在发电环保法规的影响

多年来,空气污染控制(APC)的规章制度已经控制了世界发电船队的设计和经济性。这些规则产生了巨大的影响,改善空气质量,即使舰队的能力已经显著增加。它们还导致了许多创新APC技术的开发和部署。

环境规则追溯到40年或更有了新的规则,电厂涵盖不同的操作参数。例如,有几个规章制度根据《清洁空气法》修正案要求燃煤发电厂的1990金莎线上平台安装烟气脱硫(FGD)系统.大多数这些湿的脱硫系统设计(见开场图片),导致显著增加合成石膏用于市场。这创造了一个有利可图的新的商业产业,并创造了更实惠的住房。金莎线上开户例如,专用的壁板厂始建于北卡罗莱纳专门处理产生的石膏杜克能源的脱硫项目。

然而,2015年,美国。环境保护署(EPA)确定规则修订的法规蒸汽电动发电废水限制指南(ELGs),调节和其他成分(如硒、汞砷,和硝酸盐)从脱硫废水排放系统。脱硫系统是一种技术,可去除汞从燃煤电厂的烟气,金莎线上平台但是水银和其他成分最终脱硫废水,这是根据ELG规则规定的。的根据这些附加废水法规的处理要求增加了湿法烟气脱硫系统运行的巨大成本.此外,的环保署完成煤炭燃烧残留物(CCR)2金莎线上平台015年规则,其中包括更改规格石膏存储。

当原始SO2规定是收养的,很少有人预期合成石膏市场繁荣或效益,脱硫在减少汞排放。此外,这是未知ELG或CCR规则会产生什么影响。

断裂的规定增加成本

在美国,环境法律体系错综复杂。有清洁空气法案,清洁水法案,资源保护和恢复法案》(《),包括固体废物的处理。国会和环保局,在规定,在各自的角色倾向于集中在单个问题上,像这样2减少,分段的方式。例如,他们经常调节空气排放不考虑由此产生的长期影响水和固体废物问题。这种零敲碎打的方式导致了许多单位关闭在临终之前由于持续,积累,而且常常是投机性的环境成本,按照每条规定依次进行。

合规的改造成本和/或早期关闭经常困成本转嫁给电力消费者。对于继续经营的单位,规定有显著降低利润率作为改造和提高操作和维护成本上升(运营管理)。此外,许多规定中的含糊不清导致法院案件过多,传播的猜测在公用事业必须或重新评估合规策略问题。

在欧洲联盟(欧盟),当前的工业排放指令(IED)基于综合方法,这拥抱的使用最好的技术和植物的许可操作。这些允许考虑整个环境性能的植物,排放到空气中,水,和土地;代的浪费;使用的原材料;能源效率;噪音;事故预防;和恢复网站关闭。

欧盟各成员国必须将欧盟立法纳入国家立法,在这一过程中,必须制定像以下那样严格的立法:或者更多,欧盟立法。IED的广泛性质使国家监管机构和工厂所有者对遵从性的选择有一个全面的概述。这种方法允许公用事业来估计整体成本的整套控制系统要求,可以显著降低成本在设计一个系统,可以利用更新,多元的污染系统,并且可以处理空气,水,同时和固体废物问题。

而美国环境法律可能远不完美,顺应性区域环境空气质量显著改善。表1给出了整体减少X所以2美国燃煤发电机组(EGU)排放量与吨煤的关系。金莎线上平台该表还显示了燃煤EGU船队在同一时期内这些污染物的平均国家环境空气浓度是如何减少的。金莎线上平台

表1。减排。没有X所以2排放的燃煤发电机组已经显著降低金莎线上平台在美国1980年以来。资料来源:美国环境保护署

本文综述了一系列空气污染法规对燃煤电厂与1970年开始清洁空气法案(CAA)和进步现行规定办理。金莎线上平台的序列分析在很大程度上反映了这些法规或规章颁布。

1970年清洁空气法

英国民航局制定污染物排放限制以顺序的方式随着时间的推移,从微粒的排放。

微粒。美国环保署尼克松政府在1970年12月成立。在1970年代初,环境保护局制定了新的燃煤电厂颗粒物排放源性能标准(NSPS)。金莎线上平台NSPS导致研究和开发,以提高静电除尘器的性能(esp)。新ESP控制开发和大ESP设计进化。此外,新的建模技术被开发来提高性能和减轻这些系统内部故障。积极的影响包括:

■开发了新的灰烬销售市场,主要在水泥和混凝土行业。这对公用事业发展成新的收入来源和最小化灰处理。

■更好、更可靠的颗粒控制系统性能。

负面影响包括:

■低排放的要求导致的发展注入技术,以提高小esp的性能。所以当水银和空气毒物标准(MATS)规则生效时,空调成为一个重大问题,因为所以干扰捕获的水银。

■灰不能出售必须填埋,最终在2015年成为监管的CCR统治下。

氮氧化物。在1970年代,为了应对新的没有排放限制X,第一代低不了X金莎线上平台开发了燃煤机。积极影响包括:

■低不X燃烧器有助于减少不X来自燃烧区的排放,从而帮助减少所需的氨选择性催化还原(SCR)选择性非催化还原(SNCR)技术,以后经常需要的法规作为额外的没有X控制选项。

■2000年代强化燃烧控制的发展帮助平衡竞争因素,同时实现NOX,有限公司,以及减少灰分中的未燃烧碳。

也产生了负面影响,包括:

■第一代低NOX燃烧器造成水冷壁过度浪费,导致更低的工厂可用性和更高的维护成本。

■燃烧器,同时降低不X,倾向于增加CO排放。此外,这些燃烧器倾向于增加粉煤灰中未燃烧的碳,因此,更多的灰烬变得不那么畅销,更多的灰烬被填埋。

■安装这些燃烧器和高CO排放导致可能的新来源审查(NSR)违反。

■控制燃烧过程和蒸汽产生,需要新的燃烧器控制,由于锅炉内空气分级较深,锅炉管损耗增加,导致成本高于预期。

1977年和1990年CAA修正案

随着法律的发展,电力工业随之发生了重大变化。金莎线上开户首先是需求减少2排放,这需要安装烟气脱硫技术(图1)或切换到低硫煤。金莎线上平台第二个问题是NSR需求的启动,规范修改现有的植物。第三个变化是通过标题V允许增加执法的能力。

1。烟气脱硫(FGD)。 根特发电站的所有四个机组在2007年5月至2009年5月之间完成改造后都配备了烟气脱硫系统。这张图片显示了脱硫出口炮塔上安装单位现场4。礼貌:巴布科克能源

提供的法律选择切换到低硫燃料的植物或安装排放控制。所以的2需求导致了权力的扩张流域(复审委员会)在美国西部煤矿金莎线上平台铁路运输系统需要将西部煤炭运往东部。金莎线上平台这两个,煤炭和脱硫的安装的开关,金莎线上平台有正面和负面的影响时不可预见的法律了。

SO的发展2烟气脱硫技术刚刚起步,随着技术的进步,出现了许多技术故障。在1980年代中期,新的环境规则在德国需要安装脱硫系统植物在那个国家,和一些德国技术进口到美国发展的一些积极影响包括:

■一个行业金莎线上开户开发生产石膏副产品的壁板。这对当地社区和住房业都是经济效益。金莎线上开户然而,由于运输成本,并非所有发电厂的石膏生产都在经济可行的地区,所以一些副产品必须被填埋。然而,其他市场出现了,包括采矿径流减排和农业使用。

■烟气脱硫系统有利于减少汞排放,并有助于遵守MATS规则。

并非所有的影响都是有利的。一些不可预见的负面影响包括:

■湿法烟气脱硫系统需要大量的电力来运行,导致植物的耗热率的增加,效率下降2%到3%。

■用垃圾填脱硫副产品成为受CCR规则。

■因为烟气脱硫系统捕集废水中的汞,放电在ELG规则下得到调节。

燃料切换到复审委员会煤炭作为硫还原策略也无法金莎线上平台预料的影响。

的一些积极影响包括:

■复审委员会的灰煤成为水泥行业所需产品金莎线上平台,成为公用事业公司的收入来源,金莎线上开户减少废品的义务。

■PRB煤具金莎线上平台有较高的水分含量和较低的燃料氮含量,导致较低的不X比东部煤的排放量大。金莎线上平台

■低成本的可用性复审委员会煤炭也带来了东部煤的成本下降。金莎线上平台
负面影响的燃料转换包括:

■所以2复审委员会煤炭排放低于控制排放的东部煤金莎线上平台。有些植物燃烧复审委员会煤能满足法律没有脱硫系统的金莎线上平台排放限制,但是,它们的排放量仍然高于如果将烟气脱硫装置安装在用东方煤燃烧的单位上可能达到的等效排放量。金莎线上平台作为一个结果,美国经历过较高的SO2排放量比整个船队安装烟气脱硫系统所能达到的要多。

■复审委员会煤炭的使用可以导致更高金莎线上平台的颗粒物(PM)排放,因为火山灰被ESP系统捕获的效率较低。所以可以安装调节系统以减小影响,但是这些会干扰汞的捕获效率。

■复审委员会煤炭的使用导致了更高的金莎线上平台公司2排放(磅/ MWh基础上)当使用东部煤。金莎线上平台

■燃料转换开始时,现有的锅炉和燃烧系统没有设计成燃烧PRB燃料。作为一个结果,这些锅炉必须后退由于轧机的组合能力和结渣问题。

■解雇复审委员会东部煤在锅炉设计导致过度的结渣和污染,金莎线上平台随着可用性的相应降低,O&M成本的增加,和增加排放。

■PRB燃料的硫含量通常较低,这导致PRB装置上的脱硫系统产生的石膏数量要少得多。在某些情况下,这可能意味着石膏生产在经济上不可行,而副产品则被填埋。这意味着一个额外的收入来源的损失和潜在的新的处理成本。

关于工厂升级和修改的NSR规则的实施产生了若干影响。是一个积极的环境方面2,没有X和点控制需要提前将所需的其他规定,至少在某些情况下。

的负面影响被推迟,许多船东在空气污染控制(APC)升级由于不确定性NSR的解释要求。此外,许多工厂老板没有在APC和锅炉系统的改造,实现效率的提高因此错过了机会,避免高有限公司2排放。

没有更新X要求

1997,新的臭氧法规要求东方公用事业公司减少其NOX排放。无X预算交易计划从2003年到2008年。在此期间,没有X减少可能不再是实现低不简单X燃烧器,相反,他们需要可控硅(图2)或SNCR技术在许多植物。

2。选择性催化还原(SCR)。所有四个单位Winyah发电站配有SCR系统改造完成后(如图所示)在2003年和2004年。礼貌:巴布科克能源

SCR技术最初是在日本开发的,但这是在德国在1980年代末完全实现。在美国,大多数SCR装置都是。通过技术转让从德国开发。一些重大问题经历了早期的美国安装是因为德国使用的煤与美国使用的煤不同,这种技术不金莎线上平台能完全从日本和德国转让,而是需要重建美国金莎线上平台煤和实用程序操作。

这对美国的一个积极的方面市场,当发射东部煤沥青,金莎线上平台可控硅氧化汞元素,这有助于降低整体汞排放。

然而,负面影响包括:

■一些最初的可控硅装置导致粉煤灰中的氨含量高,火山灰影响销售,减少收入,并要求掩埋和CCR遵从性。

■SCR的运行可导致SO排放的增加和硫酸雾,创造了“蓝色羽毛”和结果在一个违反NSR需求。这也会导致空气加热器的堵塞,减少工厂的性能和增加的各项成本。

■单位燃烧煤,金莎线上平台氨会对汞的捕获产生负面影响。

■催化剂用于在所定义的使用寿命,必须依照《处理。

下一个主要规则是实现清洁空气州际规则(以下简称规则),调节所以2也没有X从EGUs排放。以下简称没有X臭氧季节和年度计划始于2009年,而CAIR SO2年度计划始于2010年。

由于法律问题,CAIR被放弃,环境保护局发布了跨州空气污染规则作为7月7日的替代品,2011.再一次,所以2也没有X主要污染物的处理。这些规则中的技术用于合规脱硫和可控硅;它们的影响已经讨论过了。

MATS规则对成本的影响

美国环境保护局(清洁能源计划除外)最近颁布的主要空气污染法规是MATS规则,2011年12月出版。这条规则解决汞排放限制,重金属,和酸性气体,特别是HCl和SO2.规则也包括了创业,关机,和维护程序,但是这方面的规则将不会在本文中讨论。

三。可控硅模块。空气质量控制系统的改进通常涉及大型部件的运输,如这里所示的可控硅模块被驳船交付给一个美国电力公司网站。礼貌:巴布科克能源

垫的影响的分析规则比之前更复杂的规章制度由于其多元的污染增加覆盖率和由此产生的需求和选择符合符合垫限制,可能需要一种以上的技术。作为一个结果,采用多种控制方案进行MATS依从性,包括金额的影响(图3),在所袋式除尘器esp,和脱硫系统(图4),随着新的多元的污染系统和mercury-specific控制策略。

4.喷头。湿法烟气脱硫吸收器容器包括多层喷雾头,以便于洗涤过程。礼貌:巴布科克能源

遵守MATS规则的经济压力以及用于发电的天然气价格直接导致了超过30GW的燃煤容量的关闭。金莎线上平台作为一个结果,有地区短缺的粉煤灰水泥行业销售。金莎线上开户这个短缺已经引起了粉煤灰在某些情况下要从中国进口。然而,中国某些高铀煤矿床产生的飞灰具有放射性,无金莎线上平台法再利用。

汞排放控制的主要好处或吸附,如活性炭喷射(ACI)或卤素,捕捉汞在现有APC系统(袋式除尘器,esp,和脱硫系统)。卤素还可以用其他技术增强汞的捕获。其他重金属几乎与颗粒物排放完全相关,因此通过应用ESP或袋式系统加以控制。HCl所以2可以控制的干燥吸着剂喷射(DSI)和点控制,或烟气脱硫系统。EPA HCl控制提供了一种替代方法如果植物使用2控制,导致一些干燥脱硫系统的安装。在某些应用程序中,ACI公司,点,和烟气脱硫结合使用,以符合MATS。

因为无数的组合控制技术被用来垫合规,积极和消极影响的分析分为四个部分:ACI,卤素注入,干法烟气脱硫和DSI。以下是总结这四个技术的积极和消极影响。

ACI技术。除汞还原外,没有其他明显的积极影响与ACI观察。负面影响包括:

■ACI可以在火山灰的销售产生负面影响,导致更高的合规和处置成本,CCR和ELG合规问题。

■有担忧ACI对电除尘器性能的影响,这可能需要ESP升级或安装行李箱。这意味着选择投资点控制系统或潜在PM排放增加。然而,有几个相互矛盾的报道ACI对电除尘器性能的影响,包括没有影响的报告。

■如果来自植物的飞灰进入垃圾填埋场或池塘,对于CCR或ELG的遵从性和额外费用都有影响。

卤素注入。美国的一些植物。使用溴化合物作为氧化剂来增强汞捕获。就像ACI,没有观察到明显的积极影响从这个超出汞还原。然而,负面影响包括:

■在锅炉不同部位的腐蚀已报告列车和APC设备,最常见于燃用次烟煤的锅炉的空气预热器中。金莎线上平台

■有报道称汞测量使用卤素时的干扰。

■使用卤素可能符合未来污水限制的影响。脱硫废水中高浓度的溴化将生物反应器在废水处理系统中微生物活动干扰。有溴化问题在一些州的放电脱硫系统进入水体的上游的饮用水处理厂。

干法烟气脱硫技术。干燥脱硫的一个积极影响是,一个系统可以应用于控制汞,盐酸,重金属,和点。在某些情况下,虽然,ACI可能不得不被添加。然而,干法烟气脱硫系统副产品的市场非常有限;因此,大多数副产品必须填埋而遵守CCR需求,这可能很昂贵。另一个负面影响是,干燥脱硫系统具有较高的电力需求,影响植物的发热量和结果在增加公司吗2排放。

DSI技术。在美国最常见的应用程序涉及DSI包括各种钠基吸附剂,如天然碱或碳酸氢钠,和各种氢氧化钙产品。石灰和天然碱对性能有不同的影响。积极的影响包括:

■当使用天然碱或碳酸氢钠作为吸附剂时,ESP性能可以提高。

■DSI可以增强汞的控制(通过降低SO烟气浓度),同时减少酸性气体。

■DSI可用于减少空气加热器结垢。

的负面影响,然而,包括:

■DSI会影响灰销售导致的收入损失和潜在的新用垃圾填成本。

■当使用钠基吸附剂时,它们会由于重金属的浸出而影响垃圾填埋灰的能力。

■ESP使用石灰基吸附剂时性能会下降,并可能导致下午略高排放。

■当钠基的吸着剂使用在高剂量率,高NO2排放可能发生,导致可见的烟囱羽流,在极端的情况下,潜在的NSR侵犯。

■当钠基的吸着剂是用来控制酸性气体而活性炭用于控制汞、NO的形成2可以产生负面影响Hg的活性炭去除的效率。

一个大小并不适合所有人

有很多APC规章制度已经在美国实现自第一届CAA通过以来。这些规则已集成环境规则,考虑空气,水,同时,固体废物。这导致了规则和规章的复杂结构,有时相互冲突,并会影响遵从性和经济学。

在某些情况下,在20世纪80年代采用有效的排放控制战略有利于确保在进一步立法收紧要求时继续遵守。然而,在其他情况下,选择合规策略,例如燃料转换或排放交易,简单地推迟解决方案和最终意味着APC系统强制。这意味着持续合规问题和延迟一些植物改造成本。

事后看来,许多植物运营商就作了非常不同的技术选择能够预测排放立法自1980年代以来的进化。在某些方面,说明性的和更广泛的欧盟立法的性质(包括空气、水,同时和废物)意味着,燃煤电厂在欧洲没有通过尽可能多的戏剧性的变化控制策略在美国金莎线上平台

遵守了上世纪80年代通过的规则的业主发现,20年后,它偶尔导致更多人遵守不同的规则。如果决策可能是由未来ELG规则,可能会有比最终导致dry-FGD系统改造。虽然它更难以改造干法脱硫技术,它消除了大部分的ELG担忧。

在未来,监管机构应深入对技术和经济法规的影响。可以吸取经验教训从零碎的立法演变随着时间的推移,以及对比的方法来立法和控制在世界其他地区使用。

这就是说,在一个地区工作并不必然意味着什么。例如,仅仅因为SCR对德国煤炭有效,并不意味着它们在美国同样有效。金莎线上平台金莎线上平台没有重大设计和操作变化的煤。相反,垫下的策略被用来减少汞排放不能保证工作在德国褐煤单位。■

-安东尼·利卡塔是一个与利卡塔能源合作。他有超过40年的发电领域的丰富经验。输入本文也收到博士。莱斯利·斯洛斯已经分居国际能源署的洁净煤中心;金莎线上平台;博士。康妮高级,执行主编与清洁能源;;块安德鲁斯,退休的烧伤和麦克唐奈环境专家;;格兰特·格罗森伯恩斯和麦当劳;;迈克尔咕AJW;;埃德希利南方公司;和博士。吉姆斯塔德安多弗的技术合作伙伴。