本發(fā)明涉及煙氣處理領(lǐng)域，具體地，涉及一種鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置及鍋爐系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人類工業(yè)的發(fā)展，氣候變化問題已經(jīng)引起了全球的關(guān)注，目前雖然對氣候變暖的原因還存在不同的爭論，但大多理論認(rèn)為其與人類活動產(chǎn)生的溫室氣體二氧化碳濃度的升高有關(guān)。正因?yàn)槿绱耍谎跞紵夹g(shù)作為一種重要的二氧化碳捕捉技術(shù)，得到了越來越多的關(guān)注。

目前，對于煙氣的排放都需要滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。對于富氧燃燒濕循環(huán)和空氣燃燒兼容的鍋爐，在空氣燃燒工況和富氧燃燒工況部分二氧化碳進(jìn)行壓縮純化的情況下，仍然需要煙氣排空，為保證排放煙氣中SO2濃度滿足大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行煙氣處理，例如脫硫系統(tǒng)，該脫硫系統(tǒng)可以是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)。

然而，對于富氧濕循環(huán)和空氣燃燒兼容的鍋爐系統(tǒng)，濕循環(huán)工況煙氣量是空氣工況煙氣量的40％～45％，而煙氣中二氧化硫濃度是空氣工況的2.5倍以上，這樣當(dāng)兩種工況切換后，煙氣量變動很大，如果脫硫系統(tǒng)的吸收塔按照空氣工況設(shè)計(jì)，塔內(nèi)流速選擇上限流速(大約3.9m/S)，切換到濕循環(huán)工況后，流速變?yōu)榇蠹s1.65m/S，而正常脫硫反應(yīng)的流速大約為3-4m/S，顯然明顯低于正常脫硫反應(yīng)的流速，同時(shí)，濕循環(huán)工況下對應(yīng)的二氧化硫濃度是空氣工況的2.5倍以上，此時(shí)想達(dá)到和空氣工況同樣的排放標(biāo)準(zhǔn)非常困難；如果脫硫系統(tǒng)的吸收塔按照富氧濕循環(huán)工況設(shè)計(jì)(塔內(nèi)煙氣流速大約為3.5m/S)，切換到空氣工況后煙氣流速將達(dá)到7.5m/S以上，這種情況下顯然脫硫系統(tǒng)難以保持較高的脫硫效率。因此，常規(guī)設(shè)計(jì)的濕法脫硫吸收塔很難同時(shí)適應(yīng)這樣的變動并保證系統(tǒng)出口煙氣二氧化硫濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，無論是按照上述兩種方案中任何一種設(shè)計(jì)，除霧器都在工況切換后處于非高效工作區(qū)，凈煙氣液滴含量大幅增加，煙塵濃度將超過排放標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置，以使鍋爐系統(tǒng)的煙氣排放能夠在不同工況下均滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置，其特征在于，所述煙氣處理裝置包括并聯(lián)的第一煙氣處理通路和第二煙氣處理通路，所述第一煙氣處理通路上設(shè)置有第一脫硫吸收塔，所述第二煙氣處理通路上設(shè)置有第二脫硫吸收塔，該煙氣處理裝置設(shè)置為：當(dāng)所述鍋爐系統(tǒng)處于富氧濕循環(huán)工況時(shí)，僅所述第一脫硫吸收塔運(yùn)行；當(dāng)所述鍋爐系統(tǒng)處于空氣燃燒工況時(shí)，所述第一脫硫吸收塔和第二脫硫吸收塔并聯(lián)運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述煙氣處理裝置包括第一增壓風(fēng)機(jī)和第二增壓風(fēng)機(jī)，所述第一增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)在所述第一脫硫吸收塔的上游，所述第二增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)在所述第二脫硫吸收塔的上游。

優(yōu)選地，第一增壓風(fēng)機(jī)的入口處和第二增壓風(fēng)機(jī)的入口處均設(shè)置有煙氣擋板。

優(yōu)選地，所述第一脫硫吸收塔的下游串聯(lián)設(shè)置有煙氣冷凝器，所述煙氣處理裝置包括二氧化碳壓縮純化裝置以及煙囪；所述煙氣處理裝置設(shè)置為：經(jīng)所述煙氣冷凝器冷凝脫水后的煙氣的一部分或者全部能夠進(jìn)入所述二氧化碳壓縮純化裝置中存放或者能夠通過所述煙囪排放。

優(yōu)選地，所述煙氣處理裝置包括第一煙氣換熱器，所述煙氣處理裝置設(shè)置為：經(jīng)所述煙氣冷凝器冷凝脫水后的煙氣的一部分或者全部能夠通過所述第一煙氣換熱器升溫，升溫后的煙氣的一部分或者全部能夠通過所述煙囪排放或者作為一次風(fēng)使用。

優(yōu)選地，所述第二脫硫吸收塔的煙氣出口連通至所述煙囪。

優(yōu)選地，所述煙氣處理裝置包括第二煙氣換熱器，所述煙氣處理裝置設(shè)置為：所述第二脫硫吸收塔的煙氣出口通過所述第二煙氣換熱器連通至所述煙囪。

優(yōu)選地，所述第一煙氣換熱器和/或第二煙氣換熱器均為熱媒水-煙氣-煙氣換熱器。

優(yōu)選地，所述煙氣處理裝置包括第一除塵器和第二除塵器，所述第一除塵器的第一端用于連通鍋爐爐膛，所述第一除塵器的第二端連接至所述第一增壓風(fēng)機(jī)，所述第二除塵器的第一端用于連通鍋爐爐膛，所述第二除塵器的第二端連接至所述第二增壓風(fēng)機(jī)。

本發(fā)明還提供一種鍋爐系統(tǒng)，所述鍋爐系統(tǒng)包括上述煙氣處理裝置。

綜上所述，本發(fā)明以滿足兩種工況二氧化硫達(dá)標(biāo)排放為目標(biāo)，同時(shí)滿足富氧燃燒濕循環(huán)工藝要求，通過采用雙塔(即，第一脫硫吸收塔和第二脫硫吸收塔)配置，并根據(jù)不同的工況選擇合適數(shù)量的噴淋層投入運(yùn)行，從而使塔內(nèi)流速在工況切換前后都保持在相對合理的范圍內(nèi)，保證脫硫效果，從而實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放。另外，由于本發(fā)明中除霧器(在濕法脫硫中，吸收塔在運(yùn)行過程中，易產(chǎn)生粒徑為10--60微米的“霧”，“霧”不僅含有水分，它還溶有硫酸、硫酸鹽、二氧化硫等。除霧器一般設(shè)置在吸收塔的頂部，用于對凈化后的氣體在離開吸收塔之前進(jìn)行除霧)始終在高效區(qū)運(yùn)行，因此能夠避免凈煙氣液滴含量大幅度上升。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式提供的鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的另一種具體實(shí)施方式提供的鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

10：第一煙氣處理通路； 11：第一脫硫吸收塔；

12：第一增壓風(fēng)機(jī)； 13：煙氣冷凝器；

14：二氧化碳壓縮純化裝置； 15：第一煙氣換熱器；

20：第二煙氣處理通路； 21：第二脫硫吸收塔；

22：第二增壓風(fēng)機(jī)； 23：第二煙氣換熱器；

30：煙囪； 40：第一除塵器；

50：第二除塵器； 60：一次風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)；

70：二次煙氣循環(huán)風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。

基于現(xiàn)有技術(shù)中的煙氣處理裝置存在的在不同工況(即富氧濕循環(huán)工況和空氣燃燒工況)下煙氣的排放難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的問題(主要是二氧化硫的排放濃度和煙塵的濃度)，本發(fā)明提供一種能夠解決上述技術(shù)問題的鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置及鍋爐系統(tǒng)，下文將通過具體的實(shí)施方式并參考相應(yīng)的附圖進(jìn)行詳細(xì)的描述。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，適當(dāng)?shù)貐⒖紙D1，本發(fā)明的具體實(shí)施方式提供一種鍋爐系統(tǒng)的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括并聯(lián)的第一煙氣處理通路10和第二煙氣處理通路20，所述第一煙氣處理通路10上設(shè)置有第一脫硫吸收塔11，所述第二煙氣處理通路20上設(shè)置有第二脫硫吸收塔21，該煙氣處理裝置設(shè)置為：當(dāng)鍋爐系統(tǒng)處于富氧濕循環(huán)工況時(shí)，僅第一脫硫吸收塔11運(yùn)行；當(dāng)鍋爐系統(tǒng)處于空氣燃燒工況時(shí)，第一脫硫吸收塔11和第二脫硫吸收塔21并聯(lián)運(yùn)行。

本發(fā)明中的煙氣處理裝置主要適用于富氧燃燒濕循環(huán)和空氣燃燒兼容的鍋爐系統(tǒng)，本發(fā)明主要利用了富氧燃燒濕循環(huán)工況與空氣燃燒工況切換前后煙氣量(富氧燃燒濕循環(huán)工況下的煙氣量是空氣燃燒工況下的煙氣量(標(biāo)態(tài))的40％～45％)及SO2濃度(富氧燃燒濕循環(huán)工況下煙氣中二氧化硫濃度是空氣燃燒工況的2.5倍以上)大幅波動的特點(diǎn)。具體的，使用時(shí)，第一脫硫吸收塔11的相關(guān)配置(例如，第一脫硫吸收塔11的塔徑、第一脫硫吸收塔11的噴淋層的數(shù)量等)可以按照富氧濕循環(huán)工況對應(yīng)的煙氣量及排放濃度要求進(jìn)行選擇，如上所述，在富氧濕循環(huán)工況下第一脫硫吸收塔11投入運(yùn)行，第二脫硫吸收塔21停用；第二脫硫吸收塔21的相關(guān)配置(例如，第二脫硫吸收塔21的塔徑、第二脫硫吸收塔21的噴淋層的數(shù)量等)可以根據(jù)空氣燃燒工況下總煙氣量減去第一脫硫吸收塔11處理煙氣量的差值及排放濃度要求進(jìn)行選擇，如上所述，在空氣工況下第一脫硫吸收塔11和第二脫硫吸收塔21并聯(lián)投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)煙氣二氧化硫的達(dá)標(biāo)排放。

綜上所述，本發(fā)明以滿足兩種工況二氧化硫達(dá)標(biāo)排放為目標(biāo)，同時(shí)滿足富氧燃燒濕循環(huán)工藝要求，通過采用雙塔(即，第一脫硫吸收塔11和第二脫硫吸收塔21)配置，并根據(jù)不同的工況選擇合適數(shù)量的噴淋層投入運(yùn)行(例如，參考表1，富氧燃燒濕循環(huán)工況下，第一脫硫吸收塔11的噴淋層的運(yùn)行數(shù)量為7層，空氣工況下，第一脫硫吸收塔11的噴淋層的運(yùn)行數(shù)量為4層，第二脫硫吸收塔21的噴淋層的運(yùn)行數(shù)量為4層)，從而使塔內(nèi)流速在工況切換前后都保持在相對合理的范圍內(nèi)，保證脫硫效果，從而實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放。

另外，由于本發(fā)明中除霧器(在濕法脫硫中，吸收塔在運(yùn)行過程中，易產(chǎn)生粒徑為10--60微米的“霧”，“霧”不僅含有水分，它還溶有硫酸、硫酸鹽、二氧化硫等。除霧器一般設(shè)置在吸收塔的頂部，用于對凈化后的氣體在離開吸收塔之前進(jìn)行除霧)始終在高效區(qū)運(yùn)行，因此能夠避免凈煙氣液滴含量大幅度上升。

其中，考慮到風(fēng)機(jī)匹配的問題，兩個(gè)第一脫硫吸收塔11和第二脫硫吸收塔21對應(yīng)單獨(dú)設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)(增壓風(fēng)機(jī)是用于克服煙氣脫硫裝置的煙氣阻力，將原煙氣引入脫硫系統(tǒng)，并穩(wěn)定鍋爐引風(fēng)機(jī)出口壓力的主要設(shè)備)，具體的，所述煙氣處理裝置包括第一增壓風(fēng)機(jī)12和第二增壓風(fēng)機(jī)22，所述第一增壓風(fēng)機(jī)12串聯(lián)在第一脫硫吸收塔12的上游，所述第二增壓風(fēng)機(jī)22串聯(lián)在第二脫硫吸收塔21的上游，這樣，第一煙氣處理通路10根據(jù)富氧濕循環(huán)的要求，煙氣阻力由第一增壓風(fēng)機(jī)12克服，經(jīng)第一增壓風(fēng)機(jī)12增壓后的煙氣進(jìn)入第一脫硫吸收塔12脫硫，類似地，第二煙氣處理通路20的阻力由第二增壓風(fēng)機(jī)22克服，經(jīng)第二增壓風(fēng)機(jī)22增壓后的煙氣進(jìn)入第二脫硫吸收塔22脫硫。

其中，對于富氧燃燒濕循環(huán)和空氣燃燒工況的切換，本發(fā)明是通過煙氣擋板實(shí)現(xiàn)的，具體的，第一增壓風(fēng)機(jī)12的入口處和第二增壓風(fēng)機(jī)22的入口處均設(shè)置有煙氣擋板，這樣當(dāng)需要將鍋爐系統(tǒng)從空氣燃燒工況切換至富氧濕循環(huán)工況時(shí)，需要將第二增壓風(fēng)機(jī)22的入口處的煙氣擋板關(guān)閉，從而使第二脫硫吸收塔22停止運(yùn)行，也就是說只保留第一脫硫吸收塔12運(yùn)行，類似地，當(dāng)需要將鍋爐系統(tǒng)從富氧濕循環(huán)工況切換至空氣燃燒工況時(shí)，需要打開第二增壓風(fēng)機(jī)22的入口處的煙氣擋板，從而使第一脫硫吸收塔12以及第二脫硫吸收塔21并聯(lián)投入運(yùn)行。其中，需要說明的是，為了清楚地體現(xiàn)煙氣擋板的作用，本發(fā)明的附圖(例如，圖1和圖2)通過閥門的標(biāo)志示意煙氣擋板。

進(jìn)一步地，為了除去煙氣中的水蒸氣，所述第一脫硫吸收塔11的下游串聯(lián)設(shè)置有煙氣冷凝器13，所述煙氣處理裝置包括二氧化碳壓縮純化裝置14以及煙囪30；所述煙氣處理裝置設(shè)置為：經(jīng)煙氣冷凝器13冷凝脫水后的煙氣的一部分或者全部煙氣能夠進(jìn)入二氧化碳壓縮純化裝置14中存放或者能夠通過煙囪30排放。也就是說，經(jīng)第一脫硫吸收塔11脫硫后的煙氣，先進(jìn)入煙氣冷凝器13冷凝脫水，然后一部分煙氣可以進(jìn)入二氧化碳壓縮純化裝置14進(jìn)行壓縮純化，一部分煙氣可以通過煙囪30排放至大氣，當(dāng)然，也可以將經(jīng)煙氣冷凝器13冷凝脫水后的全部煙氣均進(jìn)入二氧化碳壓縮純化裝置14壓縮純化或者均通過煙囪30排放。

更進(jìn)一步地，所述煙氣處理裝置可以包括第一煙氣換熱器15(即GGH)，所述煙氣處理裝置設(shè)置為：經(jīng)所述煙氣冷凝器13冷凝脫水后的煙氣的一部分或全部能夠通過第一煙氣換熱器15升溫，升溫后的煙氣的一部分或者全部能夠通過煙囪30排放或者作為一次風(fēng)使用(可以通過圖中的一次風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)60實(shí)現(xiàn))，也就是說，如圖1所示，經(jīng)第一煙氣換熱器15升溫后的煙氣，可以一部分作為一次風(fēng)使用，一部分通過煙囪30排放，或者經(jīng)第一煙氣換熱器15升溫后的全部煙氣均作為一次風(fēng)使用，再或者經(jīng)第一煙氣換熱器15升溫后的全部煙氣均通過煙囪30排放。通過煙囪30排放前對煙氣升溫有利于煙氣的擴(kuò)散。其中，為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡潔化，所述第一煙氣換熱器15可以為熱媒水-煙氣-煙氣換熱器(即MGGH)，本領(lǐng)域技術(shù)人員有時(shí)也將MGGH稱為管束式GGH或者水媒式煙氣換熱器。

其中，MGGH的工作原理是換熱介質(zhì)水(在管內(nèi)流動)在原煙道上的降熱換熱器中被加熱后，送至凈煙道上的升溫?fù)Q熱器加熱凈煙氣，然后由熱媒水泵將循環(huán)水又送至降溫?fù)Q熱器(如圖1所示)。具體的，一般地，如圖1所示，MGGH包括設(shè)置在除塵器(例如下文提到的第一除塵器40)前的煙氣降溫段(通過煙氣加熱MGGH中的水，從而使煙氣降溫)和煙氣冷凝器13后的煙氣升溫段。當(dāng)然，如圖2所示，MGGH也可以包括兩個(gè)煙氣降溫段(即，分別設(shè)置在第一除塵器40和第二除塵器50前的煙氣降溫段)，這是因?yàn)閳D2中的煙氣處理裝置包括兩個(gè)除塵器(即，下文提到的第一除塵器40和第二除塵器50)，如果不分別在兩個(gè)除塵器前設(shè)置對應(yīng)的煙氣降溫段，則兩個(gè)靜電除塵器入口煙溫將會不同，運(yùn)行效果也不一樣。因此，在這種情況下，此處的MGGH包括兩個(gè)煙氣降溫段和一個(gè)煙氣冷凝器13后的煙氣升溫段，也就是說，兩個(gè)煙氣降溫段的熱媒水都回到煙氣冷凝器13后的煙氣升溫段的水側(cè)(MGGH的煙氣降溫段與煙氣升溫段通過水的循環(huán)實(shí)現(xiàn)煙氣的升溫與降溫)。

類似地，在空氣工況中，通過第二脫硫吸收塔21脫硫后的煙氣可以直接通過煙囪30排放，具體地，如圖1所示，所述第二脫硫吸收塔21的煙氣出口連通至所述煙囪30。當(dāng)然，也可以使經(jīng)第二脫硫吸收塔21脫硫后的煙氣升溫后再進(jìn)行排放，具體地，如圖2所示，所述煙氣處理裝置包括第二煙氣換熱器23，所述煙氣處理裝置設(shè)置為：所述第二脫硫吸收塔21的煙氣出口通過第二煙氣換熱器23連通至煙囪30。其中，所述第二煙氣換熱器23也可以為熱媒水-煙氣-煙氣換熱器(即MGGH)，如上所述，如圖1所示，這里的MGGH也包括設(shè)置在除塵器(例如下文提到的第一除塵器50)前的煙氣降溫段(通過煙氣加熱MGGH中的水，從而使煙氣降溫)和第二脫硫吸收塔21后的煙氣升溫段。

另外，所述煙氣處理裝置包括第一除塵器40和第二除塵器50，所述第一除塵器40的第一端用于連通鍋爐爐膛，所述第一除塵器40的第二端連接至第一增壓風(fēng)機(jī)12，所述第二除塵器30的第一端用于連通鍋爐爐膛(需要說明的是，第一除塵器40和第二除塵器50上游的第一煙氣換熱器15和第二煙氣換熱器23僅僅是為了示意MGGH的連接關(guān)系及作用，具體可參考上文中所提到的MCCH的原理及相關(guān)說明)，所述第二除塵器30的第二端連接至第二增壓風(fēng)機(jī)23，這樣煙氣在進(jìn)入第一脫硫吸收塔11和第二脫硫吸收塔21之前可以先進(jìn)行除塵。除塵后的一部分煙氣或者全部煙氣可以進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，當(dāng)然，除塵后的一部分煙氣還可以通過二次煙氣循環(huán)風(fēng)機(jī)70返回在至鍋爐爐膛。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明的具體實(shí)施方式還提供一種鍋爐系統(tǒng)，其中，所述鍋爐系統(tǒng)包括上述煙氣處理裝置。

在本實(shí)施方式中，將通過具體的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證本發(fā)明的技術(shù)效果，對于200MWe富氧燃燒濕循環(huán)和空氣燃燒兼容的鍋爐系統(tǒng)，在燃用典型煤條件下，其脫硫主要參數(shù)如下表所示：

從上表可以看出，本發(fā)明提供的鍋爐系統(tǒng)，無論在哪種工況下吸收塔(即第一脫硫吸收塔11和/或第二脫硫吸收塔21)都能高效運(yùn)行，既保證濕循環(huán)工況高脫硫效率的要求，又以最低代價(jià)實(shí)現(xiàn)空氣燃燒工況脫硫要求，同時(shí)由于吸收塔煙氣流速維持在除霧器要求的流速范圍內(nèi)，保證除霧器在高效區(qū)運(yùn)行，控制凈煙氣中液滴的攜帶，避免煙塵濃度超標(biāo)。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。