)組)脫硝系統(tǒng)應(yīng)對措施研究 119
8.3脫硝設(shè)施噴氨優(yōu)化流場均布的問題 122
8.3.1 問題及原因分析 122
8.3.2 對策措施 122
8.3.2.1 脫硝設(shè)施冷態(tài)調(diào)整策略 122
8.3.2.2 脫硝設(shè)施熱態(tài)調(diào)整策略 122
8.3.2.3 脫硝控制優(yōu)化調(diào)整 124
8.4脫硝系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致NOX超標(biāo)的問題 124
8.4.1 問題及原因分析 124
8.4.2 對策措施 126
8.4.2.1 聲學(xué)技術(shù)及過濾技術(shù)解決催化劑孔道堵灰 126
8.4.2.2 聲學(xué)技術(shù)及過濾技術(shù)解決空預(yù)器堵塞 129
8.4.2.3 噴氨管道堵塞解決措施 131
8.4.2.4 尿素?zé)峤庀到y(tǒng)堵塞解決措施 131
8.4.2.5 渦流混合器積灰堵塞解決措施 133
8.5尿素制氨技術(shù)問題 134
8.5.1 問題及原因分析 134
8.5.2 對策措施 134
8.6氨逃逸光程設(shè)置與維護(hù)校驗的問題 135
8.6.1 問題及原因分析 135
8.6.2 對策措施 135
8.6.2.1 調(diào)整氨逃逸光程設(shè)置 135
8.6.2.2 優(yōu)化氨逃逸監(jiān)測儀表 135
8.7脫硝設(shè)施可靠性管理 135
8.7.1 脫硝管理可靠性方面 135
8.7.2 脫硝催化劑可靠性方面 136
第九章 燃煤電廠超低排放相關(guān)的固體廢棄物實踐問題 139
9.1超低排放后脫硫裝置石膏脫水困難問題 139
9.1.1 問題及原因分析 139
9.1.2 對策措施 142
9.2超低排放后石膏雜質(zhì)含量高問題 143
9.2.1 問題及原因分析 143
9.2.2 對策措施 145
9.3燃煤電廠催化劑問題 145
9.3.1 燃煤電廠廢舊脫硝催化劑及其產(chǎn)生原因 145
9.3.1.1 SCR催化劑介紹 145
9.3.1.2 廢舊脫硝催化劑的產(chǎn)生 147
9.3.2 國家對于廢舊脫硝催化劑的相關(guān)規(guī)定 152
9.3.2.1廢舊脫硝催化劑的危害 152
9.3.2.2國家對廢舊脫硝催化劑的規(guī)定 153
9.3.2.3我國廢舊脫硝催化劑的危害 154
9.3.3 廢舊脫硝催化劑的處置要求及主要技術(shù)路線 155
9.3.3.1處置要求及政策導(dǎo)向 155
9.3.3.2廢舊脫硝催化劑再生技術(shù) 156
9.3.3.3廢舊脫硝催化劑資源化利用技術(shù) 160
9.3.3.4廢舊脫硝催化劑處置技術(shù) 167
9.3.4 存在問題及建議 167
9.3.4.1脫硝催化劑需要實施精細(xì)化管理 167
9.3.4.2脫硝催化劑需要實施更加科學(xué)的報廢處置技術(shù)路線 169
9.3.4.3脫硝催化劑產(chǎn)業(yè)需要全方位發(fā)展 169