专利名称：多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤粉燃烧中污染物脱除技术，特别是涉及一种多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用。
背景技术：
燃煤工业锅炉是我国主要热能装备，根据统计结果，截止2010年，总数达到60.12万台，总容量达348万蒸吨，年耗煤将近7亿吨。燃煤污染物排放量大，仅次于燃煤发电，是城镇大气污染的主要排放源，目前在用燃煤工业锅炉主要是链条炉，占85%以上，另外还有少量往复炉排、固定炉排、循环硫化床锅炉等链条炉采用碎煤燃烧，粒度不均匀，空气过剩系数高，大颗粒燃烧不彻底，残留灰分高，锅炉热效力较低，烟气污染物难以达标。近年来，绝大部分链条工业锅炉配备了湿式除尘器、多管旋风除尘器或单管旋风除尘器，粉尘排放状况有所改善，但对局部区域的污染还很严重，特别是北方冬季取暖，可吸入颗粒物的污染极其严重，亟待治理和改善。初步统计，燃煤工业锅炉每年排放粉尘总量在10万吨以上。SO2是燃煤工业锅炉排放的主要污染物。为控制SO2大量排放，近年来部分工业锅炉配套了尾部烟气脱硫设备，但由于布局分散，容量大小不等、管理监控难度大等问题，燃煤工业锅炉的SO2排放依然是大气污染的主要源头。估算我国燃煤工业锅炉每年向大气排放的SO2达到1000万吨以上。氮氧化物是燃煤排放的污染物之一，占我国NOx排放总量的60%以上，其中燃煤工业锅炉排放约250万吨。按照目前的排放控制水平，到2020年我国氮氧化物排放量将达到2363—2914万吨，将超过美国成为世界第一氮氧化物排放国，因此，控制氮氧化物排放的问题已是刻不容缓。相对于燃煤电站锅炉，我国工业锅炉以中小型锅炉为主，数量多、分布广，是重要的NOx排放源，在NOx控制中占据重要地位。现有对NOx控制技术主要是燃烧优化和烟气后处理降低NOx技术，其中燃烧优化技术包括低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、再燃技术和烟气再循环等，此类低NOx燃烧技术在电站锅炉中应用较多，在工业锅炉中基本属于空白。目前，我国燃煤链条工业锅炉污染排放较为严重的主要原因是:
(I)不能有效控制燃料煤质量和品种，有的地区仅把“低硫”作为控制指标，忽视链条锅炉对燃料煤挥发分、粒度等关键指标的控制，降低了运行效率，增加了污染物排放。( 2 )现有绝大部分除尘技术及装备不能有效控制和降低烟尘排放浓度。(3)链条锅炉为碎煤层状燃烧，对NOx生成和排放基本没有控制手段。(4)对于中小容量的燃煤工业锅炉(小于20吨/小时)，一般配用简易尾气脱硫技术和装备，运行可靠性较差，平均脱硫率较低。脱硫废渣往往有二次污染问题。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，目的是提供一种能够实现粉尘、S02、NOx联合脱除和控制的技术系统，改变传统燃煤工业锅炉污染排放严重、难以治理的状况。
本发明的多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用，按照如下步骤完成:
第一段一原料煤质量测控及洗选:
对原料煤进行灰分、硫分以及挥发分的参数测定，对原料煤中含硫大于1%、灰分大于15%的原料煤通过洗选的方法降低燃料煤的硫分和灰分，选取洗选后的燃料煤灰分不大于10%、硫分不大于0.5% ;这样与链条锅炉不能有效控制燃料煤质量和品种不同，煤粉工业锅炉所使用的燃料煤必须经过专业配制、磨粉和罐车输配，因此为燃料煤的质量监测和控制提供了可实施性。 第二段一燃料煤配合及磨粉:
对洗选后的燃料煤进行参数测定，其中碱性氧化物与硫含量摩尔比小于2时，可在燃烧煤中添加适量的氧化钙，使碱性氧化物与硫的比值1:2-1:3之间。第三段一低氮燃烧及燃烧中脱硫:
选用现有技术中的低氮旋流燃烧器进行燃烧，通过三级供风，控制燃烧区最高温度不超过1050°C，减少燃烧中氮氧化物的形成，同时煤粉中的碱性氧化物与燃烧煤燃烧中产生的SO2在悬浮流动过程中发生反应，将SO2固化在煤灰中。第四段一布袋除尘器除尘和脱硫:
采用布袋除尘技术，完成对燃烧后烟气的高效除尘，在除尘过程中，烟气穿透灰层时，其中的SO2与灰尘中的碱性氧化物发生反应，实现烟气脱硫，当布袋气流阻力达到1.5-
2.5KPa范围时，布袋除尘器反吹。第五段一尾部烟气脱硫:
在布袋除尘器后，采用烟气脱硫技术，进行尾部烟气脱硫。所述第五段中烟气脱硫技术可以采用双碱法、石灰石、石膏法或半干法中的一种。将第五段尾部烟气脱硫废渣与第四段布袋除尘器脱除的粉煤灰混合，并作为制取建筑材料的原料实现综合利用。与现有技术相比本发明的有益效果为:本发明将煤的燃烧前、燃烧中、燃烧后污染物脱除技术进行组合应用，由于采取了从原料煤开始至尾部烟气净化的多段污染物脱除技术，从而使得在单项技术负担较小的前提下，获得较高效率的烟尘、二氧化硫脱除率。
图1是本发明多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明的多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用，按照如下步骤完成:
第一段一原料煤质量测控及洗选:
对原料煤进行灰分、硫分以及挥发分的参数测定，对原料煤中含硫大于1%、灰分大于15%的原料煤通过洗选的方法降低燃料煤的硫分和灰分，选取洗选后的燃料煤灰分不大于10%、硫分不大于0.5% ;这样与链条锅炉不能有效控制燃料煤质量和品种不同，煤粉工业锅炉所使用的燃料煤必须经过专业配制、磨粉和罐车输配，因此为燃料煤的质量监测和控制提供了可实施性。 第二段一燃料煤配合及磨粉:
对洗选后的燃料煤进行参数测定，其中碱性氧化物与硫含量摩尔比小于2时，可在燃烧煤中添加适量的氧化钙，使碱性氧化物与硫的比值1:2-1:3之间。第三段一低氮燃烧及燃烧中脱硫:
选用现有技术中的低氮旋流燃烧器进行燃烧，通过三级供风，控制燃烧区最高温度不超过1050°C，减少燃烧中氮氧化物的形成，同时煤粉中的碱性氧化物与燃烧煤燃烧中产生的SO2在悬浮流动过程中发生反应，将SO2固化在煤灰中。第四段一布袋除尘器除尘和脱硫:
采用布袋除尘技术，完成对燃烧后烟气的高效除尘，在除尘过程中，烟气穿透灰层时，其中的SO2与灰尘中的碱性氧化物发生反应，实现烟气脱硫，当布袋气流阻力达到1.5-
2.5KPa范围时，布袋除尘器反吹。第五段一尾部烟气脱硫:
在布袋除尘器后，采用烟气脱硫技术，进行尾部烟气脱硫，烟气脱硫技术可以采用双碱法、石灰石、石膏法或半干法中的一种。将第五段尾部烟气脱硫废渣与第四段布袋除尘器脱除的粉煤灰混合，并作为制取建筑材料的原料实现综合利用。本发明将煤的燃烧前、燃烧中、燃烧后污染物脱除技术进行组合应用，具体分段脱硫、除尘效率如下:
如图1所示，在A点和B点分别取样，原料煤洗选前后的灰分为A0、A1，硫分为S0、SI，洗选精煤收率为XI，则洗选脱灰率为:
TAl= (I — (XI XAl)/AO) X 100%(式 I)
洗选脱硫率为:TS1= (1- (XI X SI)/SO) X 100%(式 2)
在C点取样，可以检测得到入炉煤粉的硫分为S2，在D点测得烟气中的二氧化硫浓度为S3 (mg/NM3)，结合燃烧计算和检测空气过剩系数，可以计算得到It煤燃烧后的烟气体积为
V(NM3)，由此，燃烧中的脱硫率为:
TS2= (1- (VXS3)/ (S2X IO9X2)) X 100%(式 3)
占原料煤总硫的脱硫率为:
ZTS2=TS2X (1- TSl)(式 4)
在D点、E点分别测得烟气中的粉尘浓度为A2、A3 (mg/NM3)，另于E点测得烟气中二氧化硫浓度为S4 (mg/NM3)，于是，布袋除尘器除尘效率为:
TA2=(1-(A3/A2)) X100%(式 5)
布袋除尘器脱硫率为:
TS3=1- (S4/S3) X100%(式 6)
占原料煤总硫的脱硫率为:
ZTS3=TS3X (1- ZTS2- TSl)(式 7) 于图1中F点测得烟气中二氧化硫浓度为S5 (mg/NM3)，于是，尾部烟气脱硫的脱硫率
为:
TS4=(1- (S5/S4) ) X100%(式 8)
占原料煤总硫的脱硫率为:
ZTS4=TS4X (1- ZTS3- ZTS2- TSl)(式 9)
该多段组合污染物脱除技术的总脱硫率:
ZTS= TSl + ZTS2 + ZTS3 + ZTS4(式 10)
该技术的总除尘(灰)率为(未添加固硫剂情况):
ZTA=TAl+ TA2X (1- TAl)(式 11)
综合上述，由于采取了从原料煤开始至尾部烟气净化的多段污染物脱除技术，从而使得在单项技术负担较小的前提下，获得较高效率的烟尘、二氧化硫脱除率，该技术最终排烟含尘浓度控制不大于30mg/m3，除尘总效率达到99.9%以上；二氧化硫浓度不大于50mg/m3，脱硫总效率达到95%以上，由于采取了低氮燃烧器，排烟NOx浓度控制不大于250mg/m3。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用，其特征在于:按照如下步骤完成: 第一段一原料煤质量测控及洗选: 对原料煤进行灰分、硫分以及挥发分的参数测定，对原料煤中含硫大于1%、灰分大于15%的原料煤通过洗选的方法降低燃料煤的硫分和灰分，选取洗选后的燃料煤灰分不大于10%、硫分不大于0.5% ； 第二段一燃料煤配合及磨粉: 对洗选后的燃料煤进行参数测定，其中碱性氧化物与硫含量摩尔比小于2时，可在燃烧煤中添加适量的氧化钙，使碱性氧化物与硫的比值1:2-1:3之间； 第三段一低氮燃烧及燃烧中脱硫: 选用低氮旋流燃烧器进行燃烧，通过三级供风，控制燃烧区最高温度不超过1050°C，减少燃烧中氮氧化物的形成，同时煤粉中的碱性氧化物与燃烧煤燃烧中产生的SO2在悬浮流动过程中发生反应，将SO2固化在煤灰中； 第四段一布袋除尘器除尘和脱硫: 采用布袋除尘技术，完成对燃烧后烟气的高效除尘，在除尘过程中，烟气穿透灰层时，其中的SO2与灰尘中的碱性氧化物发生反应，实现烟气脱硫，当布袋气流阻力达到1.5-2.5KPa范围时，布袋除尘器反吹； 第五段一尾部烟气脱硫: 在布袋除尘器后，采用烟气脱硫技术，进行尾部烟气脱硫。
2.如权利要求1所述的多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用，其特征在于:所述第五段中烟气脱硫技术可以采用双碱法、石灰石、石膏法或半干法中的一种。
3.如权利要求1所述的多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用，其特征在于:将第五段尾部烟气脱硫废渣与第四段布袋除尘器脱除的粉煤灰混合，并作为制取建筑材料的原料实现综合利用。
全文摘要
本发明公开了一种煤粉燃烧中污染物脱除技术，特别是公开了一种多段组合污染物脱除技术在新型煤粉工业锅炉中的应用，按照如下步骤完成对原料煤通过洗选的方法降低燃料煤的硫分和灰分，选用低氮旋流燃烧器进行燃烧，实现煤粉低氮燃烧，采用布袋除尘技术，完成对燃烧后烟气的高效除尘，实现烟气脱硫，在布袋除尘器后，采用烟气脱硫技术，进行尾部烟气脱硫；本发明将煤的燃烧前、燃烧中、燃烧后污染物脱除技术进行组合应用，由于采取了从原料煤开始至尾部烟气净化的多段污染物脱除技术，从而使得在单项技术负担较小的前提下，获得较高效率的烟尘、二氧化硫脱除率。
文档编号B01D46/02GK103203177SQ20131009117
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者王民发, 王欢, 郎凤娥, 郎鹏德, 杜铭华, 郝泽, 赵红卫, 贾德威 申请人:王民发