国内典型燃煤电厂大气汞排放特性分析

燃煤电厂是我国最主要的人为汞污染源,新的《火电厂大气污染物排放标准》对燃煤电厂汞排放控制提出了明确要求,现有的污染控制设备对烟气中的汞有一定的协同脱除效果。通过对国内6个典型燃煤电厂汞排放测试结果进行分析,得出现阶段燃煤电厂配置条件下汞的排放特性。结果表明:SCR对烟气中总汞的减排作用不明显,但能促使Hg0氧化成易脱除的Hg2+和Hgp;ESP可以脱除几乎全部的Hgp,其协同脱汞效率在6.07%～46.41%之间,平均脱汞效率为23.58%;WFGD对Hg2+和总汞的协同脱除效率分别为78.99%、42.09%,经过WFGD后约有86.07%的Hg0排入大气;ESP+WFGD的平均脱汞效率为56.4%。燃煤烟气中的汞经过协同控制后,可以满足国家规定的排放标准要求。     

中国燃煤电厂超低排放和节能改造的实践与启示

与推行超低排放前的2013年相比,2019年中国火电装机容量、发电量分别增长36.7%和19.5%,但烟尘、SO₂、NO_x排放量却分别下降87.3%、88.6%、88.8%。同期,全国火力发电行业厂用电率维持在6.01%,供电煤耗从321 g/(kW·h)下降到306.4 g/(kW·h),相当于2019年减排CO₂约27015万t,是国内目前最大的15万t/年碳捕集工程的1 801倍。为总结中国燃煤电厂超低排放和节能改造取得的重大成就,指导其他行业的污染治理及碳达峰与碳中和目标的高效经济的实现,系统研究最严排放标准、企业需求、国家重视、技术创新、经济激励政策等对燃煤电厂超低排放和节能改造成功实践的重要作用。结果表明,燃煤电厂超低排放工程、碳捕集工程等烟气治理工程不仅投资高,而且运行费用可观。烟气治理工程的顶层设计与持续推进是关键,技术突破和规范应用是保障,环保电价与激励政策是重点。就超低排放而言,超低电价等经济激励政策不能因为超低排放全面完成而取消,而应进一步优化,激励超低排放工程的高效运行。其他工业行业在推行超低排放过程中,应借鉴电力行业的成功经验,制定可行技术路线、工程技术规范、运行管理技术规范等国家环保标准,同时出台相关的经济激励政策,以确保超低排放工程建设好、运行好,真正实现减排效果。节能改造工程完成后,其运行不仅具有一定的经济效益,而且减排CO₂的能力较大,在碳达峰与碳中和的约束条件下,燃煤电厂应优先实施节能改造工程。在碳捕集工程能耗、成本、风险不能大幅下降的前提下,碳捕集工程不宜盲目推广。     

基于实测的超低排放燃煤电厂主要大气污染物排放特征与减排效益分析

以中国东部沿海位于《重点区域大气污染防治“十二五”规划》重点控制区的某采用“低氮燃烧+SCR+低低温静电除尘+湿法脱硫+湿式静电除尘”超低排放改造的燃煤电厂为研究对象,初步探索基于国家现有监测方法与标准的超低排放电厂主要烟气污染物的排放特征与环境效益。监测结果表明：在燃用硫分不高于0.75%、灰分不高于16.2%、低位发热量不低于21.87 MJ/kg燃煤情况下,按照小时均值的评判方法,在75%和100%负荷工况,受检燃煤电厂总排口NOx、SO2、烟尘和Hg及其化合物最大排放浓度分别为35.44 mg/m3、17.11 mg/m3、9.30 mg/m3和2.19μg/m3,满足超低排放相关要求。SO3、PM2.5和液滴排放浓度分别控制在3.5 mg/m3、0.3 mg/m3和27.6 mg/m3以下,湿式静电除尘对PM2.5的脱除效率大于70%。超低排放有利于燃煤电厂污染物减排,但改造后污染物单位治理成本显著增大。另外,现有烟气污染物监测方法无法很好地满足低浓度条件下监测要求,建议相关部门尽快出台针对燃煤超低排放的污染物监测技术规范。     

山西燃煤电厂超低排放改造技术路线探讨

针对山西省燃煤电厂烟气污染治理设施运行现状、污染物排放情况及燃煤特点,探讨性提出适合山西省现役燃煤电厂超低排放技术改造技术路线和方案,最终达到燃煤电厂烟气超低排放标准要求,对300 MW以上燃煤机组超低排放改造有一定借鉴意义。     

燃煤电厂污染控制设备脱汞效果及汞排放特性试验

为了解燃煤电厂汞的排放规律以及现有的污染控制设备对烟气中汞的协同脱除效果,采用安大略法对江西省内4台机组进行汞排放及控制试验研究,得到现阶段燃煤电厂配置条件下汞的排放特性。研究结果表明：未投入汞氧化剂的机组污染控制设备协同脱汞效率在69.01%~75.63%,投入汞氧化剂的机组脱汞效率可达89.69%;SCR脱硝装置对烟气总汞的减排效果不明显,但能促使Hg⁰成为易于脱除的Hg²⁺和颗粒态汞,机组投入汞氧化剂后可大幅提高Hg⁰氧化为Hg²⁺的比率;除尘器可以脱除全部的颗粒态汞,其协同脱汞效率平均值为24.37%;湿式脱硫系统对Hg²⁺的脱除效率为88.39%;烟气经过脱硝、除尘、湿式脱硫装置后,最终排放气体中汞的质量浓度在3.91~8.89 μg/m³,远小于国家排放标准限值。     

超低排放改造后燃煤烟气净化设备协同脱汞潜力分析

燃煤机组完成超低排放改造后,原有的烟气净化设备在设备容量、装备水平上有较大提升。为了给汞排放治理提供决策依据,分析了超低排放改造后烟气净化设备的汞脱除潜力。研究结果表明：SCR烟气脱硝系统改造能够增大Hg⁰的氧化效率,因而能促进后续烟气净化设备的脱汞效率;低低温电除尘和电袋复合除尘技术的协同脱汞效率显著,可达40%;安装高效除尘除雾器的脱硫塔对汞的协同脱除效率可达96%。然而,由于超低排放改造后除尘器出口Hg²⁺含量低,且粉尘浓度低、粒径小,脱硫系统单塔提效增容改造及湿式电除尘器对烟气中汞的脱除效率影响有限;还有可能出现单塔提效增容改造后脱硫系统出口汞的排放浓度较入口略有增加的情况。     

1 000 MW超低排放机组Hg迁移特性

为研究国内某燃煤电厂1 000 MW超低排放机组中汞（Hg）的排放特性,采用EPA Method 30B对机组不同位置的烟气进行平行取样,同时对原煤、底渣、飞灰、脱硫废水以及湿式电除尘器（WESP）废水等也进行了取样分析。结果表明:Hg的质量平衡率为96.65%,在可接受范围内;燃煤烟气中的Hg主要以颗粒态汞（HgP）、气态二价汞（Hg2+）以及气态单质汞（Hg0）3种形态存在;选择性催化还原（SCR）脱硝系统对Hg0的氧化率为43.81%;电除尘器（ESP）脱除烟气中汞的能力体现在对HgP的脱除,其对HgP的脱除效率为98.88%;湿法脱硫装置（WFGD）对Hg2+具有极佳的脱除效果,脱除效率达到98.10%;各污染物控制装置（APCDs）对总汞（HgT）的脱除效率按高低顺序排列为WFGD（60.13%）、WESP（40.00%）、ESP（38.95%）,整个系统对HgT的脱除效率为87.23%;最终排放烟气中的HgT质量浓度为1.89 ?g/m3,达到我国环保部规定的排放限值。     

燃煤电厂大气重金属排放控制策略EI北大核心CSCD

燃煤是人为源大气重金属的主要排放源,为制定适合我国燃煤电厂且经济高效的大气重金属排放控制策略,该文系统分析我国原煤中6种重金属(Hg、As、Pb、Se、Cd、Cr)的含量和分布特征,以及燃煤电厂大气重金属排放控制措施,建立最佳可行技术/最佳环境实践(best available technique/best environment practice,BAT/BEP)的决策树模型,并评估不同BAT/BEP控制策略的大气重金属减排效果。结果表明:燃煤电厂大气重金属排放与煤质、炉型、常规烟气污染物控制设备(air pollution control devices,APCDs)组合等显著相关。对于安装选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝+静电除尘器(eletrostatic precipitator,ESP)+湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)(或+湿式静电除尘器(wet electrostatic precipitator,WESP))组合的超低排放或近零排放燃煤机组,改性飞灰专门脱汞技术对大气汞深度脱除效果最显著,适用范围广泛;强化协同控制技术(APCDs提效)对其他大气重金属(As、Pb、Se、Cd、Cr)的深度脱除效果最显著。     

超低排放燃煤电厂SO3和可凝结颗粒物迁移规律研究

为获得燃煤电厂SO3和可凝结颗粒物（CPM）的迁移排放特性,对国内多家超低排放燃煤机组烟气中SO3和CPM进行现场测试。结果表明:有4家电厂的选择性催化还原（SCR）脱硝系统对SO3总生成量的贡献率在42.01%~52.08%之间,湿法烟气脱硫装置（WFGD）对SO3的脱除效率在51.20%~65.20%之间,湿式电除尘器（WESP）对SO3的脱除效率在77.25%~79.27%之间;从排放烟气看,配备WESP的超低排放改造电厂均能有效脱除SO3,总脱除效率达到94.28%以上;此外,现有污染物控制装置对CPM有一定脱除作用,其中,WFGD对CPM的脱除效率在34.64%~47.20%之间,WESP对CPM的脱除效率在36.20%~39.26%之间;CPM主要由SO42–、Cl–和NO3–等酸根离子组成,CPM无机成分中的NH4+和SO42–分别来自烟气中的NH3和SO3,其质量浓度与烟气中NH3和SO3的质量浓度正相关。     

火电厂汞污染控制对策探讨

介绍燃煤汞污染现状和汞排放形态、特征及其大气排放标准。分析了我国燃煤电厂汞污染控制面临的问题。结合我国汞大气排放的新标准,从管理和技术方面提出了相应的对策。同时介绍了国内外燃煤电厂汞排放的控制措施：① 采用清洁燃煤发电技术,推进机组节能减排;② 充分利用现有非汞污控设施实现协同控制;③ 开展单项脱汞技术研究与示范,其涉及煤基添加剂、炉膛喷射、吸附剂喷射、吸收塔稳定剂、脱硫废水络合剂等技术;④ 几种国外新型汞联合脱除技术。     

“十二五”期间中国燃煤电厂汞排放量估算

通过研究电力用煤消费量、煤中汞（Hg）含量、燃烧和烟气净化设施的Hg排放修正因子,并结合2011-2015年（“十二五”）期间污染物控制设备的投运率,估算出2010年和2015年中国燃煤电厂Hg输入输出总量。预测结果显示,到2015年中国燃煤电厂烟气中的Hg向大气的排放量将会减少,固体废弃物中Hg含量将会增加,脱硫废水中Hg含量与2010年持平,Hg输出总量将会提高,烟气、脱硫废水、固体废外物中Hg的排放量依次为42．92t、123．3t、186．6t。未来Hg污染控制重点将会是脱硫废水和固体废弃物中Hg的固化和无害化处理。     

燃煤烟气的除尘脱硫处理对不同形态汞的去除效果初探

采用Ontario-Hydro方法,对某配有静电除尘和湿法脱硫装置的燃煤锅炉排放烟气中汞的含量与形态进行了研究,并计算了汞的质量平衡。实验结果为:此燃煤电厂烟气的静电除尘装置可以有效脱除颗粒态汞;湿法脱硫装置对Hg2+、Hg0和总汞的脱除率分别为81.3%、53.8%和62.1%;排放烟气中的汞主要以单质态存在,所占份额大于80%;燃煤及其后总汞的质量平衡为91.17%。证实了锅炉烟气的净化设施对汞的排放特性影响较大,有利于推进同时除尘脱硫降汞技术的研发。     

我国现有燃煤电厂5年将减少六成SO2排放

《现有燃煤电厂SO2治理“十一五”规划》中提出到2001年,现有燃煤电厂SO2排放总量比2005年下降61·4%。根据发展改革委、环保总局制定的这一规划,“十一五”现有燃煤电厂需安装烟气脱硫设施1·37×108kW,共221个项目,可形成SO2减排能力约4·9×106t。加上淘汰落后、燃用低硫煤、节能降耗等措施,到2010年,现有燃煤电厂SO2排放总量将由2005年的1·3×107t下降到5·02×106t。目前,我国电力工业SO2排放占全国一半左右,成为减排的重点领域。2006年全国SO2排放量由上年增长13·1%减为增长1·8%。规划提出,依据大气污染防治法和“公开、公平…     

“十二五”期间中国燃煤电厂汞排放量估算

通过研究电力用煤消费量、煤中汞（Hg）含量、燃烧和烟气净化设施的Hg排放修正因子,并结合2011—2015年（“十二五”）期间污染物控制设备的投运率,估算出2010年和2015年中国燃煤电厂Hg输入输出总量。预测结果显示,到2015年中国燃煤电厂烟气中的Hg向大气的排放量将会减少,固体废弃物中Hg含量将会增加,脱硫废水中Hg含量与2010年持平,Hg输出总量将会提高,烟气、脱硫废水、固体废弃物中Hg的排放量依次为42.92 t、123.3 t、186.6 t。未来Hg污染控制重点将会是脱硫废水和固体废弃物中Hg的固化和无害化处理。     

中国火电大气污染防治现状及挑战

在对中国火电厂大气污染物排放标准的发展历程进行回顾与总结的基础上,分析不同阶段排放标准或要求对中国燃煤电厂大气污染控制技术发展的推动作用及其产生的环境效果,特别是超低排放。目前中国火电行业大气污染物控制处于超低排放阶段,燃煤电厂大气污染防治技术处于国际领先水平,烟尘、SO₂、NO_x三大常规污染物排放浓度实现了燃煤发电与燃气发电基本同等清洁。尽管如此,中国火电环保在CO₂控制、常规大气污染物进一步减排、湿法脱硫对生态环境的影响、危险废物废弃脱硝催化剂的处置、非常规污染物的控制、烟气治理设施的运行优化等方面仍然面临诸多挑战,提出了需要研发的重点领域及相应目标。     

全国燃煤电站汞排放量估算

围绕全国燃煤电站汞排放量估算,建立了全国燃煤电站汞排放量估算模型。根据锅炉基本特征,将全国燃煤电站划分为27类。依据划分类别和实际汞排放测试结果,初步确定部分典型电站燃煤锅炉的排放影响系数TFi。对全国燃煤电站的汞排放量估算表明,2005年除港澳台地区外,全国电站燃煤锅炉气态汞排放量约为147.014 t,固态汞排放量约为46.630 t,总汞排放量约为193.644 t,约为世界人为燃煤汞排放量的10%。     

低低温电除尘器粉尘及SO3协同去除研究

为使燃煤电厂大气污染物超低排放,近年低低温电除尘技术开始得到应用。以浙能温州电厂660 MW机组低低温电除尘器为研究对象,对低低温电除尘器粉尘及SO₃协同去除效果进行了测试,对烟气的常规温度和低低温状态下飞灰比电阻的变化及其除尘提效幅度开展研究。结果表明：烟气冷却器投运后,低低温工况条件下的飞灰工况比电阻值较常规烟气工况降低了1个数量级,烟尘排放质量浓度由6.94 mg/m³降至3.25 mg/m³,达到超低排放要求 ;SO₃脱除率达96.6%。     

利用协同治理技术实现燃煤电厂烟尘超低排放

为实现燃煤电厂烟尘超低排放,介绍了一种燃煤电厂烟气处理系统协同治理技术路线,分析了该协同治理技术路线烟尘协同效应的机理及特点,重点对烟尘排放在不采用湿式电除尘器时达到<5 mg/m3及<10 mg/m3的协同治理技术的理论和实践进行了研究和探讨,提出了当前利用协同治理技术达到烟尘超低排放的推荐性技术配置方案,相关结论可为现阶段燃煤电厂烟尘治理系统的设计与升级改造提供参考。     

国华三河电厂飞灰基改性吸附剂脱汞技术研究

为了实现高效绿色发电、减少汞污染的排放,按照国家环保部《关于开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工作的通知》要求,国华三河电厂在汞污染物排放浓度测试基础上,开展飞灰基吸附剂喷射脱汞技术试验。通过试验,验证飞灰基吸附剂喷射脱汞技术是可行的,是一种高效脱汞技术,能够在现有环保设施（脱硫、脱硝、除尘）联合脱汞基础上进一步降低烟气中汞排放浓度30%~50%,使综合脱除效率可达75%~90%,烟气中汞气体排放浓度远低于国家标准值,具有推广应用价值。     

基于超低排放的燃煤电厂烟囱高度优化研究

燃煤电厂全面实施超低排放后,烟气污染物排放水平大幅降低,是否仍需采用高烟囱排放已引起关注。以平原区不同容量燃煤电厂为例,对超低排放水平下烟囱高度与污染物最大落地浓度关系进行研究,并对特定高度下是否出现建筑物下洗进行判定,分析烟囱高度优化的可能性。研究结果表明:平原区燃煤电厂执行超低排放限值后,300 MW、600 MW、1 000 MW级机组烟囱从现有推荐高度分别降低至130 m、140 m、150 m时,污染物最大落地浓度增幅不显著,初步判定污染物增加幅度可接受且不会出现建筑物下洗,烟囱高度存在优化降低的空间。