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美國2009年以來只上“干法脫硫”對我國新一輪煙氣脫硫治理的啟示 北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊:1. 前言 圖1為美國B&W 根據(jù)普拉茨(Platts UDI World Electric Power Producers Database)、劍橋能源咨詢(IHS CERA)和美國環(huán)保署(US EPA)等機(jī)構(gòu)組織提供的數(shù)據(jù)，分析反映出美國燃煤機(jī)組四年內(nèi)新增脫硫份額變化情況，從中可以看出濕法脫硫的裝機(jī)容量沒有變化，增加的15GW 脫硫機(jī)組均采用干法脫硫工藝(DSI 亦為干法工藝)[1]。事實(shí)上，美國自2009 年以來針對燃煤煙氣凈化的新建脫硫項(xiàng)目基本上都選擇了干法工藝。
圖1 美國燃煤機(jī)組四年內(nèi)新增脫硫份額情況
2. 美國采用干法煙氣凈化工藝，而放棄濕法工藝的原因分析 為什么美國在燃煤煙氣脫硫工藝的選擇上放棄了之前占主導(dǎo)地位的濕法工藝，而轉(zhuǎn)向干法工藝呢?眾所周知，燃煤煙氣的治理完全由環(huán)保政策所驅(qū)動(dòng)。環(huán)保法規(guī)的變化直接影響燃煤煙氣治理技術(shù)的選擇。
圖2 美國燃煤電廠環(huán)保法規(guī)要求變化 圖2所示為2008 年以來美國燃煤電廠環(huán)保法規(guī)要求變化情況，從中可以看出其對燃煤電廠的廢氣、廢水、固廢發(fā)布了越來越多的法規(guī)，這些法規(guī)在污染物種類、排放限值等方面對燃煤電廠環(huán)保治理提出了更嚴(yán)苛的要求，同時(shí)影響了治理工藝的選擇[1]。
圖3 美國ELG 對濕法脫硫廢水排放限值(上)&典型的濕法脫硫廢水特點(diǎn)(下) 此外，美國National Ambient Air Quality Standards(NAAQS)法規(guī)，在顆粒物減排方面，除了對PM2.5 和PM10 分別要求，還針對細(xì)微顆粒物PM2.5 的一次粒子(可過濾)和二次粒子(可凝結(jié))做了明確的區(qū)分，最新的年平均限值分別是12.0 μg/m3 和15.0 μg/m3[3]。由于濕法脫硫工藝對二次細(xì)微顆粒物SO3 的脫除效率低，需在濕法脫硫系統(tǒng)后增加造價(jià)昂貴、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜的濕式電除塵器方能滿足排放要求，這進(jìn)一步限制了濕法脫硫工藝的進(jìn)一步應(yīng)用。 表1 美國最新MATS 煙氣污染物的限值要求  針對燃煤煙氣污染物減排，美國 EPA 頒布了要求極為嚴(yán)格的Mercury and Air Toxics Standards(MATS)，如表1 所示，該法規(guī)要求燃煤煙氣污染物排放限值大幅度下降，尤其是針對重金屬汞的排放，要求在0.0030 lb/GWh(約為0.45μg/Nm3)以下(征求意見稿中要求更高，為0.00020 lb/GWh，后經(jīng)討論修正，在正式頒布執(zhí)行法規(guī)中對限值進(jìn)行了調(diào)整)[4]。由于采用傳統(tǒng)的活性炭吸附脫汞技術(shù)成本高，美國越來越多的相關(guān)組織和技術(shù)人員將目光關(guān)注到了多污染物協(xié)同凈化的工藝上，特別是能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫、脫酸(SO3、HCl、HF 等)、除塵(含PM2.5)以及重金屬汞排放控制的干法工藝。近年來，干法煙氣凈化工藝在多組分污染物協(xié)同凈化上技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的特點(diǎn)逐漸為美國人所接受。
圖4 美國AES Greenidge 電廠107MW 機(jī)組配套煙氣循環(huán)流化床干法凈化裝置
圖4 所示是由美國DOE 資助的項(xiàng)目—美國AES Greenidge 電廠107MW機(jī)組配套煙氣循環(huán)流化床干法凈化裝置。該裝置成功投運(yùn)后獲得96%的SO2 脫除效率，超過97%的SO3、HCl 和HF 脫除效率，同時(shí)具有95%以上的重金屬汞脫除效率，成為多污染物協(xié)同凈化示范工程[5]。
圖5 美國TXU Sandow 電廠2×315MW CFB 機(jī)組配套煙氣循環(huán)流化床干法凈化裝置 圖5 所示是美國德克薩斯州Sandow 電廠2×315MWCFB機(jī)組配套煙氣循環(huán)流化床干法凈化裝置。該裝置利用CFB 鍋爐爐內(nèi)脫硫產(chǎn)生的飛灰中活性CaO 作為吸收劑，僅外加少量消石灰即可獲得出口SO2 的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)脫除超過98%的SO3、HCl 和HF，并且具備70%的總汞脫除效率[3]。  圖 6 美國Big stone 電廠495MW 機(jī)組配套煙氣循環(huán)流化床干法凈化裝置圖6 所示是在建的美國Big stone 電廠495MW 機(jī)組配套煙氣循環(huán)流化床干法凈化裝置。該裝置的設(shè)計(jì)充分借鑒中國十一五863 項(xiàng)目“600MW 燃煤電站半干法脫硫除塵一體化技術(shù)與裝備”研究成果—示范工程“邯峰電廠2×660MW 干法煙氣凈化裝置”的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用“一爐兩塔”的方案，將干法煙氣凈化技術(shù)配套用于大型燃煤機(jī)組[6]。 隨著示范工程以及一大批典型干法項(xiàng)目的帶動(dòng)影響下，干法煙氣凈化工藝在美國已經(jīng)越來越受到青睞。尤其是在2008 年整體完成的Greenidge 示范工程項(xiàng)目，由于有系統(tǒng)執(zhí)行和詳細(xì)報(bào)告的說服力，使以循環(huán)流化床工藝為代表的新一代脫除多污染物的干法煙氣凈化工藝開始被美國電力工業(yè)接受，成為干法在2009 年后在美國廣泛推廣應(yīng)用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。表2 所列為美國2009 年以來燃煤電廠配套新建干法煙氣凈化裝置清單。 表2 美國2009 年以來燃煤電廠配套新建干法煙氣凈化裝置清單(部分) 3. 對以解決霧霾為出發(fā)點(diǎn)的中國新一輪煙氣凈化治理的啟示
近十年來，我國投入了數(shù)千億元進(jìn)行大規(guī)模的煙氣脫硫治理、不斷地升級改造除塵器、脫硝改造。付出了巨大努力和巨額投資，也取得了相應(yīng)的成果：我國“十二五”SO2 排放總量比“十一五末”下降了10%以上、煙塵的直接排放值也大幅度下降。但外在的表現(xiàn)上，我國的“藍(lán)天數(shù)量不升反降”。去年以來橫掃中國南北主要城市的嚴(yán)重霧霾，以及嚴(yán)重超標(biāo)且目前還看不到緩解跡象的PM2.5 濃度，像一塊沉重的石頭壓在每一個(gè)中國人的心頭，嚴(yán)重影響著國民的身體健康安全和生活品質(zhì)，成為影響民生的一件大事。面對如此嚴(yán)峻現(xiàn)狀，全國上下正積極開展行動(dòng)，以解決霧霾為出發(fā)點(diǎn)，首先重點(diǎn)針對主要污染來源的燃煤煙氣展開新一輪的凈化治理。 霧霾的成因較為復(fù)雜，就燃煤煙氣排放造成的影響而言，目前基本上已經(jīng)形成了面上的共識，即影響霧霾形成的排放物質(zhì)不是單一的粉塵、SO2 或其它污染物，而是煙氣中多種污染物排放共同作用造成的綜合結(jié)果。因此，要降低燃煤煙氣排放污染對霧霾的影響，需要開展多種污染物協(xié)同凈化，而不能只關(guān)注單一污染物的排放指標(biāo)。 像美國一樣，這種多污染物綜合治理的要求已經(jīng)逐漸在中國政府相關(guān)環(huán)保政策制定中得到體現(xiàn)，例如最新的火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)中就增加了重金屬汞的排放要求。在其它污染物種類如SO3 的單獨(dú)指標(biāo)要求，PM2.5 的細(xì)分排放要求，廢水排放中重金屬Se 的要求等等，在環(huán)保政策制定層面，美國的經(jīng)驗(yàn)可以給中國提供很好的借鑒作用。同樣，伴隨著政策法規(guī)的頒布執(zhí)行，相應(yīng)的可行性技術(shù)選擇和實(shí)際應(yīng)用，美國的發(fā)展歷程也可為中國當(dāng)下以及今后的發(fā)展提供方向性的參考。 4. 結(jié)束語 因重金屬 Hg、PM2.5 和廢水等環(huán)保要求提高，美國燃煤電廠的煙氣治理從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面綜合考慮，將目光一致轉(zhuǎn)向具有多污染物高效協(xié)同凈化處理能力和沒有廢水排放的干法煙氣凈化工藝上，這對以解決霧霾為出發(fā)點(diǎn)的中國新一輪煙氣凈化治理具有極大的啟示意義。 資料來源： http://news.bjx.com.cn/html/20140521/512623.shtml http://news.bjx.com.cn/html/20140521/512623-2.shtml http://news.bjx.com.cn/html/20140521/512623-3.shtml http://news.bjx.com.cn/html/20140521/512623-4.shtml |
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