一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于燃煤烟气污染物控制技术领域，具体地说是涉及一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统。
【背景技术】
[0002]近年来，我国广大区域相继陷入严重并持续的雾霾和污染天气，受到新闻媒体和公众舆论的广泛关注。形成雾霾的PM2.5颗粒除污染源直接排放的细微颗粒(一次颗粒)外，还包含污染源排放的S02、NOx等经光化学作用生成的细微颗粒(二次颗粒)。
[0003]燃煤是造成大气污染的主因之一。2013年我国煤炭消耗总量为36.1亿吨，其中火力发电占50%左右。2012年我国火力发电消耗煤炭17.9亿吨，共排放SO2 883万吨，NOx948万吨，颗粒物151万吨。煤在燃烧过程中产生的大量的烟尘、SO2, Ν0#Ρ汞等多种污染物，大量SCR脱硝装置运行后，部分SO2转化为SO 3，不但对环境造成污染，也给电厂的安全运行带来了很大隐患。
[0004]因此，我国颁布了严格的火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)，规定汞及其化合物0.03mg/Nm3,烟尘30mg/Nm3，二氧化硫200 (现有机组)/100 (新建机组)mg/Nm3,氮氧化物100mg/Nm3的排放标准。2014年9月，国家发改委、环境保护部、国家能源局联合发布《煤电节能减排生机与改造行动计划(2014-2020年)》。行动目标是东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(PM〈10 mg/Nm3、S02<35 mg/Nm3、N0X<50 mg/Nm3),中部地区新建机组原则上接近或到达燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。
[0005]目前，针对燃煤电站烟气污染物控制主要针对不同污染物采用单一污染物控制技术，如针对硫氧化物控制主要有石灰石/石膏湿法烟气脱硫(WFGD)技术、海水脱硫和半干法脱硫技术等，WFGD技术已成为我国火电行业脱硫的主流技术，目前也开发了新型高效吸收塔，以进一步提高脱硫效率(相关的专利如US6550751B1，ZL200810003528，ZL200610200285)。但该技术的水耗量较大，对水资源匮乏地区则不适用。海水脱硫技术也可获得较高的脱硫效率，但是只适用于沿海地区的电厂，内陆电厂则不具备装备条件。半干法烟气脱硫技术相对于湿法脱硫系统来说，设备简单，占地面积小、无污水处理系统等优点，也取得了大量的应用，但也存在脱硫效率难以满足最严格的污染物排放标准。
[0006]针对氮氧化物控制主要有低氮燃烧技术、选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术。低氮燃烧技术可从源头控制氮氧化物生成，可实现氮氧化物排放小于300mg/Nm3。SNCR技术采用炉内喷氨、尿素等作为还原剂还原NOx，可以将NOx排放量降至大约200mg/Nm3，尿素利用率不高会造成氨逃逸。SCR技术是目前最主流的炉后烟气脱硝技术，该技术脱硝效率可达80%以上。
[0007]针对颗粒物控制主要有静电除尘技术、袋式除尘技术及电袋复合除尘技术。袋式除尘技术及电袋复合除尘技术可实现对颗粒物排放小于20mg/Nm3，湿式静电除尘系统可进一步降低粉尘排放浓度，达到5mg/Nm3。
[0008]国内外对脱硫脱硝除尘技术集成专利也有述及，采用的技术路线主要为低氮燃烧+选择性催化还原+静电除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘器，该技术路线可达到超低排放的效果，实现硫、硝、尘等指标全面达到天然气机组排放标准，但投资、成本较高，针对目前采用半干法烟气脱硫系统存在改造难题，且该路线的水耗量较大，改造成本高，对于水资源匮乏的区域不适用。
【实用新型内容】
[0009]为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，本实用新型包含氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，通过氮氧化物、硫氧化物、粉尘、酸性气体及汞的梯级协同控制，实现燃煤烟气污染物的超低排放及废水的近零排放，在国内外尚属首创。
[0010]一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，所述排放系统包括依次串联的氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，
[0011]所述氮氧化物梯级控制系统包括顺次相连的低氮燃烧器、选择性非催化还原脱硝装置和选择性催化还原脱硝装置，所述低氮燃烧器设置在锅炉内，选择性非催化还原脱硝装置设置在锅炉顶部；
[0012]所述半干法烟气净化系统包括吸收塔、布袋除尘器、返料装置和石灰消化装置，所述布袋除尘器通过返料装置与吸收塔相连通，石灰消化装置与吸收塔相连通；所述吸收塔内设有若干个增湿喷嘴；所述选择性催化还原脱硝装置与吸收塔之间设有空气预热器，所述空气预热器同时还将选择性催化还原脱硝装置与锅炉相连通；
[0013]所述湿式静电烟气深度净化系统包括喷淋降温增湿装置、湿式静电除尘器和废水循环利用装置；所述喷淋降温增湿装置设置在湿式静电除尘器之前，布袋除尘器之后；所述湿式静电除尘器内设有烟气增湿装置，所述废水循环利用装置包括相互连通的废水箱和循环水箱，所述湿式静电除尘器与废水箱相连通，废水箱通过废水泵与增湿喷嘴相连通，循环水箱通过循环水泵与湿式静电除尘器相连通，所述循环水箱还分别与石灰消化装置、喷淋降温增湿装置相连通。
[0014]作为优选，所述排放系统还包括换热器，所述换热器包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器与喷淋降温增湿装置之间，升温段设置在湿式静电除尘器与烟囱之间。实现烟囱烟气温度提升，减少白烟，降低烟气增湿过程中烟气温度，减少增湿水量。
[0015]作为优选，所述吸收塔上设有若干个脱硫剂注入口。
[0016]作为优选，所述烟气增湿装置设置在湿式静电除尘器的入口处。在湿式静电除尘器入口段进行喷淋，对高温烟气进行降温增湿，使烟气达到饱和甚至过饱和状态，使可凝结颗粒物发生凝结长大，进一步被脱除，同时可实现SO2的协同脱除。
[0017]作为优选，所述吸收塔与空气预热器之间设有第一探头，所述第一探头连接至第一检测器。用于检测进入吸收塔前烟气中各污染物浓度，便于处理过程的控制。
[0018]作为优选，所述湿式静电除尘器与烟囱之间设有第二探头，所述第二探头连接至第二检测器。用于检测进入烟囱排放的烟气中各污染物浓度。
[0019]本实用新型采用的半干法脱硫系统中增湿过程采用的水来自湿式静电除尘器中的喷淋废水，可以有效降低水耗量。
[0020]氮氧化物梯级控制系统:通过锅炉内低氮燃烧器在燃烧中控制氮氧化物生成降低污染物的生成，而后烟气中氮氧化物在选择性非催化还原(SNCR)脱硝装置中与氨气反应生成氮气和水，随后烟气经过选择性催化还原(SCR)脱硝装置，烟气中其余的氮氧化物在SCR脱硝装置内的催化剂作用下与氨气反应生成氮气与水。
[0021]氮氧化物梯级控制系统处理过程中，由于后续SNCR脱硝装置及SCR脱硝装置具有高效脱硝的功能，因此低氮燃烧器可以大幅降低成本。优选的，氮氧化物梯级脱硝系统出口氮氧化物浓度小于50 mg/Nm3；
[0022]所述的SNCR脱硝装置，采用炉内喷氨作为还原剂还原烟气中NOx，不采用催化剂，还原剂喷入炉膛温度为850?I100C的区域，迅速热分解成氨气，与烟气中的N0X反应生成N2和水；
[0023]所述的SCR脱硝装置，烟气中氮氧化物在催化剂的作用下与SNCR前喷入的氨气反应生成氮气和水，实现高效NOx控制。
[0024]半干法烟气净化系统:用于控制烟气中硫氧化物及大颗粒物。
[0025]所述的石灰消化装置，是指生石灰与水反应生成熟石灰的装置，与常规石灰消化系统不同，该系统利用的是湿式静电除尘器的循环水；
[0026]所述的吸收塔，