一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及火力發(fā)電領(lǐng)域，公開了一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，所述燃煤系統(tǒng)包括依次設(shè)置的鍋爐(10)、脫硝裝置(30)、脫硫裝置(70)以及排煙冷卻塔(90)，所述鍋爐(10)的燃燒器為空氣分級的低氮燃燒器。本發(fā)明通過空氣分級的低氮燃燒器從燃燒的源頭控制氮氧化物的生產(chǎn)量，并結(jié)合脫硝裝置的脫硝處理、脫硫裝置的脫硫處理，同時采用排煙冷卻塔的排煙方式，從而能夠在上述各部件的共同作用下有效實現(xiàn)大氣污染物的近零排放。
【專利說明】
一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及火力發(fā)電領(lǐng)域，具體地，涉及一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人們越來越關(guān)注環(huán)境問題，為此對于燃煤系統(tǒng)，鍋爐排出的煙氣需要進(jìn)行處理，處理后的煙氣中的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放濃度需要符合國家規(guī)定的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》)才可以排放。
[0003]目前，傳統(tǒng)的燃煤系統(tǒng)中，大多是通過鍋爐配置低氮燃燒器，同時在低氮燃燒器配置SCR脫硝系統(tǒng)(一般設(shè)置三層催化劑層，其中一層為備用催化劑層)并結(jié)合脫硫系統(tǒng)而實現(xiàn)低氮氧化物、低二氧化硫等污染物的排放要求。
[0004]然而，傳統(tǒng)的燃煤系統(tǒng)對鍋爐尾氣的處理雖然能夠滿足國家規(guī)定的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于目前的燃煤系統(tǒng)中主要是依靠低氮燃燒器控制氮氧化物的排放，而事實證明，這種脫除氮氧化物的方式效率較低，一般為30-50%，這會加重后續(xù)SCR脫硝系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，使SCR的脫硝效率達(dá)不到80%，因此隨著發(fā)電集團(tuán)更高的環(huán)保指標(biāo)要求的提出，目前的煙氣處理方式已經(jīng)不能滿足污染物排放水平進(jìn)一步降低的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，該燃煤系統(tǒng)能夠進(jìn)一步降低染物排放的濃度，實現(xiàn)大氣污染物的近零排放。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，所述燃煤系統(tǒng)包括依次設(shè)置的鍋爐、脫硝裝置、脫硫裝置以及排煙冷卻塔，所述鍋爐的燃燒器為空氣分級的低氮燃燒器。
[0007]優(yōu)選地，所述脫硝裝置與脫硫裝置之間設(shè)置有第一除塵器。
[0008]優(yōu)選地，所述第一除塵器為采用高頻電源的干式靜電除塵器。
[0009]優(yōu)選地，所述脫硫裝置為石灰石-石膏脫硫塔，所述石灰石-石膏脫硫塔包括塔體以及設(shè)置在塔體中的噴淋層，所述噴淋層的上方設(shè)置有除霧器。
[0010]優(yōu)選地，所述噴淋層的層數(shù)為4-6層。
[0011]優(yōu)選地，所述石灰石-石膏脫硫塔與排煙冷卻塔之間設(shè)置有第二除塵器。
[0012]優(yōu)選地，所述干式靜電除塵器為四電場靜電除塵器，所述第二除塵器為一電場濕式靜電除塵器。
[0013]優(yōu)選地，所述鍋爐的出口處設(shè)置有省煤器。
[0014]優(yōu)選地，所述脫硝裝置與所述第一除塵器之間設(shè)置有空預(yù)器。
[0015]優(yōu)選地，其特征在于，所述脫硝裝置為SCR脫硝裝置。
[0016]本發(fā)明通過空氣分級的低氮燃燒器從燃燒的源頭(爐內(nèi))控制氮氧化物的生產(chǎn)量(采用空氣分級的低氮燃燒器，鍋爐出口氮氧化物脫除效率可以達(dá)到70%)，并結(jié)合脫硝裝置的脫硝處理(例如，可以通過SCR脫硝裝置進(jìn)行脫硝，脫硝效率達(dá)80%，也就是說，結(jié)合空氣分級的低氮燃燒器，氮氧化物排放濃度能夠降至50mg/Nm3以下)、脫硫裝置的脫硫處理，同時采用排煙冷卻塔的排煙方式，從而能夠在上述各部件的共同作用下有效實現(xiàn)大氣污染物的近零排放。
[0017]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0018]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:
[0019]圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】提供的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明
[0021]10:鍋爐；20:省煤器；
[0022]30:脫硝裝置；40:空預(yù)器；
[0023]50:第一除塵器；60:引風(fēng)機(jī)；
[0024]70:脫硫裝置；71:噴淋器；
[0025]72:除霧器；80:第二除塵器；
[0026]90:排煙冷卻塔。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】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。
[0028]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。
[0029]基于現(xiàn)有技術(shù)中的燃煤系統(tǒng)的煙氣處理方式不能滿足污染物排放水平進(jìn)一步降低的需求，本發(fā)明提供一種能夠進(jìn)一步降低染物排放的濃度并實現(xiàn)大氣污染物的近零排放的燃煤系統(tǒng)，下文將參考附圖對該燃煤系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0030]適當(dāng)?shù)貐⒖紙D1，本發(fā)明的【具體實施方式】提供的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)包括依次設(shè)置的鍋爐10、脫硝裝置30、脫硫裝置70以及排煙冷卻塔90，所述鍋爐10的燃燒器為空氣分級的低氮燃燒器。
[0031]其中，關(guān)于上文中提及的空氣分級在此需要解釋一下。具體的，在燃煤系統(tǒng)中，煤粉燃盡前，在低氮燃燒器的火焰下游維持一定程度的還原性氣氛，是進(jìn)一步控制爐內(nèi)氮氧化物生成的一個重要措施，該措施也稱為爐內(nèi)空氣分級低氮燃燒技術(shù)。爐內(nèi)空氣分級低氮燃燒技術(shù)是改變傳統(tǒng)集中送風(fēng)的方式將部分助燃空氣從主燃燒器區(qū)域分離出來，通過燃燒器上方的噴口送入爐內(nèi)，在爐膛高度方向形成空氣分級(OFA)燃燒的模式，分級風(fēng)主要用于后期的煤粉與一氧化碳燃盡，空氣分級與低氮燃燒器相配合，可降低氮氧化物排放約50?70%。
[0032]本發(fā)明通過空氣分級的低氮燃燒器從燃燒的源頭(爐內(nèi))控制氮氧化物的生產(chǎn)量(采用空氣分級的低氮燃燒器，鍋爐出口氮氧化物脫除效率可以達(dá)到70%)，并結(jié)合脫硝裝置30的脫硝處理(例如，可以通過SCR脫硝裝置進(jìn)行脫硝，脫硝效率達(dá)80%，也就是說，結(jié)合空氣分級的低氮燃燒器，氮氧化物排放濃度能夠降至50mg/Nm3以下)、脫硫裝置70的脫硫處理，同時采用排煙冷卻塔90的排煙方式，從而能夠在上述各部件的共同作用下有效實現(xiàn)大氣污染物的近零排放。
[0033]其中，排煙冷卻塔是煙囪和冷卻塔合二為一(也稱為煙塔合一)，取消煙囪，利用排煙冷卻塔90排放煙氣，可以理解的是，該排煙冷卻塔90既有原有的散熱功能，又替代煙囪排放脫硫、脫硝等凈化后的潔凈煙氣，減輕了污染物落地濃度，縮小石膏雨影響范圍，減輕了煙囪白霧視覺污染影響。
[0034]其中，由于灰塵也是大氣污染物的一種重要來源，因此為了進(jìn)一步降低燃煤系統(tǒng)的大氣污染物排放濃度，在本實施方式中，所述脫硝裝置30與脫硫裝置70之間設(shè)置有第一除塵器50。所述第一除塵器50可以有多種形式，只要能夠滿足除塵的目的即可。
[0035]然而，如果第一除塵器50采用工頻電源的靜電除塵器，雖然也能夠達(dá)到除塵的目的，但是采用工頻電源面臨著火花捕捉功能較差和二次揚(yáng)塵與反電暈的問題，且能耗較高。因此，優(yōu)選地，所述第一除塵器50為采用高頻電源的干式靜電除塵器，例如，高頻電源的干式四電場靜電除塵器，除塵效率可達(dá)99.85%，可以有效提高火花頻率控制功能，抑制反電暈現(xiàn)象，而且能夠顯著降低粉塵出口濃度，保證煙塵低濃度排放。
[0036]具體的，所述脫硫裝置70為石灰石-石膏脫硫塔(濕法脫硫)，所述石灰石-石膏脫硫塔包括塔體以及設(shè)置在塔體中的噴淋層71，所述噴淋層71的上方設(shè)置有除霧器72。其中，所述噴淋層71的層數(shù)可以根據(jù)實際情況進(jìn)行確定，例如，所述噴淋層71的層數(shù)為4-6層，優(yōu)選地，所述噴淋層71的層數(shù)為4層。
[0037]在濕法脫硫時，脫硫塔在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的霧不僅含有水分，而且還溶有硫酸、硫酸鹽、二氧化硫等，因此被凈化的氣體在離開脫硫塔之前需要除霧，本發(fā)明通過設(shè)置除霧器72來實現(xiàn)除霧。
[0038]通過在石灰石-石膏脫硫塔中增加噴淋層，并適當(dāng)調(diào)整噴嘴的角度，同時設(shè)置除霧器72，從而能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫效率高達(dá)99%，二氧化硫濃度可降至35mg/Nm3以下，脫硫出口霧滴含量降至50mg/Nm3以下。
[0039]為了使排放至大氣的煙氣更加潔凈，因此在煙氣進(jìn)入排煙冷卻塔90之前可以進(jìn)行再次除塵，即，所述石灰石-石膏脫硫塔與排煙冷卻塔90之間設(shè)置有第二除塵器80。其中，所述第二除塵器80為一電場濕式靜電除塵器。因此，第二除塵器80的入口粉塵在第一除塵器50和脫硫裝置70的協(xié)同脫除下，第二除塵器80的除塵效率能達(dá)到88%以上，從而使煙塵濃度可降至5mg/Nm3以下，萊濃度可降至0.03mg/Nm3以下。
[0040]此外，為了節(jié)省成本，使能量得到最大的利用，所述鍋爐10的出口處設(shè)置有省煤器20，從而可以通過省煤器20回收余熱，事實上，省煤器20在回收余熱的同時也降低了煙氣的排煙溫度，從而節(jié)約了能源，降低了成本。
[0041]為了進(jìn)一步節(jié)約能源，所述脫硝裝置30與第一除塵器50之間設(shè)置有空預(yù)器40(也稱為空氣預(yù)熱器)，空預(yù)器40通過其內(nèi)部的散熱片將進(jìn)入鍋爐前的空氣預(yù)熱到一定溫度，從而降低能量消耗。
[0042]因此，在本發(fā)明中，鍋爐采用空氣分級低氮燃燒技術(shù)(脫除70%氮氧化物)并配置高效的SCR脫硝裝置(脫除80%氮氧化物)、高效的石灰石-石膏濕法脫硫裝置(脫硫效率99%)，以及干式四電場靜電除塵器(除塵效率99.85%)和濕式靜電除塵器(除塵效率88% )，最大限度地降低煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞等的排放濃度。
[0043]綜上所述，本發(fā)明提供的燃煤系統(tǒng)能夠顯著降低煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞等的排放濃度，實現(xiàn)煙塵、二氧化硫、氮氧化物、萊等的排放濃度分別達(dá)到5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3、0.03mg/Nm3以下，從而使大氣污染物的排放濃度不僅能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重點地區(qū)特別排放限值，同時低于燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組大氣污染物排放控制水平。另外，本發(fā)明的排放方式采取冷卻塔排煙方式，填補(bǔ)了國內(nèi)煙塔合一近零排放技術(shù)的空白。
[0044]本發(fā)明提供的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于采用煤炭作為燃料的煙塔合一火電廠的改造，也可以用于新建煙塔合一電站。該技術(shù)能夠最大限度地降低燃煤電廠的大氣污染物排放濃度，污染物排放水平顯著優(yōu)于燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組污染物排放控制水平。
[0045]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(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。
[0046]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(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。
[0047]此外，本發(fā)明的各種不同的實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。
【主權(quán)項】
1.一種大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述燃煤系統(tǒng)包括依次設(shè)置的鍋爐(10)、脫硝裝置(30)、脫硫裝置(70)以及排煙冷卻塔(90)，所述鍋爐(10)的燃燒器為空氣分級的低氮燃燒器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硝裝置(30)與脫硫裝置(70)之間設(shè)置有第一除塵器(50)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述第一除塵器(50)為采用高頻電源的干式靜電除塵器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫裝置(70)為石灰石-石膏脫硫塔，所述石灰石-石膏脫硫塔包括塔體以及設(shè)置在塔體中的噴淋層(71)，所述噴淋層(71)的上方設(shè)置有除霧器(72)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述噴淋層(71)的層數(shù)為4-6層。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述石灰石-石膏脫硫塔與排煙冷卻塔(90)之間設(shè)置有第二除塵器(80)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述干式靜電除塵器為四電場靜電除塵器，所述第二除塵器(80)為一電場濕式靜電除塵器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐(10)的出口處設(shè)置有省煤器(20)。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硝裝置(30)與所述第一除塵器(50)之間設(shè)置有空預(yù)器(40)。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的大氣污染物近零排放的燃煤系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硝裝置(30)為SCR脫硝裝置。
【文檔編號】B01D53/78GK106000099SQ201610602597
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月27日
【發(fā)明人】王樹民, 宋暢, 陳寅彪, 陳杭君, 許定峰, 閆子政, 張曉波, 石朝夕, 韓貴生, 宋巖, 孫平, 張翼, 王頂輝, 袁丁, 劉秋生, 范永勝, 張俊杰, 劉喆, 郝衛(wèi), 廖海燕
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責(zé)任公司, 神華國華（北京）電力研究院有限公司