用于超高汽温蒸汽参数实现多污染物联合脱除的煤粉锅炉的制作方法

本实用新型属于火力发电机组及环保领域，涉及一种用于超高汽温蒸汽参数实现多污染物联合脱除的煤粉锅炉。

背景技术：

我国一次能源的结构为多煤贫油少气，煤炭是我国能源的基础。发展清洁高效的煤电设备有利于提高能源利用效率，减少污染物和二氧化碳排放，是火电结构优化和技术升级的重要命题，是我国能源工业可持续发展的保证。

煤炭燃烧产生的烟气中含有大量的烟尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、重金属等污染物，是上述污染物的主要排放源。为了对上述污染物进行有效控制，国家环保部也在不断降低对燃煤电厂污染物排放的限值。而近几年，在行业内部的推动下，参考燃气轮机组排放限值，燃煤机组进一步提出了超低排放的概念，即烟尘降至5mg/Nm³，SO2排放降至35mg/Nm³，NOX排放降至50mg/Nm³。

为了实现上述超低排放，燃煤电厂投入了大量的成本建设尾部烟气净化系统，但也仍然存在一些问题，主要包括：

1)燃煤电厂控制NOx排放普遍采用SCR脱硝技术，具有脱硝效率高的特点，为实现NOx超低排放，目前普遍采用三层催化剂，但如果原始NOx浓度太高，SCR要实现NOx超低排放也非常困难，并且存在投资运行成本高、催化剂会逐渐失活、通常3-4年需要更换催化剂、催化剂废弃后无害化处理难度大等缺点。

2)为控制烟尘排放，目前普遍采用静电除尘器，能够达到很高的除尘效率，但是静电除尘器对1μm级细微颗粒物(PM1.0)的脱除效果会大幅下降，而随着环境PM2.5控制的日益重视，常规的静电除尘器也难以满足日益严格的烟尘排放要求。

3)重金属排放，是燃煤电厂不可忽略的重要一环，我国的燃煤电厂重金属排放标准并不严格，加上燃煤电厂脱硫脱硝除尘装置对重金属具有协同脱除效果，因此达到我国排放限值并不难，但如果按照美国等发达国家的排放标准，则还必须进行重金属排放控制。

前期的研究表明，可以通过往锅炉加入不同的反应物，实现对NOx、细微颗粒物、重金属等污染物的控制，但是如果直接往炉膛中添加，由于炉膛内火焰区域温度过高，反应物会遭到破坏，无法实现对各种污染物的脱除；也可以在尾部烟道中选择适合的温度窗口，但由于烟气温度不断下降、停留时间短，无法充分反应，也远远达不到预期效果。

除了大气污染物以外，脱硫废水也是目前燃煤电厂污染物治理当中的热点和难点，目前主要有两种技术路线，一种是通过正渗透、反渗透等浓缩的办法，蒸发结晶制成工业盐，但成本非常高昂；另一种是喷入除尘器前的尾部烟道当中，通过烟气余热蒸干，进入飞灰当中，具有更好的技术经济性，但喷入的烟气温度较低，存在结垢、堵塞等问题。

煤粉锅炉的污染物控制仍然依靠传统的脱硫、脱硝、除尘装置，存在上述提到的问题。因此，在此基础上，加强NOx、微米级细微颗粒物、重金属、脱硫废水等污染物的控制，通过一套设备同时实现多种污染物的联合脱除，具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于超高汽温蒸汽参数实现多污染物联合脱除的煤粉锅炉，该煤粉锅炉能够实现对燃煤电厂NOx、微米级细微颗粒物、重金属及脱硫废水的控制。

为达到上述目的，本实用新型所述的用于超高汽温蒸汽参数实现多污染物联合脱除的煤粉锅炉包括炉膛、水平缩口烟道、炉膛出口下行烟道、炉膛出口上行烟道及尾部下行烟道；

炉膛、水平缩口烟道、炉膛出口下行烟道、炉膛出口上行烟道及尾部下行烟道依次相连通，水平缩口烟道上设置有喷嘴组，炉膛的上方设置有屏式受热面。

水平缩口烟道出口的横截面沿烟气流动的方向逐渐减小。

炉膛出口下行烟道的上侧内设置有反应区隔墙，其中，炉膛出口下行烟道的上侧通过反应区隔墙分为两个反应区，水平缩口烟道设置有两个出口，其中一个水平缩口烟道出口对应一个反应区，水平缩口烟道的两个出口分别与对应的反应区相连通，且水平缩口烟道的两个出口分别位于炉膛顶部的两侧且靠近侧墙的位置处。

炉膛出口下行烟道的上侧内设置有反应区隔墙，其中，炉膛出口下行烟道的上侧通过反应区隔墙分为两个反应区，水平缩口烟道设置有两个出口，其中一个水平缩口烟道出口对应一个反应区，水平缩口烟道的两个出口分别与对应的反应区相连通，水平缩口烟道的两个出口均位于炉膛的顶部，其中一个水平缩口烟道的出口靠近侧墙，另一个水平缩口烟道出口靠近水平缩口烟道的中间位置处。

炉膛出口下行烟道的上侧内设置有反应区隔墙，其中，通过反应区隔墙将炉膛出口下行烟道的上侧分为两个反应区，水平缩口烟道的横截面为梯形结构，且水平缩口烟道与所述两个反应区相连接。

炉膛出口下行烟道的四周壁面为烟道分隔墙和反应区包墙，其中，炉膛出口下行烟道的内壁上设置有绝热层或受热面层。

炉膛的底部设置有出渣口，炉膛的内壁设置有水冷壁，炉膛出口下行烟道与炉膛出口上行烟道通过烟道分隔墙分隔开。

还包括超高温蒸汽管道及汽轮机，炉膛出口上行烟道内设置有末级过热器及末级再热器，其中，末级过热器及末级过热器通过超高温蒸汽管道与汽轮机相连接。

炉膛出口上行烟道内设置有上行烟道分隔墙、烟气挡板、第一低温受热面组及第二低温受热面组，末级过热器和末级再热器分别位于上行烟道分隔墙的两侧，第二低温受热面组中的各低温受热面分别位于上行烟道分隔墙的两侧，上行烟道分隔墙、烟气挡板及第一低温受热面组沿烟气流动的方向依次分布。

尾部下行烟道内沿烟气流动的方向依次设置有脱硝系统、尾部下行烟道及空气预热器，且尾部下行烟道底部的侧面设置有烟气出口，尾部下行烟道的底部及炉膛出口上行烟道的底部均设置有排灰口。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的用于超高汽温蒸汽参数实现多污染物联合脱除的煤粉锅炉在具体操作时，高温烟气经水平缩口烟道进入到炉膛出口下行烟道内，同时脱硝还原剂溶液、细微颗粒物团聚剂、重金属吸附剂及脱硫废水经水平缩口烟道内的喷嘴组喷入到炉膛出口下行烟道内，并与炉膛出口下行烟道内的烟气进行混合反应，以实现多种污染物的联合脱除。另外，水平缩口烟道出口的横截面沿烟气流动的方向逐渐减小，使得烟气在炉膛出口下行烟道内形成涡流，从而促进烟气与反应物的充分混合，同时增加烟气在炉膛出口下行烟道中的停留时间，保证反应充分进行，以实现对燃煤电厂NOx、微米级细微颗粒物、重金属及脱硫废水的控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例一在图1中A-A处的截面图；

图3为实施例二在图1中A-A处的截面图；

图4为实施例三在图1中A-A处的截面图；

其中，1为出渣口、2为炉膛，3为水冷壁、4为屏式受热面、5为水平缩口烟道、6为烟道分隔墙、7为反应区包墙、8为喷嘴组、9为炉膛出口下行烟道、10为反应区隔墙、11为末级过热器、12为炉膛出口上行烟道、13为烟气挡板、14为第二低温受热面组、15为末级再热器、16为上行烟道分隔墙、17为排灰口、18为超高温蒸汽管道、19为脱硝系统、20为尾部下行烟道、21为空气预热器、22为烟气出口、23为汽轮机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的用于超高汽温蒸汽参数实现多污染物联合脱除的煤粉锅炉包括炉膛2、水平缩口烟道5、炉膛出口下行烟道9、炉膛出口上行烟道12及尾部下行烟道20；炉膛2、水平缩口烟道5、炉膛出口下行烟道9、炉膛出口上行烟道12及尾部下行烟道20依次相连通，水平缩口烟道5上设置有喷嘴组8，炉膛2的上方设置有屏式受热面4，水平缩口烟道5出口的横截面沿烟气流动的方向逐渐减小。

炉膛出口下行烟道9的四周壁面为烟道分隔墙6和反应区包墙7，其中，炉膛出口下行烟道9的内壁上设置有绝热层或受热面层；炉膛2的底部设置有出渣口1，炉膛2的内壁设置有水冷壁3，炉膛出口下行烟道9与炉膛出口上行烟道12通过烟道分隔墙6分隔开。

本实用新型还包括超高温蒸汽管道18及汽轮机23，炉膛出口上行烟道12内设置有末级过热器11及末级再热器15，其中，末级过热器11及末级过热器11通过超高温蒸汽管道18与汽轮机23相连接，炉膛出口上行烟道12内设置有上行烟道分隔墙16、烟气挡板13、第一低温受热面组及第二低温受热面组14，末级过热器11和末级再热器15分别位于上行烟道分隔墙16的两侧，第二低温受热面组中的各低温受热面分别位于上行烟道分隔墙16的两侧，上行烟道分隔墙16、烟气挡板13及第一低温受热面组沿烟气流动的方向依次分布。

尾部下行烟道20内沿烟气流动的方向依次设置有脱硝系统19、尾部下行烟道20及空气预热器21，且尾部下行烟道20底部的侧面设置有烟气出口22，尾部下行烟道20的底部及炉膛出口上行烟道12的底部均设置有排灰口17。

本实用新型在工作时，高温烟气经屏式受热面4换热后进入到水平缩口烟道5内，由于水平缩口烟道5出口的横截面沿烟气流动的方向逐渐减小，使得烟气在炉膛出口下行烟道9内形成涡流，同时脱硝还原剂溶液、细微颗粒物团聚剂、重金属吸附剂及脱硫废水通过喷嘴组8喷入到炉膛出口下行烟道9内，再与炉膛出口下行烟道9内的烟气进行混合反应，以实现多种污染物的联合脱除。同时本实用新型中炉膛出口下行烟道9的下部取消反应区隔墙10，使得两股烟气均匀混合，并消除旋转。

实施例一

参考图2，炉膛出口下行烟道9的上侧内设置有反应区隔墙10，其中，炉膛出口下行烟道9的上侧通过反应区隔墙10分为两个反应区，水平缩口烟道5设置有两个出口，其中一个水平缩口烟道5出口对应一个反应区，水平缩口烟道5的两个出口分别与对应反应区相连通，水平缩口烟道5的两个出口分别位于炉膛2顶部的两侧且靠近侧墙的位置处。两股烟气分别在两个反应区内逆向旋转，喷嘴组8布置于水平缩口烟道5的左右墙位置处，将脱硝还原剂溶液、细微颗粒物团聚剂、重金属吸附剂、脱硫废水分别喷入炉膛出口下行烟道9中进行反应，实现多种污染物的联合脱除。

实施例二

参考图3，炉膛出口下行烟道9的上侧内设置有反应区隔墙10，其中，通过反应区隔墙10将炉膛出口下行烟道9的上侧分为两个反应区，水平缩口烟道5的横截面为梯形结构，且水平缩口烟道5与所述两个反应区相连接，两股烟气分别在两个反应区内逆向旋转，喷嘴组8布置于水平缩口烟道5的上下墙位置处，将脱硝还原剂溶液、细微颗粒物团聚剂、重金属吸附剂、脱硫废水分别喷入炉膛出口下行烟道9中进行反应，实现多种污染物的联合脱除。

实施例三

参考图4，炉膛出口下行烟道9的上侧内设置有反应区隔墙10，其中，炉膛出口下行烟道9的上侧通过反应区隔墙10分为两个反应区，水平缩口烟道5设置有两个出口，其中一个水平缩口烟道5出口对应一个反应区，水平缩口烟道5的两个出口分别与对应反应区相连通，水平缩口烟道5的两个出口均位于炉膛2的顶部，其中一个水平缩口烟道5出口靠近侧墙，另一个水平缩口烟道5出口靠近水平缩口烟道5的中间位置处，两股烟气在两个反应区内同向旋转，喷嘴组8布置于水平缩口烟道5的左右墙位置处，将脱硝还原剂溶液、细微颗粒物团聚剂、重金属吸附剂、脱硫废水分别喷入炉膛出口下行烟道9中进行反应，实现多种污染物的联合脱除。