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化石能源

化石能源. 节能减排. 燃煤电厂是如何发电的？. 锅炉蒸汽. 蒸汽冲动汽轮机. 汽轮机. 锅炉. 发电机. 切割磁力线发电. 燃煤电厂产生的污染物及温室气体. 温室气体二氧化碳. 二氧化硫 氮氧化物（ NOx ） 烟 ( 粉 ) 尘 汞. 四角切圆火焰. 燃煤电站锅炉. 大气污染物控制. 氮氧化物（ NOx ）控制. 燃料氮转化机理.

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Presentation Transcript

  1. 化石能源 节能减排

  2. 燃煤电厂是如何发电的？ 锅炉蒸汽 蒸汽冲动汽轮机 汽轮机 锅炉 发电机 切割磁力线发电

  3. 燃煤电厂产生的污染物及温室气体 温室气体二氧化碳 二氧化硫 氮氧化物（NOx） 烟(粉)尘 汞 四角切圆火焰 燃煤电站锅炉

  4. 大气污染物控制

  5. 氮氧化物（NOx）控制

  6. 燃料氮转化机理 煤中的燃料氮在燃烧过程中，有一部分随挥发份析出为气态氮，一部分留在焦炭中为固态氮，在缺氧的条件，这些燃料氮转化为无害的N2，在富氧的条件下，生成有害的NO，NO在缺氧的条件下，可以被碳氢化合物或喷入氨等还原成N2，实现脱硝的目的。

  7. 空气分级低NOx燃烧技术 传统的燃烧方式，煤粉和空气一起进入炉膛，并在富氧的条件下燃烧产生NOx，这一技术将一部分空气在主燃区后的低温区分级喷入，这样使主燃区缺氧抑制NOx生成，分级风喷入处由于温度低，生成的NOx也很少，一般可降低NOx排放40%左右。

  8. 选择性催化还原(SCR)控制NOx排放技术 在锅炉尾部烟道的300~400 ℃区域装有催化器，喷氨后选择NO进行催化还原成N2，一般可脱硝90%以上。

  9. 脱硫

  10. 石灰石脱硫剂的脱硫反应机理

  11. 烟气湿法脱硫

  12. 石膏产品 石膏墙板 石膏粉

  13. 除尘

  14. 收集电极 电子 沉淀粒子 中心电极 带电粒子 中性气体分子 电离气体分子 高压电源 静电除尘原理 特高压电源产生不均匀电场, 电晕放电使尘粒荷电，在电场库仑力作用下，带电粒子在电场内迁移，被集尘极捕获，振打电极除尘。

  15. 静电除尘器示意图

  16. 布袋除尘器 滤袋对含尘气体进行过滤 对PM2.5的除尘效果更好

  17. 燃煤电厂污染物控制效果 烟(粉)尘 二氧化硫 氮氧化物（NOx） 除尘 >99% 脱硫 >95% 脱硝 燃煤电站锅炉 >90%

  18. 脱汞

  19. 复合式烟气脱汞

  20. 活性炭吸附剂 • 活性炭对于汞的吸附是一个包括吸附、凝结、扩散多元化物理过程。 • 现在应用较多的是向烟气中喷入粉末状活性炭(PAC)，粉末活性炭吸附汞后由其下游的除尘器除去。 • 各种实验结果表明，向活性炭中加入添加剂后，这种经过改性的活性炭对单质汞的吸附能力大幅增强。

  21. 脱汞组合方法 活性炭吸附 湿法脱硫装置 静电除尘器

  22. 大气污染物控制实施步骤 • 对排放源进行分析，得出排放清单； • 对现有控制措施进行技术经济性分析，提出减排方案，以及总量控制效果预测； • 制定排放控制标准； • 制定相应的配套政策，如补贴政策、排放交易等。

  23. 上海市17家发电厂污染排放治理技术方案

  24. 总的思路 • 除尘措施：改进除尘器，和脱硫结合， 排放小于50mg/m3 • 全部湿法脱硫，脱硫效率达到90％以上 • 全部采用空气分段低NOx燃烧技术，降30－40％ 有条件的电厂采用天然气再燃，降60－70％ 新建厂用SCR，降90％，或相当的新技术

  25. 第一类控制方案湿法脱硫＋空气分段 湿法脱硫 空气分段低NOx燃烧技术

  26. 第一类控制方案相关的电厂 吴泾 2×300MW 2×600MW 外高桥 4×300MW 宝钢 3×350MW

  27. 第二类控制方案湿法脱硫＋天然气再燃 湿法脱硫 天然气再燃低NOx燃烧技术

  28. 第二类控制方案相关的电厂 周边供热 高桥电厂 6×50MW 杨树浦新厂 2×150MW 石洞口二厂 2×600MW 石洞口一厂 4×300MW

  29. 第三类控制方案燃气蒸汽联合循环

  30. 第三类控制方案相关的电厂 闵行电厂 750MW 杨树浦老厂 2×50MW 闸北燃油锅炉电厂 200MW 闸北燃油燃机电厂 300MW 南市电厂 200MW

  31. 吴泾老厂改造方案（400MW） 湿法脱硫 SCR（没有空间，考虑新技术） 改成2台300MW燃煤机组，使用湿法脱硫＋SCR＋静电除尘

  32. 中国石化上海石油化工 湿法脱硫＋空气分段 煤粉锅炉 装机容量:400MW 煤年消耗量:147.460万吨 没有脱硫装置 电除尘 流化床锅炉 装机容量:150MW 煤年消耗量:12.273万吨 循环流化床、电除尘 加石灰 燃油锅炉 装机容量:500MW 油年消耗量:34.694万吨 没有脱硫装置 电除尘 加湿法脱硫

  33. 崇明电力公司 湿法脱硫 空气分段 装机容量:150MW 没有脱硫装置 水磨除尘 布袋除尘器

  34. 污染物控制前后排放总量比较

  35. 先进洁净煤发电技术 超临界 超临界 IGCC IGCC PFBC 磁流体

  36. 提高电厂效率的方法 ηk＝1－T2/T1 提高温差 提高压力 联合循环 锅炉蒸汽 汽轮机 锅炉 蒸汽冲动汽轮机 发电机 切割磁力线发电

  37. PFBC 联合循环系统示意图 采用正压流化床燃烧，加热水变蒸汽，进行蒸汽轮机发电，高温中压烟气净化后在燃气轮机发电，余热加热给水，实现能量的高效利用。发电效率46%。

  38. PFBC锅炉难题1：压力外壳 高70 英尺 直径45 英尺 16 倍大气压 制作压力外壳的3英寸钢板

  39. PFBC锅炉难题2：高温旋风分离器 要达到除尘效率98％，材料难度大，成本高

  40. 超（超）临界发电技术 锅炉蒸汽 提高蒸汽温度压力 （提高效率） 二氧化硫 氮氧化物（NOx） 烟(粉)尘 （烟气净化） 燃煤电站锅炉

  41. 欧洲超临界燃煤机组发展路线图

  42. IGCC 系统示意图（ Piñon Pine） 煤在纯氧条件下气化，产生合成气，再净化后成为干净的合成气（CO和H2），然后到燃气轮机燃烧发电，中温排烟通过余热锅炉加热水变成蒸汽，在蒸汽轮机发电。

  43. 西班牙Puertollano IGCC,300MWe IGCC采用联合循环，在理论上讲效率高，但目前和超超临界相当，经济性和可靠性都不如超超临界，一般认为，在考虑CO2捕集时，IGCC才有优势。

  44. 煤基制氢多联产

  45. 布什总统未来发电计划 美国能源部FutureGen 2003年2月，由布什总统宣布，275MW煤制氢、IGCC发电、多联产，捕获二氧化碳，近零排放，研发和示范一体。当时总投资约为10亿美元，能源部承担74％，其余有13家企业组成的联盟分担。 燃料电池 2003年11月20日由美国、澳大利亚、巴西、加拿大、中国、意大利、英国、冰岛、挪威、德国、法国、俄罗斯、日本、韩国、印度、欧盟委员会参加的《氢经济国际伙伴计划》在华盛顿宣告成立。

  46. MIT研究报告的主要观点 只有煤能满足现在能源需求的快速增加 碳捕获和封存（CCS）是利用煤的关键，目前没有一种技术占绝对优势 FutureGen目标设计不明确（研究、示范），不公平的导向 急需开发复杂系统的仿真分析工具 2004年开始，多学科专家参与，资深顾问团，2007年3月在华盛顿召开新闻发布会

  47. 美国能源部FutureGen 2007年选定伊利诺斯州的Mattoon作为示范基地，但总投资上升到17亿美元。 燃料电池 2008年1月，能源部宣布修改FutureGen的资助计划，修改后的FutureGen计划只资助CCS，而且不限于IGCC。

  48. 燃烧前 捕获 二氧化碳捕获方法 富氧燃烧 燃烧后 捕获

  49. 燃烧后捕集

  50. 燃烧前捕集

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