我国燃煤锅炉烟气治理技术的需求与评估报告样本.doc

中国燃煤锅炉烟气治理技术需求和评定

摘要：中国是燃煤大国，SO2排放量连续多年超出万t，电厂锅炉和燃煤工业锅炉SO2排放量约占全国SO2排放量70%。对“十五”期间中国燃煤锅炉治理技术市场需求、研究和应用现实状况、行业发展情况进行了综述。从调整能源结构、合理利用天然气，主动发展和实施洁净煤技术，制订促进火电厂脱硫国产化配套政策三方面对燃煤锅炉烟气污染治理提出了对策和提议。

关键字：燃煤锅炉 烟气治理 需求和评定
　　中国是燃煤大国，燃煤占一次能源消费总量75%左右。伴随经济发展，煤炭消费量增加，二氧化硫排放量不停增加，已连续多年二氧化硫排放量超出万t，居世界首位，致使中国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。现在中国降水pH小于5.6国土面积，已占总面积30%左右，已经有约60%城市环境空气中二氧化硫年平均浓度超出国家《环境空气质量标准》二级标准值或日均浓度超出三级标准值[1]。
　　据报道，到底全国火电厂装机容量和发电量分别达成3.19亿kW和1.37万亿kW·h，每十二个月耗用煤炭近5亿t，排放二氧化硫约800万t[2]；全国现有燃煤工业锅炉50余万台，年耗用煤炭4亿t，排放二氧化硫约640万t[3]。上述两种燃煤锅炉二氧化硫排放量约占全国二氧化硫排放量70%，是影响中国城市空气环境质量和形成酸雨、二氧化硫污染关键污染源。
　　1  中国燃煤锅炉烟气污染治理技术需求
　　1.1 “十五”期间大气污染治理目标和任务
　　据“十五”计划，，二氧化硫、尘（烟尘及工业粉尘）等关键大气污染物排放量将比降低10%。二氧化硫排放量控制在1800万t；尘（烟尘和工业粉尘）排放量控制在万t。酸雨控制区和二氧化硫控制区二氧化硫排放量比降低20%，排放量控制在1053万t以内。工业二氧化硫排放量控制在1450万t；烟尘排放量控制在850万t；粉尘排放量控制在900万t。保护城市环境，改善关键地域环境质量，70%以上城市空气中二氧化硫浓度达成国家空气环境质量二级标准；50%地级以上城市空气质量达成国家二级标准。
　　1.2 “十五”期间大气污染治理投资估计
　　中国以燃煤为主能源组成决定了防治烟尘和二氧化硫污染是防治大气污染关键。《国家环境保护“十五”关键工程项目计划》中关键工程项目约1137个，总投资为2620亿元。其中，大气项目182个，投资为974亿元，占总投资37.2%。现在大气项目已完成投资197.5亿元，占大气项目总投资20.3%。大气项目中包含清洁能源替换项目84个，需投资482亿元，占大气项目投资49.5%；集中供热项目47个，需投资230亿元，占大气项目投资23.6%；污染治理项目51个，需投资261.6亿元，占大气项目投资26.9%。从大气项目投资地域分布来看，改善北京市大气环境项目25个，投资466亿元，占全国总投资47.8%；建设“两控区”内37个燃煤电厂脱硫工程，削减二氧化硫排放量能力105万t/a，需投资120亿元。
　　1.3 火电厂烟气污染治理市场估计
　　根据国家环境保护总局《两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划》，采取相关火电厂脱硫方法是：(1)严格控制新建火电厂二氧化硫排放。“十五”期间两控区内将投产燃煤火电厂装机容量为36050 MW，其中计划脱硫机组装机容量为11924 MW。(2)有效削减现有火电厂约3000万kW机组二氧化硫排放，实现达标排放。“十五”期间，除采取换烧低硫煤和关停小火电机组外，估计约有1/4机组需进行烟气脱硫。
　　据此两项估量需安装脱硫设施火电机组装机容量，根据多种脱硫工艺单位造价平均为600元/kW计算，中国两控区~火电厂脱硫市场需求见表1[4]。
　　从表1能够看出，~间，中国火电厂需安装脱硫设施火电机组容量19424 MW左右，市场需求总规模约116.5亿元，平均每十二个月达23.3亿元。假如以全国要求脱硫机组容量11000 MW为基数，则~需要安装脱硫设施火电厂容量平均每十二个月增加22.6%。
　　电除尘器是治理燃煤锅炉烟气中粉尘主导设备。据测算，“十五”期间，全国对电除尘器需求总重量为107万t。按9700元/t计，总产值将达成103亿元。其中到，中国火电厂装机容量将达成2.86亿kW。从至新增火电厂装机容量为4846万kW，所需电除尘器总重量为32万t，对旧有机组改造还需18.2万t，累计50.2万t，此时其总产值为48.7亿元。
　　　表1   -两控区内火电厂脱硫市场估计

~新建、扩建和改建火电机组
现有超标排放火电厂机组
合  计
装机总容量（MW）计划或需安装脱硫装置装机容量（MW）

脱硫单位造价（元/kW）
600
—
脱硫市场需求（亿元）
71.5
45.0
116.5
　　2  中国燃煤锅炉烟气脱硫技术研究和应用发展趋势
　　早在20世纪70年代中国就开始了火电厂和工业锅炉脱硫技术研究，前后开展了10多项不一样工艺和不一样规模试验研究。关键有：含碘活性炭吸附脱硫技术、旋转喷雾干燥脱硫技术、磷胺复合肥料脱硫技术、炉内喷钙增湿活化脱硫技术、湿式脱硫除尘一体化技术等，取得了阶段性研究结果，有技术已得到工业性应用，积累了宝贵经验。在此同时，还引进了一批工艺成熟、技术优异脱硫工艺和装置，详见表2[4]。
　　中国控制火电厂二氧化硫排放工作起步较晚，到底，全国投运和在建脱硫机组规模超出1000万kW。1998~审批大型火电建设项目中，有839万kW机组要求配套脱硫装置，到底，已投入运行火电厂脱硫工程容量达501.5万kW，占火电厂装机总容量2.1%，具体包含：在6个火电厂7台机组（共105万kW）建设了6种不一样工艺脱硫示范工程，在9个火电厂16台机组（共396.5万kW）建设了商业化脱硫设施，估量每十二个月可削减二氧化硫20万t以上。在501.5万kW投入运行机组中，国电企业所属电厂约占70%。中国火电厂6个烟气脱硫示范工程见表3[5]。
现在，中国火电厂二氧化硫治理技术仍处于对多种工艺工程示范阶段。经过10多年研究开发和工程示范，中国对世界上现有烟气脱硫技术部分关键类型全部进行过研究和试验。关键技术有：循环流化床烟气脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫技术、旋转喷雾干燥烟气脱硫技术、氨法烟气脱硫技术及湿式脱硫除尘技术等。关键发展燃烧高硫煤机组或装机容量大于200 MW机组，脱硫效率大于90%湿式石灰石-石膏法脱硫工艺，和适适用于燃烧含硫量小于2%，装机容量小于200 MW，脱硫效率大于75%半干法和其它费用较低成熟工艺。合适发展适用产热量大于14 MW工业锅炉和炉窑，脱硫效率大于70%，低成本、使用寿命和可靠性很好湿式脱硫除尘一体化设备。发展低氮燃烧技术、等离子体法烟气脱硫脱硝技术及工程配套设备、石灰石（石灰）-石膏法、炉内喷钙和多种简易湿法脱硫技术[5]。
　　表2   引进脱硫工艺和装置部分情况汇总
引进单位
工艺步骤
规模
脱硫剂
效率/%
运行时间
技术提供方
烟气量（m3·h-1）
锅炉
胜利油田南化工厂
氨-硫铵法
2100000

NH3
90
1979
日本东洋企业
南京钢铁厂
碱式硫酸铝法
51800
H2SO4

1981
日本同和企业
Al2(SO4)3
95

Al(OH)3

1990
沈阳拂晓企业
喷雾干燥法
50000
石灰
85
1992
丹麦NIRO企业
重庆珞磺电厂
湿石灰石-石膏法
1087000
石灰石浆
95
1993
日本三菱企业

1087000

95
1995

山东德州电厂
荷电干吸收剂喷射法

75t/h
Ca(OH)2
60-70
1995
美国ALANCO企业
重庆长寿化工厂
JBR喷射鼓泡法
61000

电石渣
70
1995
日本千代田企业
山东潍坊化工厂
简易石灰石膏法
100000
消石灰浆
70
1995
日本三菱企业
山东黄岛电厂
简易喷雾干燥法
300000
生石灰，煤灰
70
1995
日本三菱企业
太原发电厂
小型高速平流式
600000
石灰石
80
1996
日本日立企业
广西南宁化工厂
简易石灰石石膏法
50000
Ca(OH)2
70
1996
日本川崎企业
南京下关电厂
炉内喷钙增湿活化法
795000
石灰石
75
1997
芬兰IVO企业
成全部热电厂
电子束法
300000
NH3
80
1997
日本茬原制作所
深圳西部电厂
海水脱硫
1100000
海水
90
1998
瑞典ABB企业
衢州化工厂
增湿灰循环脱硫
300000
电石渣
80

瑞典ABB企业
　　　　表3  中国火电厂烟气脱硫示范工程
项目
重庆珞璜电厂一期
太原第一热电厂
山东黄岛电厂
南京下关电厂
深圳西部电厂
成全部热电厂
机组（MW）
2×360
200
100
2×125
200
200
锅炉（t/h）
——
1035
670
410
670
670
工艺
石灰石石膏
简易石灰石
旋转喷雾干燥法（SDA）
炉内喷钙尾部增湿活化（LIFAC）
海水洗涤法
电子束法（EBA）
合作方
日本三菱重工
日本EPDC
日本EPDC
芬兰IVO
瑞典ABB
日本荏原
投资额（万元）
26600
13100
7406
12352
21500
9430
单位造价（元/kW）
320*
650
889
494
717
1050
脱硫成本（元/kg）
0.945
1.27
4.486
1.844
/
1.0
脱硫率(%)
>95
>80
70
60-85
92-95
82
建造-完工年份
1988-1994
1994-
1992-1999
1993-
1996-1999
1995-1998
　　*其中外汇部分按1993年外汇汇率计算
　　现在已含有了一定脱硫设备制造和配套能力。如石灰石-石膏湿法脱硫系统中，除GGH热交换器、采样和检测元件及控制系统等专用设备外，大多数通用设备及常规电器设备中国均能制造。部分引进国外技术生产产品，其质量和国外标准靠近，而价格则大幅度降低。从总体上来说，中国和发达国家比较，差距比较显著。脱硫设备大多从国外进口，致使脱硫投资大大增加，制约了脱硫技术在中国火电厂推广使用[5]
3  中国电除尘行业发展现实状况
　　到现在为止，中国电除尘行业已生产近万台板卧式电除尘器，已投入运行电除尘器单机容量达424 m2，关键用户为电力工业（约占65%～70%）、建材工业（约占16%～18%），其次为钢铁工业、有色冶金工业、化学工业、轻工业等。在电力行业，80年代中期以后200 MW以上机组几乎全部配置了电除尘器，老100 MW和50 MW机组也有部分将原来水膜除尘器或文丘里洗涤器改成了电除尘器。建材工业中应用电除尘器最多是水泥行业，其中用于水泥回转窑有200多台，熟料冷却机、烘干机、原料磨、水泥磨使用电除尘也有400余台，至于星罗棋布小水泥厂则更多地使用立管式或简易式电除尘器 [5]。
　　现在，中国电除尘行业供大于求。据初步统计，中国电除尘器生产企业已达240多家，50家本体生产企业生产能力已达28万t左右，年产值超出20亿元。对应电源厂也有近40家，电除尘设备本体关键生产线－极板轧制机，按现在市场规模，全国有10套轧机生产线就能满足市场需求，但实际上已建成了39条生产线[5]。所以，依靠技术进步，调整产业结构，开发有特色品种，提升产品质量，减轻重量，降低成本，开拓国际市场是电除尘器以后一段时间发展方向。
　　中国电除尘技术一直跟踪国际优异目标，并自主开发出一批含有特色电除尘器新型结构，如透镜式电除尘器、屋顶电除尘器、带钢刷清灰电除尘器、立板式电除尘器、管极式电除尘器、横向极板电除尘器、双区电除尘器等，丰富了电除尘器规格品种，拓展了应用范围。
　　进入90年代，中国电除尘器本体技术水平基础上靠近或部分达成了国际优异水平。关键标志是：(1) 常规电除尘器关键性能能够满足中国外不一样用户要求，能和国外关键厂家参与国际项目标招标和竞争，有部分产品出口创汇。(2) 中国80年代到90年代初，从国外引进部分电除尘设备达不到使用要求，如北仑电厂600 MW机组（美国GE企业），宝钢450 m2电除尘器（日立造船企业），但经过中国厂家改造，性能大大改善，超出了原设备。(3) 中国关键电除尘生产企业已经采取了国外优异设计方法，包含计算机程序选型和强度计算，CAD设计等[5]。
　　据统计，1998年电除尘器出口产值达1100万美元。其产品总体水平和国外优异水平相比，还存在部分差距。关键表现在：(1)应用领域尚待深入开拓，如适适用于高浓度（>100 g/m3）、高温（>350 ℃）、高比电阻（>1013 Ω·cm）烟尘和含有腐蚀性气体等场所电除尘器还不普遍；(2)配套检测仪器和装备比较落后；(3)电除尘器所需型材不管是规格和品种，还有待改善；(4)本体重量多年来有较大降低，但比钢耗（kg/m2）仍普遍高于国外优异水平；(5)选型是电除尘应用中一个技术关键，中国选型技术还不够成熟，计算机选型在正确性方面有待深入提升[5]。
　　4  控制燃煤锅炉烟气污染对策提议
　　（1）调整能源结构，合理利用天然气。
　　中国长久以来能源组成以煤为主，在一次能源消费中煤炭约占70%以上，每十二个月排放SO2和烟尘约为万t和1200万t，是世界上排放量最大国家。伴随人民生活水平和大中城市对大气环境保护要求提升，对优质一次能源需求肯定会不停扩大，尤其是天然气利用，因为有很好环境效果而受到多方关注。
　　在天然气开发和“西气东输”工程带动下，近期中国不少地域计划了天然气电厂，如新疆和田电站50 MW、陕西靖边电厂2×300 MW和兰州燃气电厂一期工程600 MW已开始筹建。另外，华东地域已经有8个燃气电厂和河南省郑州燃气电厂等项目经过初步可行性审查，总装机容量达成5300 MW。北京高井电厂、湖北武昌热电厂、沙市热电厂等装机容量为1250 MW10台机组将由燃煤或然油改为燃气。福建、广东、广西等省（区）拟新建或改建7020 MW容量燃气机组。
　　仅依据上述不完全统计，在近3～5年内全国将会有14820 MW燃气发电机组前后投入运行，年耗天然气量将达成280亿～300亿m3（折合3440万～3680万t标煤），相当于全国天然气年产量，约占全国天然气估计产气量50%以上。因为天然气发电是一项技术和资金密集型项目，而现在中国在技术装备、管理经验，资金筹措和发电成本消纳等方面有很多实际问题需要处理。所以，在起步阶段对天然气发电项目标规模应合适控制。另外，天然气是一个高端优质能源，把它用于发电燃料时，不能单纯将现有燃煤锅炉改为燃气锅炉，而应在锅炉前增设燃气轮机，做功后尾气再进锅炉，提升整个发电机组效率，增加发电量，以消纳一部分因燃料价格不一样而造成发电成本增加，减轻用户负担。
　　采取天然气发电后，其环境保护效益从降低排放总量来说，烟尘和二氧化硫排放量将大幅度降低，氮氧化物排放量也会有不一样程度地降低。其效果是十分显著。就其对城市大气环境质量影响来看，因为电厂大多建在城区外围，又是高烟囱排放，有利于扩散，加之污染治理设施较为完善，其影响程度可得到有效控制。所以，在发展天然气发电时，因依据不一样地域环境要求、天然气起源及其价格、发电厂所处地理位置等很多方面原因进行合理性分析，以取得全社会环境效益事半功倍效果。
　　（2）主动发展和实施洁净煤技术
　　据了解1999年全国煤炭消费量为12.64亿t，其中约84%煤炭作为动力煤用于直接燃烧。估计在以后相当长一段时间内，煤炭仍是中国关键一次能源。发展和实施洁净煤工程是确保能源连续发展战略和控制燃煤污染现实选择。“十五”国民经济和社会发展计划中已将洁净煤技术列为能源建设关键内容，为此提议：
　　①在全国建立一批以动力煤洗选、配煤、型煤、水煤浆等综合加工配送工程，按燃煤用户需要，提供质量优良加工产品。
　　②结合电力、工业和民用燃煤设备规模和特点，经过技术和经济分析、分期、分区域对燃煤设备进行技术改造和设备更新，尤其应强化对中小型燃煤设备技术改造和更新工程，推广应用低硫煤和层燃燃煤设备燃用筛选块煤等节能减污技术。
　　③在已经有水煤浆技术结果基础上，为完成“十五”期间节油目标，应深入完善水煤浆代油技术，经过工程示范，积累经验，为大型燃煤设备应用发明条件。
　　（3）制订促进火电厂脱硫国产化配套政策[6]
　　为促进火电厂烟气脱硫国产化，必需研究制订相配套激励政策，如向负担建设火电厂烟气脱硫国产化企业和承包火电厂烟气脱硫工程工程企业提供长久低息优惠贷款政策；对进口烟气脱硫成套设备分阶段合理征税，引导和激励企业使用国产烟气脱硫设备政策；激励烟气脱硫国产化依靠工程所在电厂多发电，提升其经济效益政策等等。政策是否配套，影响到计划目标能否准期实现。国家相关部门应研究制订火电厂烟气脱硫关键技术和设备国产化政策，逐步形成促进火电厂烟气脱硫国产化和产业化配套政策体系。
　　参考文件
　　1  中国环境科学研究院标准所.大气污染达标技术指南，1997
　　2  中国二十一世纪议程管理中心《中国环境保护科技及产业研究》课题组.中国环境保护科技及产业研究.
　　3  郝吉名,王书肖,陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册. 北京：化学工业出版社，
　　4  中国工程院、中国科技院优异环境保护技术领域咨询项目组.《燃煤锅炉脱硫技术装备》关键专题咨询研究汇报.
　　5  中国环境保护产业协会.中国环境保护产业技术装备水平评价. 北京：中国环境科学出版社，
　　6  国家经济贸易委员会文件.相关印发《火电厂烟气脱硫关键技术和设备国产化计划关键点》通知.