一种大气污染物近零排放的燃煤系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及火力发电领域，公开了一种大气污染物近零排放的燃煤系统，所述燃煤系统包括依次设置的锅炉(10)、脱硝装置(30)、脱硫装置(70)以及排烟冷却塔(90)，所述锅炉(10)的燃烧器为空气分级的低氮燃烧器。本发明通过空气分级的低氮燃烧器从燃烧的源头控制氮氧化物的生产量，并结合脱硝装置的脱硝处理、脱硫装置的脱硫处理，同时采用排烟冷却塔的排烟方式，从而能够在上述各部件的共同作用下有效实现大气污染物的近零排放。
【专利说明】
一种大气污染物近零排放的燃煤系统
技术领域
[0001]本发明涉及火力发电领域，具体地，涉及一种大气污染物近零排放的燃煤系统。
【背景技术】
[0002]随着经济社会的发展，人们越来越关注环境问题，为此对于燃煤系统，锅炉排出的烟气需要进行处理，处理后的烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放浓度需要符合国家规定的大气污染物排放标准(《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》)才可以排放。
[0003]目前，传统的燃煤系统中，大多是通过锅炉配置低氮燃烧器，同时在低氮燃烧器配置SCR脱硝系统(一般设置三层催化剂层，其中一层为备用催化剂层)并结合脱硫系统而实现低氮氧化物、低二氧化硫等污染物的排放要求。
[0004]然而，传统的燃煤系统对锅炉尾气的处理虽然能够满足国家规定的大气污染物排放标准，但由于目前的燃煤系统中主要是依靠低氮燃烧器控制氮氧化物的排放，而事实证明，这种脱除氮氧化物的方式效率较低，一般为30-50%，这会加重后续SCR脱硝系统的负担，使SCR的脱硝效率达不到80%，因此随着发电集团更高的环保指标要求的提出，目前的烟气处理方式已经不能满足污染物排放水平进一步降低的需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种大气污染物近零排放的燃煤系统，该燃煤系统能够进一步降低染物排放的浓度，实现大气污染物的近零排放。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种大气污染物近零排放的燃煤系统，所述燃煤系统包括依次设置的锅炉、脱硝装置、脱硫装置以及排烟冷却塔，所述锅炉的燃烧器为空气分级的低氮燃烧器。
[0007]优选地，所述脱硝装置与脱硫装置之间设置有第一除尘器。
[0008]优选地，所述第一除尘器为采用高频电源的干式静电除尘器。
[0009]优选地，所述脱硫装置为石灰石-石膏脱硫塔，所述石灰石-石膏脱硫塔包括塔体以及设置在塔体中的喷淋层，所述喷淋层的上方设置有除雾器。
[0010]优选地，所述喷淋层的层数为4-6层。
[0011]优选地，所述石灰石-石膏脱硫塔与排烟冷却塔之间设置有第二除尘器。
[0012]优选地，所述干式静电除尘器为四电场静电除尘器，所述第二除尘器为一电场湿式静电除尘器。
[0013]优选地，所述锅炉的出口处设置有省煤器。
[0014]优选地，所述脱硝装置与所述第一除尘器之间设置有空预器。
[0015]优选地，其特征在于，所述脱硝装置为SCR脱硝装置。
[0016]本发明通过空气分级的低氮燃烧器从燃烧的源头(炉内)控制氮氧化物的生产量(采用空气分级的低氮燃烧器，锅炉出口氮氧化物脱除效率可以达到70%)，并结合脱硝装置的脱硝处理(例如，可以通过SCR脱硝装置进行脱硝，脱硝效率达80%，也就是说，结合空气分级的低氮燃烧器，氮氧化物排放浓度能够降至50mg/Nm3以下)、脱硫装置的脱硫处理，同时采用排烟冷却塔的排烟方式，从而能够在上述各部件的共同作用下有效实现大气污染物的近零排放。
[0017]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0019]图1是本发明的【具体实施方式】提供的大气污染物近零排放的燃煤系统的结构示意图。
[0020]附图标记说明
[0021]10:锅炉；20:省煤器；
[0022]30:脱硝装置；40:空预器；
[0023]50:第一除尘器；60:引风机；
[0024]70:脱硫装置；71:喷淋器；
[0025]72:除雾器；80:第二除尘器；
[0026]90:排烟冷却塔。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0028]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0029]基于现有技术中的燃煤系统的烟气处理方式不能满足污染物排放水平进一步降低的需求，本发明提供一种能够进一步降低染物排放的浓度并实现大气污染物的近零排放的燃煤系统，下文将参考附图对该燃煤系统进行详细的描述。
[0030]适当地参考图1，本发明的【具体实施方式】提供的大气污染物近零排放的燃煤系统包括依次设置的锅炉10、脱硝装置30、脱硫装置70以及排烟冷却塔90，所述锅炉10的燃烧器为空气分级的低氮燃烧器。
[0031]其中，关于上文中提及的空气分级在此需要解释一下。具体的，在燃煤系统中，煤粉燃尽前，在低氮燃烧器的火焰下游维持一定程度的还原性气氛，是进一步控制炉内氮氧化物生成的一个重要措施，该措施也称为炉内空气分级低氮燃烧技术。炉内空气分级低氮燃烧技术是改变传统集中送风的方式将部分助燃空气从主燃烧器区域分离出来，通过燃烧器上方的喷口送入炉内，在炉膛高度方向形成空气分级(OFA)燃烧的模式，分级风主要用于后期的煤粉与一氧化碳燃尽，空气分级与低氮燃烧器相配合，可降低氮氧化物排放约50?70%。
[0032]本发明通过空气分级的低氮燃烧器从燃烧的源头(炉内)控制氮氧化物的生产量(采用空气分级的低氮燃烧器，锅炉出口氮氧化物脱除效率可以达到70%)，并结合脱硝装置30的脱硝处理(例如，可以通过SCR脱硝装置进行脱硝，脱硝效率达80%，也就是说，结合空气分级的低氮燃烧器，氮氧化物排放浓度能够降至50mg/Nm3以下)、脱硫装置70的脱硫处理，同时采用排烟冷却塔90的排烟方式，从而能够在上述各部件的共同作用下有效实现大气污染物的近零排放。
[0033]其中，排烟冷却塔是烟囱和冷却塔合二为一(也称为烟塔合一)，取消烟囱，利用排烟冷却塔90排放烟气，可以理解的是，该排烟冷却塔90既有原有的散热功能，又替代烟囱排放脱硫、脱硝等净化后的洁净烟气，减轻了污染物落地浓度，缩小石膏雨影响范围，减轻了烟囱白雾视觉污染影响。
[0034]其中，由于灰尘也是大气污染物的一种重要来源，因此为了进一步降低燃煤系统的大气污染物排放浓度，在本实施方式中，所述脱硝装置30与脱硫装置70之间设置有第一除尘器50。所述第一除尘器50可以有多种形式，只要能够满足除尘的目的即可。
[0035]然而，如果第一除尘器50采用工频电源的静电除尘器，虽然也能够达到除尘的目的，但是采用工频电源面临着火花捕捉功能较差和二次扬尘与反电晕的问题，且能耗较高。因此，优选地，所述第一除尘器50为采用高频电源的干式静电除尘器，例如，高频电源的干式四电场静电除尘器，除尘效率可达99.85%，可以有效提高火花频率控制功能，抑制反电晕现象，而且能够显著降低粉尘出口浓度，保证烟尘低浓度排放。
[0036]具体的，所述脱硫装置70为石灰石-石膏脱硫塔(湿法脱硫)，所述石灰石-石膏脱硫塔包括塔体以及设置在塔体中的喷淋层71，所述喷淋层71的上方设置有除雾器72。其中，所述喷淋层71的层数可以根据实际情况进行确定，例如，所述喷淋层71的层数为4-6层，优选地，所述喷淋层71的层数为4层。
[0037]在湿法脱硫时，脱硫塔在运行过程中产生的雾不仅含有水分，而且还溶有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等，因此被净化的气体在离开脱硫塔之前需要除雾，本发明通过设置除雾器72来实现除雾。
[0038]通过在石灰石-石膏脱硫塔中增加喷淋层，并适当调整喷嘴的角度，同时设置除雾器72，从而能够实现脱硫效率高达99%，二氧化硫浓度可降至35mg/Nm3以下，脱硫出口雾滴含量降至50mg/Nm3以下。
[0039]为了使排放至大气的烟气更加洁净，因此在烟气进入排烟冷却塔90之前可以进行再次除尘，即，所述石灰石-石膏脱硫塔与排烟冷却塔90之间设置有第二除尘器80。其中，所述第二除尘器80为一电场湿式静电除尘器。因此，第二除尘器80的入口粉尘在第一除尘器50和脱硫装置70的协同脱除下，第二除尘器80的除尘效率能达到88%以上，从而使烟尘浓度可降至5mg/Nm3以下，萊浓度可降至0.03mg/Nm3以下。
[0040]此外，为了节省成本，使能量得到最大的利用，所述锅炉10的出口处设置有省煤器20，从而可以通过省煤器20回收余热，事实上，省煤器20在回收余热的同时也降低了烟气的排烟温度，从而节约了能源，降低了成本。
[0041]为了进一步节约能源，所述脱硝装置30与第一除尘器50之间设置有空预器40(也称为空气预热器)，空预器40通过其内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度，从而降低能量消耗。
[0042]因此，在本发明中，锅炉采用空气分级低氮燃烧技术(脱除70%氮氧化物)并配置高效的SCR脱硝装置(脱除80%氮氧化物)、高效的石灰石-石膏湿法脱硫装置(脱硫效率99%)，以及干式四电场静电除尘器(除尘效率99.85%)和湿式静电除尘器(除尘效率88% )，最大限度地降低烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞等的排放浓度。
[0043]综上所述，本发明提供的燃煤系统能够显著降低烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞等的排放浓度，实现烟尘、二氧化硫、氮氧化物、萊等的排放浓度分别达到5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3、0.03mg/Nm3以下，从而使大气污染物的排放浓度不仅能够满足国家标准规定的重点地区特别排放限值，同时低于燃气轮机机组大气污染物排放控制水平。另外，本发明的排放方式采取冷却塔排烟方式，填补了国内烟塔合一近零排放技术的空白。
[0044]本发明提供的大气污染物近零排放的燃煤系统可广泛应用于采用煤炭作为燃料的烟塔合一火电厂的改造，也可以用于新建烟塔合一电站。该技术能够最大限度地降低燃煤电厂的大气污染物排放浓度，污染物排放水平显著优于燃气轮机机组污染物排放控制水平。
[0045]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0046]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0047]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述燃煤系统包括依次设置的锅炉(10)、脱硝装置(30)、脱硫装置(70)以及排烟冷却塔(90)，所述锅炉(10)的燃烧器为空气分级的低氮燃烧器。2.根据权利要求1所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述脱硝装置(30)与脱硫装置(70)之间设置有第一除尘器(50)。3.根据权利要求2所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述第一除尘器(50)为采用高频电源的干式静电除尘器。4.根据权利要求3所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述脱硫装置(70)为石灰石-石膏脱硫塔，所述石灰石-石膏脱硫塔包括塔体以及设置在塔体中的喷淋层(71)，所述喷淋层(71)的上方设置有除雾器(72)。5.根据权利要求4所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述喷淋层(71)的层数为4-6层。6.根据权利要求4所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述石灰石-石膏脱硫塔与排烟冷却塔(90)之间设置有第二除尘器(80)。7.根据权利要求6所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述干式静电除尘器为四电场静电除尘器，所述第二除尘器(80)为一电场湿式静电除尘器。8.根据权利要求1所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述锅炉(10)的出口处设置有省煤器(20)。9.根据权利要求2所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述脱硝装置(30)与所述第一除尘器(50)之间设置有空预器(40)。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的大气污染物近零排放的燃煤系统，其特征在于，所述脱硝装置(30)为SCR脱硝装置。
【文档编号】B01D53/78GK106000099SQ201610602597
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】王树民, 宋畅, 陈寅彪, 陈杭君, 许定峰, 闫子政, 张晓波, 石朝夕, 韩贵生, 宋岩, 孙平, 张翼, 王顶辉, 袁丁, 刘秋生, 范永胜, 张俊杰, 刘喆, 郝卫, 廖海燕
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华（北京）电力研究院有限公司