燃煤机组烟气超低排放改造投资和成本分析

针对现有燃煤机组脱硫、脱硝和除尘超低排放改造的常规技术路线,分析了燃煤机组实现烟气超低排放改造的投资和成本,并将实现超低排放与满足重点地区排放要求的投资和成本进行比较。结果表明,300、600、1 000 MW等级的燃煤机组实施烟气超低排放改造的总成本分别为37.60、30.00、25.70元/(MW·h)。对于符合《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)特别排放限值的重点地区,300、600、1 000 MW等级的燃煤机组实施超低排放改造的成本分别增加3.37、2.68、2.37元/(MW·h)。虽然重点地区实施超低排放改造增加的成本较少,但当前环保电价补贴(27元/(MW·h))仍无法覆盖300、600 MW等级的燃煤机组实施超低排放改造的成本,因此相关优惠政策的出台将有利于烟气超低排放改造的实施。     

燃煤电厂典型超低排放除尘技术组合下的尘排放特性

为研究典型超低排放除尘技术组合下的尘排放特性,梳理了目前超低排放除尘技术改造的主流技术路线,归纳出典型的7种改造技术路线。依据典型的改造技术路线,选择了27台在2015—2017年完成改造的燃煤发电机组,并对其烟尘排放进行长期的连续监测,根据机组长期运行的排放表现对典型超低排放除尘技术路线的实际减排效果进行量化对比分析。结果表明,7种除尘改造技术路线均可达到控制烟尘排放浓度在10 mg·m⁻³以下的超低排放标准,其中路线6改造后尘浓度控制在2 mg·m⁻³以下。对减排效率的研究表明,各技术路线改造后的减排效率均可达到99.97%以上,计算得到机组的平均排放因子为0.025 7 kg·t⁻¹(95%置信区间0.025 4~0.026 1 kg·t⁻¹),其中路线6的排放因子最低,为0.008 6 kg·t⁻¹(95%置信区间0.008 4~0.008 8 kg·t⁻¹)。     

某燃煤超低排放机组非常规污染物脱除

燃煤电厂非常规污染物的排放尚未引起足够的重视。为全面表征燃煤电厂非常规污染物脱除性能,针对某1 000 MW燃煤超低排放机组,分别采用FPM和CPM一体化采样系统、安大略法(OHM)、控制冷凝法、HJ 646-2013规定的有机物测试方法,系统研究了CPM、Hg、SO₃、PAHs等非常规污染物的梯级脱除特性。结果表明：100%、75%负荷时低-低温电除尘系统对CPM脱除率分别为87.15%、92.20%,湿法脱硫分别为49.65%、45.55%,不同负荷下FPM分别为3.6、4.4 mg·m⁻³,但CPM却分别达14.2、15.3 mg·m⁻³,CPM的浓度远超FPM;低-低温电除尘系统脱Hg效率为64.81%,整个系统的脱Hg效率为75.5%,Hg^p全部被脱除,剩余的是难以脱除的Hg⁰、Hg²⁺,脱除率分别为为63.01%、64.29%,Hg⁰排放浓度为5.4 μg·m⁻³,Hg²⁺排放浓度为0.5 μg·m⁻³;SCR脱硝催化剂将SO₂氧化成SO₃的转化率约为0.7%,低-低温电除尘系统可脱除88.7%的SO₃,湿法脱硫对SO₃的脱除率为29.63%,最终SO₃排放浓度为1.9 mg·m⁻³;全系统对16种PAHs脱除率达94.25%,其中,气相、固相脱除率分别为91.61%、99.27%,最终气相、固相PAHs排放浓度分别为2.39 μg·m⁻³和0.11 μg·m⁻³。现有超低排放设备对非常规污染物均有不同程度的协同脱除效果,满负荷条件下该机组CPM、Hg、SO₃、PAHs排放浓度分别为14.2 mg·m⁻³、5.9 μg·m⁻³、1.9 mg·m⁻³、2.5 μg·m⁻³,Hg的排放浓度满足火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)中30 μg·m⁻³的要求,CPM、SO₃、PAHs尚无国家强制排放标准。本研究结果可为燃煤电厂后续非常规污染物的控制提供参考。     

百万燃煤机组烟气污染物超低排放改造费效评估

随着我国火电厂大气污染物排放标准的日趋严格,燃煤发电企业陆续开展环保装备升级改造工作,其中部分燃煤电厂已完成大气污染物超低排放改造工作。目前,针对超低排放改造后的成本效益,仍缺乏系统性的分析及评估。基于大量电厂运行DCS及CEMS数据,以某百万燃煤机组烟气污染物超低排放技术改造的情况为实际案例,采用费用-效益分析的方法,对其展开超低排放技术运行经济性评估及研究。同时,结合情景分析,研究负荷、含硫量及年发电时间等关键影响因素变化对污染物脱除成本的影响。结果表明：改造后,污染物（SO2、NOx及PM）脱除成本比改造前增加约13~20元·（MWh）-1,约占上网电价的2.8%~4.4%。改造后,该电厂SO2、NOx及PM排放绩效分别达到0.048、0.109及0.007 g·（kWh）-1,每年可产生环境效益约1 344万元。此外,提升机组运行负荷能显著降低污染物脱除装备运行成本从实际运行平均负荷（66%负荷）提高到满负荷运行,FGD、SCR脱硝及ESP+WESP除尘单位发电量运行成本分别可下降约30.5%、32.1%和38.1%。     

燃煤发电机组超低排放改造及其运行稳定性研究

燃煤电厂面临的环境保护压力越来越大。以沿海地区某1 000MW燃煤发电机组为例,对其超低排放改造的主要技术路线进行了介绍,并对改造后的运行稳定性进行了研究。结果表明,正式在网运行的30d内,烟尘、SO_2、NOX3个指标的观测值分别低于《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)的标准限值5、35、50mg/m~3,保证率均为100.0%,高于95%,机组能够稳定运行,满足超低排放改造要求。     

可凝结颗粒物采样系统的优化设计及实测应用

燃煤电厂烟气中可凝结颗粒物(CPM)主要由无机成分组成,其排放会影响大气环境。为有效捕集烟气中CPM并研究其无机组分排放特性,采用自主优化设计的CPM采样装置,就国家大气污染防治重点区域内3台600 MW等级以上超低排放燃煤机组开展了烟气中CPM实测研究,同时对采样装置的有效性、可靠性进行了探讨。该装置利用半导体材料进行制冷,与常规采样装置相比体积轻巧、便于携带、捕集效率高、冷凝效果好,且使用成本低。研究结果表明：燃煤电厂中A、B、C 3个机组烟囱排口的CPM质量浓度分别为2.22、3.02、3.83 mg·m⁻³;CPM无机水溶性离子中,阴离子主要有SO₄²⁻、Cl⁻等,阳离子主要有Ca²⁺、Na⁺、NH₄⁺等;其中,SO₄²⁻质量浓度占比均大于50%,在水蒸气存在的情况下,会与NH₄⁺产生硫酸氢铵和硫酸铵;而硫酸氢铵易与烟气中的水蒸气结合形成酸雾,会腐蚀烟气管道,还会因其黏附性较强附着飞灰等杂质在管道表面沉积附着,加剧管道的腐蚀和结垢。本研究结果可为探究超低排放燃煤电厂烟气中CPM的排放特性提供参考。     

燃煤电厂超低排放改造的技术路线研究

化石燃料燃烧带来的环境污染问题日益严重,加强对烟气中污染物的排放治理尤为重要。目前中国要求燃煤机组全面实施超低排放改造。从技术角度和现场试验经验出发,研究了烟尘、SO_2和NO_x的超低排放控制技术,并对各种技术方法进行了分析和对比。根据各污染物控制技术的特性,提出并研究了目前较为成熟的超低排放改造主流技术路线,并对各种技术路线的实际运行效果进行了试验和监测。各技术路线均可以较好地满足超低排放的技术要求。考察并分析了河南省进行超低排放改造后的燃煤电厂所存在的一些问题,提出了解决性和建设性的意见,为将要进行超低排放改造的燃煤电厂提供了技术指导。     

超低排放背景下燃煤电厂烟气控制技术费效评估

在煤电机组超低排放趋势背景下,煤电企业需积极开展燃煤电厂大气污染物排放控制关键技术研究,快速推进环保升级改造,以期实现低成本下燃煤机组大气污染物的超低排放。基于环境审计中成本效益估算原则,收集实际工程案例投资和运行参数,建立了烟气脱硫、脱硝技术费效数据库,评估了燃煤电厂典型大气污染物控制技术的费用效益。烟气脱硫技术中,循环流化床半干法单位装机容量的系统初投资、年运行费用分别为25.78万、5.68万元/MW,均高于石灰石/石膏湿法。烟气脱硝技术中,选择性催化还原(SCR)技术的效费比仅为1.15,显著低于选择性非催化还原(SNCR)技术(1.63)和SNCR/SCR联用技术(1.36),但SCR技术脱硝效率高达80%,而SNCR技术的脱硝效率仅为30%,因此脱硝技术选型时不宜将效费比作为唯一参考指标。     

太湖流域城镇污水处理厂能耗评价与分析

为分析太湖流域污水处理厂的能耗情况,以比能耗分析法为基础,结合多种统计学方法,探究了太湖流域污水处理厂能耗现状、水量比能耗、污染物削减量比能耗、能耗与日处理水量和耗氧污染物削减量之间的关系。结果表明：太湖流域污水处理厂2017年能耗均值为0.458 kWh·m⁻³,高于发达国家污水处理厂能耗平均值;太湖流域处理规模大于5×10⁴ m³·d⁻¹的污水处理厂水量比能耗基本稳定在0.33 kWh·m⁻³,而处理规模小于5×10⁴ m³·d⁻¹的污水处理厂水量比能耗波动较大;化学需氧量(COD)和氨氮(${\rm{NH}}_4^{+} $-N)削减量与污染物削减量比能耗之间均存在幂函数关系,在每个污染物出水浓度区间内,均呈现削减污染物量越多,污染物削减量比能耗越低的趋势;污水处理厂能耗与日处理水量和耗氧污染物削减量之间存在线性关系。因此,对污水处理厂的节能降耗须重点关注污染物削减量比能耗的降低。     

湿式电除尘器的高压恒流源供电及其能效分析

湿式电除尘器电场的放电状态变化大、干扰因素多,尤其是导电玻璃钢阳极管内壁材料的特殊性,必须尽量减少火花放电,防止电极灼伤甚至起火,保证设备安全、稳定运行。为了深入研究湿式电除尘器的电源供电特性及污染物脱除性能,搭建了湿式电除尘器实验系统,并开展不同类型电源的对比实验。实验结果表明：湿式电除尘器喷淋系统开启,工频恒流源运行相对平稳,出口烟尘浓度变化不大,但恒压源则存在一个电源参数振荡区,出口烟尘浓度增加了约147%,因此,湿式电除尘器应优先考虑抗干扰能力强的恒流源;高频恒流源的运行参数更高,污染物脱除性能更强,与工频相比,高频恒流源不同供电电耗时烟尘、SO₃的减排幅度分别为46.30%~78.69%、42.86%~66.67%。通过对实际工程项目的深度测试及节能优化实验,定量分析了湿式电除尘器的比电耗与污染物脱除性能关系。工程实践表明：随机组负荷的降低,湿式电除尘器的污染物脱除性能有所提升,但高压供电比电耗也大幅增加,从满负荷到50%负荷,比电耗从2.41×10⁻⁴ kWh·m⁻³升至4.57×10⁻⁴ kWh·m⁻³,有较大的节能空间;经节能优化,控制湿式电除尘器出口烟尘浓度在4~5 mg·m⁻³,50%负荷的比电耗下降达84.68%。根据该节能优化思路,对其他3个工程项目实施运行优化,控制烟尘排放浓度在4.5 mg·m⁻³以内,比电耗下降幅度分别为32.65%、27.15%、41.64%。以上研究结果可为后续湿式电除尘器的性能提升及节能优化提供参考。     

曝气时长对中试曝气塘-浮萍塘联合系统中污染物去除的影响

浮萍塘污水处理技术具有管理简便、运行成本低、可资源化回收氮磷污染物等优势。然而,因水体溶解氧(DO)不足造成的污染物去除率低的问题限制了该技术的推广应用。为此,本研究在浮萍塘前端引入曝气塘,构建中试曝气塘-浮萍塘联合系统,借此增加浮萍塘DO含量,并进一步考察了曝气时长(0、0.5、1、2和4 h)对污染物去除效果及浮萍生长的影响,以此探寻低耗高效的最佳曝气时长。结果表明,曝气塘可有效降低水体的浊度,但对氮磷去除的贡献较小,氮磷的去除以浮萍塘为主。曝气处理可显著提高曝气塘及浮萍塘水体DO含量和氧化还原电位(Eh),且DO和Eh随曝气时长的增加而上升。此外,曝气处理还能显著促进浮萍生长及其污染物的去除,但促进效果并未简单地随曝气时长的增加而提高。其中,TN、氨氮和浊度的去除率在曝气时长1 h时已基本达到峰值(去除率分别为58.42%、61.89%和89.90%),TP去除率虽在曝气时长4 h时最大(81.44%),但与曝气时长0.5 h(73.05%)相比并无显著差异;浮萍虽在曝气时长2 h时干基生长速率最高(8.00 g·(m²·d)⁻¹),但与曝气时长0.5 h和1 h(7.35 g·(m²·d)⁻¹左右)相比也无显著差异,而曝气成本却成倍增加。因此,综合考虑污染物去除、浮萍生长及曝气成本,建议曝气时长不宜高于1 h,推荐0.5~1 h为佳。以上结果可为曝气塘-浮萍塘联合系统的应用及曝气时长的选择提供参考。     

纳米氧化锌协同介质阻挡放电等离子体降解双酚A

建立了介质阻挡放电等离子体(DBDP)和纳米氧化锌(ZnO)相协同的难降解有机物降解体系,以双酚A(bisphenol A, BPA)作为目标污染物,考察了协同体系中ZnO的不同添加浓度、不同载气种类、溶液不同初始pH对BPA降解效率及能量利用效率的影响,同时考察了在相同操作参数条件下,不同自由基捕获剂对BPA降解效果的影响规律,以说明不同活性氧物种在降解过程中的贡献情况,并测定了不同操作条件下溶液COD和UV-vis光谱的变化。结果表明：DBDP/ZnO协同体系中ZnO的最优添加浓度为50 mg·L⁻¹,该操作条件下,反应40 min后,BPA的降解率为85.4%,能量利用率为0.32 g·(kWh)⁻¹;当体系的初始pH为酸性、载气为氧气时,更利于BPA的降解;反应体系中·OH、 ¹O₂、O₂·^–及电子浓度的减少均会削弱BPA的降解效果;催化剂的添加和载氧气条件有利于提高BPA的可生化性。以上研究结果对拓宽金属氧化物材料及低温等离子体水处理技术的应用范围具有一定的参考价值。     

基于催化膜耦合颗粒活性炭阴极的微生物燃料电池体系处理焦化废水

含难降解污染物的工业废水,处理难度大、成本高,如未达标却大量排放,会造成严重的水体污染并威胁生态平衡和人类健康。为了开发高效、节能和可持续的环保技术,制备了新型催化电极膜组件,并内置活性炭颗粒或负载二氧化锰的活性炭颗粒,以扩大阴极的总体积,研究了其在11 L上流式微生物燃料电池与膜生物反应器耦合系统中对焦化废水的处理效果,考察了其对系统的产电性能和废水处理效果。结果表明,在产电和水处理成效上,催化电极膜内放置负载二氧化锰的活性炭颗粒阴极的耦合体系>催化电极膜内置活性炭颗粒阴极的体系>碳纤维布电极内置活性炭颗粒阴极的体系。碳纤维负载催化剂电极膜及内置活性炭颗粒阴极的系统,最大功率密度为1 041.35 mW·m−3,比仅用碳纤维布的电极膜内置活性炭颗粒阴极的对照组,提高了7.4倍,系统内阻也由309 Ω减小至104 Ω,有效降低了能量损耗。催化电极膜内置负载二氧化锰活性炭颗粒阴极的耦合系统,可高效去除焦化废水中的COD和${ {\rm{NH}}_4^ + }$-N,去除率最高可达95.75%和92.81%;COD去除负荷为1.55 kg·(m3·d)−1,比对照组提高了25%。增大阴极曝气速率,可提高COD去除效率(另一焦化废水,出水COD值低于40 mg·L−1,达到一级排放标准);COD去除负荷达到1.67 kg·(m3·d)−1。该耦合体系对焦化废水具有较好的处理效果和较高的产电能力,可为焦化废水等工业废水的处理提供一种有效可行的新方法。     

Orbal氧化沟工艺污水厂中关键酶活性对污水处理效率的影响

针对实际污水处理厂提标改造过程中运行参数变化对运行效果产生影响机制不明确的问题,选取以Orbal氧化沟为核心工艺的某实际污水处理厂,设置2种运行模式,采用PCR-DGGE分析、实时荧光定量PCR分析、酶活性分析等方法研究了不同运行模式下活性污泥中微生物种群结构、功能微生物含量、关键酶活性的特征;分析了微生物种群、关键酶活性与污染物去除率之间的关系;探讨了Orbal氧化沟工艺中运行参数变化对运行效果产生影响的机制。结果表明：适当减少Orbal氧化沟外侧沟道内转刷的开启数量,其沟道内溶解氧分布将发生明显变化;沿水流方向,厌氧或缺氧段将明显延长;长期运行结果显示,进水水质稳定时,减少转刷开启数量没有对生物处理工段内微生物种群结构产生影响。同时,外侧沟道内硝酸还原酶(nitrate reductase, NR)活性(以羟胺计)在夏季和冬季却均有显著增加,分别由模式Ⅰ的1.58 mg·(g·h)⁻¹和0.80 mg·(g·h)⁻¹增加到了模式Ⅱ的2.27 mg·(g·h)⁻¹和1.07 mg·(g·h)⁻¹;相关分析表明,HAO和NR活性与氨氮和总氮去除率呈显著相关,斯皮尔曼相关系数r分别为0.99(P=0.01)和0.88(P=0.12)。在实际污水处理厂中,关键酶活性是运行参数改变对运行效率产生影响的根本原因。     

Extractive Continuous Emission Monitoring at San Juan Generating Station

Continuous emission monitors at San Juan have had very high availability and reliability over the past two years. Three extractive systems are in service on two 350 MW units and one 515 MW unit. Another 515 MW unit is scheduled for startup in 1982. All units are coal-fired with electrostatic precipitators and Wellman-Lord desulfurization systems, and all units will have the same extractive emission monitor systems utilizing microprocessors for control and data acquisition.

This paper discusses the design of and operating experience with the extractive systems and microprocessors, including their problems, advantages, and disadvantages. It will also outline system costs and describe certification experience for two units.

Secondly, this paper describes five years of history on operating and maintaining two early in-situ analyzer systems, a temporary system, and the present extractive systems. Finally, the development of dedicated daily maintenance will be summarized as a major reason for successful emission monitor systems.     

厌氧序批式生物膜反应器处理葡萄酒生产废水性能及菌群演替分析

为探究厌氧序批式生物膜法处理葡萄酒生产废水的可行性,采用厌氧序批式生物膜反应器(AnSBBR)预处理模拟葡萄酒生产废水,通过逐级增加进水浓度来提升有机负荷并对AnSBBR在不同负荷下的运行特性及菌群演替规律。结果表明： 在35 ℃、HRT为20 h、周期为4 h的运行工况下,当OLR为1.2~9.6 g·(L·d)⁻¹时,AnSBBR均能保证出水COD值低于200 mg·L⁻¹,当OLR为5.4 g·(L·d)⁻¹时,运行性能最佳,COD去除率为(97.2±0.5)%,甲烷产率为(349.9±7.6) mL·g⁻¹;与OLR为1.2 g·(L·d)⁻¹相比,OLR为9.6 g·(L·d)⁻¹时产甲烷速率提高69.3%,生物量增加294.3%,辅酶F₄₂₀浓度增加190.8%,电子传递活性(INT-ETS)提高88.4%;当OLR增至10.2 g·(L·d)⁻¹后,反应器中VFA浓度持续增加,丙酸和丁酸积累,缓冲能力明显下降,系统无法适应该负荷条件;高通量测序显示,群落中主要的细菌为Desulfovibrio、Brevinema、Treponema、Longilinea、Paludibacter和Leptolinea,主要的古菌为Methanobacterium、Methanobrevibacter,Methanosaeta和Methanosarcina;受进水基质组分和负荷的影响,细菌和古菌中丰度占比最大的分别为Desulfovibrio(12.4%)和Methanobacterium(17.1%);当OLR为5.4 g·(L·d)⁻¹时,产甲烷菌多样性更高且在门和属水平上整体丰度最大,分别为26.7%和26.3%;当OLR为9.6 g·(L·d)⁻¹时,培养出特定的菌属(Methanobrevibacter)以适应环境。由此可以看出,逐级提升OLR的运行策略可促进生物膜系统的增殖和代谢活性。本研究确定了AnSBBR处理葡萄酒生产废水的最大及最佳运行负荷,该结果可为推动AnSBBR的工程化应用提供依据。     

华中地区某污水处理厂低碳运行措施及效果

以华中地区某污水处理厂 (设计规模：25×10⁴ m³·d⁻¹) 为例,分析城镇污水处理厂的节能降碳的有效措施。该厂在2021年底实施了系列节能高效运行和工艺优化创新措施,取得显著降碳效果。措施包括：采用节能高效设备、生化池按需曝气、光伏发电等节约电耗措施,以及强化生物除磷、优化化学除磷、多点配水节约碳源、智能加药等。对比分析该污水处理厂2022年的运行数据与2019—2021年的数据。年平均吨水电耗、吨水消耗碳源、吨水消耗除磷剂分别由0.192 kW·h·m⁻³、5.010 mg·L⁻¹ 、4.199 mg·L⁻¹降至0.161 kW·h·m⁻³、0 mg·L⁻¹、2.980 mg·L⁻¹。污水处理厂年消耗电费、药费等直接运行成本节约39.6%, 间接碳排放强度减少20.3%。相关举措可为类似污水处理厂的从运行管理角度实现减污降碳协同增效提供参考。     

基于碳源条件的燃料乙醇生产废水脱氮工艺优化

某厂稻谷燃料乙醇DDG废水处理工艺因好氧进水碳氮比失调,导致出水TN难以达标。通过对反硝化系统碳源种类的筛选,寻找适宜的碳源并对废水处理系统工艺进行调整,以提升反硝化脱氮效率。碳源筛选实验在葡萄糖、乙醇和清液(原废水),3种碳源条件下进行。通过考察实验系统pH和TN浓度的变化,对反硝化系统投加不同碳源时TN去除速率,以及相应碳源条件下的运行成本进行对比。结果表明：乙醇作为碳源时系统的TN去除速率最大,为8.33 mg·(L·h)⁻¹,是清液为碳源时的1.1倍、葡萄糖为碳源时的1.18倍;而清液作为碳源的运行成本是乙醇为碳源的9%、葡萄糖为碳源的37%。综合对比反硝化投加不同碳源情况下的脱氮反应速率和运行成本,以清液作为碳源来调整脱氮工艺是最佳方案。经现场工艺验证,当A/O系统进水TN为300~600 mg·L⁻¹、投加清液量使废水中COD/TN达到12.1以上时,可确保该厂废水处理系统经处理外排废水TN稳定在50 mg·L⁻¹以下。上述研究结果可为DDG废水的处理提供经济合理的碳源补充方案,并能为可生化性较好的发酵行业废水处理提供参考。