一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统的制作方法

专利名称：一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境保护技术领域，涉及燃煤电厂的污染控制方法，具体涉及一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统。
背景技术：
汞是一种剧毒性物质，会对环境、人体产生长期而又严重的危害。而全球燃煤汞排放量约占人为汞排放量的2/3。中国作为煤炭消费大国，燃煤过程中造成的汞排放及其污染更加严峻。因此，我国已经将汞污染控制工作列入《重金属污染防治“十二五”规划》中，并初步提出了燃煤电厂排放的汞及其化合物必须低于0. 03mg/m3的排放限制要求。目前，国内对燃煤电厂的汞污染控制开展了一系列的理论研究，但尚未开展工程应用。而国外则通过多年的实践，已经积累了燃煤电厂汞污染控制的宝贵经验。国外成熟的汞污染控制技术主要分为两类，一类是吸附脱汞技术，一类是协同脱汞技术。吸附脱汞技术，是利用活性炭等吸附剂，对烟气中的汞进行吸附脱除。专利“用于脱除烟气中汞的吸附剂及相应的脱汞方法”(专利号CN03816017.X)公布的就是实现高效脱汞专用的粉末状溴化活性炭的制备方法，以及将吸附剂喷入空气预热器后实现汞污染控制的方法。吸附脱汞技术的主要特点是适应性广，但是投资和运行成本高昂，电厂一般难以承受。协同脱汞技术，则是利用电厂现有的烟气净化设备，在实现脱硫、脱硝、除尘的同时，实现协同脱汞。专利“强化湿法烟气脱硫系统除汞作用的方法”(专利号200610028333) 公布的就是通过在脱硫浆液中添加若干种含硫化学稳定剂或螯合剂，提高湿法脱硫系统的脱汞效率的方法。协同脱汞技术的主要特点是投资和运行成本较低，但脱汞效率受到了烟气净化系统和煤种的限制。燃煤电厂排放烟气中的汞可分为三类单质汞、氧化汞、颗粒汞。试验研究表明 烟气中的单质汞的比例，与煤中氯、溴、钙、铁等元素的含量相关，尤其当卤素含量低时，烟气中单质汞的比例高。除尘系统可以脱除绝大部分的颗粒汞，但对单质汞和氧化汞的脱除效果有限，而颗粒汞的比例与氧化汞的比例呈正相关性。脱硫系统可以实现氧化汞的高效脱除，但是对单质汞几乎没有脱除效果。脱硝系统可以使烟气中的单质汞氧化，但是烟气中卤素含量低时，氧化效果差。因此，协同脱汞技术对氧化汞和颗粒汞的脱除效果较好，但对单质汞的脱除效果差，尤其当煤中卤素含量低、烟气中单质汞含量很高时，脱硫、脱硝、除尘装置的协同脱汞效果均会明显下降。而我国煤中的卤素含量普遍较低，因此简单地利用现有的烟气净化系统可能难以获得较好的协同脱汞效果。截止2009年底，我国燃煤电厂中，100%的安装有除尘设备，而建有脱硫系统的机组约占火电装机容量的71 %，建有脱硝系统的机组约占火电装机容量的6. 7 %，并将保持高速增长。同时考虑到协同脱汞技术与吸附脱汞技术相比成本低廉，因此，充分利用现有烟气净化系统，开发能够提高协同脱汞效率的技术工艺，是适合于我国燃煤电厂的汞污染控制技术，具有非常重要的意义。 发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，通过将卤化物添加剂加入煤中或助燃空气中，使卤化物添加剂进入炉膛参与燃烧，从而提高烟气中氧化汞的比例，进而提高脱硝、脱硫、除尘等烟气净化设备的协同脱汞效果，而且保持了投资和运行成本低的优点。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与锅炉本体6连通的二次风热风管道7，二次风热风管道7与空气预热器15连通，空气预热器15还连通一次风热风管道 11，一次风热风管道11与磨煤机10连通，磨煤机10与锅炉本体6连通，还包括储液罐5，储液罐5与一次风热风管道11和二次风热风管道7中的至少一个相连通，储液罐5中有卤化物添加剂溶液。本实用新型的另一种方式，包括与空气预热器15连通的一次风热风管道11，一次风热风管道11与磨煤机10连通，磨煤机10与锅炉本体6连通，输煤系统2通过给煤机3 连通磨煤机10，还包括储液罐5，储液罐5与输煤系统2或者给煤机3连通，储液罐5中有卤化物添加剂溶液。本实用新型的另一种方式，包括与锅炉本体6连通的二次风热风管道7，二次风热风管道7还连通有二次风支管21和空气预热器15，二次风支管21与磨煤机10连通，磨煤机10通过煤粉分离器19与煤粉仓20相连通，煤粉仓20连通锅炉本体6，煤粉仓20通过一次风热风管道11连通空气预热器15，输煤系统2通过给煤机3连通磨煤机10，还包括储液罐5，储液罐5与输煤系统2、给煤机3、一次风热风管道11、二次风热风管道7中的至少一个相连通，储液罐5中有卤化物添加剂溶液。所述的几种系统中，在锅炉本体6的出口与空气预热器15之间设置脱硝系统14， 空气预热器15又依次连通除尘器16、脱硫系统17以及烟囱18。所述的系统中，卤化物为氯盐、溴盐、碘盐或它们的混合物或含有它们的混合物， 比如氯化钙、溴化钙、氢溴酸、碘化钾或它们的混合物，还可以是含有卤化物的混合物，如 溴化钙、氯化钙和硫酸钠的混合物。与现有技术相比，本实用新型的优点是1)针对我国煤中卤素含量低，从而导致烟气中单质汞含量高的特点，通过向煤和 /或助燃空气中加入卤化物添加剂，使卤化物均勻的进入炉膛参与燃烧，可以有效增加烟气中氧化汞的比例，从而利用燃煤电厂现有的烟气净化系统获得较高的脱汞效率。2)本方法只需加入少量的较为廉价的卤化物添加剂即可实现高效的汞污染控制， 加药设备简单，投资成本和运行成本均远远低于吸附脱汞技术。3)本方法实际阐述了多种添加剂加入方式。其中，若采用往输煤系统中加入添加剂，具有系统简单、加药系统少的优点，但延时较长；若采用往给煤机或磨煤机中加入添加剂，则延时短操作方便，但加药系统数量较多；若采用往一、二次热风中加入添加剂，则设备简单数量少，操作方便延时短。
图1是本实用新型的实施例1的工作原理结构示意图，采用向二次风热风管道和一次风热风管道中加入氯化钙溶液。图2是本实用新型的实施例2的工作原理结构示意图，采用向直吹式制粉系统的一次风热风管道中加入溴化钙溶液。图3是本实用新型的实施例3的工作原理结构示意图，采用向中间储仓式制粉系统的一次风热风管道中加入溴化钙和氯化钙的混合溶液。图4是本实用新型的实施例4的工作原理结构示意图，采用向直吹式制粉系统的二次风热风管道中加入氢溴酸溶液，无脱硝系统。图5是本实用新型的实施例5的工作原理结构示意图，采用向直吹式制粉系统的给煤机中加入溴化钙溶液。图6是本实用新型的实施例6的工作原理结构示意图，采用向直吹式制粉系统的输煤系统中加入溴化钙、碘化钾的混合溶液。图7是本实用新型的实施例7的工作原理结构示意图，采用向中间储仓式制粉系统的给煤机中加入溴化钙、氯化钙和硫酸钠的混合溶液，无脱硝系统。
具体实施方式
实施例一如图1所示，一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与锅炉本体6连通的二次风热风管道7，二次风热风管道7与空气预热器15连通，还包括与空气预热器15连通的一次风热风管道11，一次风热风管道11与磨煤机10连通，磨煤机10与锅炉本体6连通，输煤系统2通过给煤机3连通磨煤机10，用来给磨煤机10供煤，空气预热器15连接有一次风机12和二次风机13，分别给一次风热风管道11和二次风热风管道7供风，在锅炉本体6的出口与空气预热器15之间设置脱硝系统14，空气预热器15又依次连通除尘器16、 脱硫系统17以及烟囱18，储液罐5分别通过一次风加药口 4和二次风加药口 8与一次风热风管道11和二次风热风管道7连通。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择氯化钙。氯化钙在储液罐5中，被配制成4mol/L 的均勻溶液后，分别由一次风加药口 4和二次风加药口 8加入一次风热风管道11和二次风热风管道7中，由一次风和二次风带入锅炉本体6参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱 18中的烟气汞含量达到排放要求，氯化钙加入量与一次风和二次风总量的比例40mg/Nm3。 所述的一次风加药口 4位于一次风热风管道11中，其数量与一次风热风管道11 一一对应， 均为两个；二次风加药口 8位于二次风热风管道7中，其数量与二次风热风管道7 —一对应，均为两个。由于正常运行过程中，一次风和二次风的风量基本不变，所以氯化钙的加入量也基本不变，无需频繁调整。在本实施例中，脱汞效率能达到65%以上。实施例二如图2所示，一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与锅炉本体6连通的二次风热风管道7，二次风热风管道7与空气预热器15连通，还包括与空气预热器15连通的一次风热风管道11，一次风热风管道11与磨煤机10连通，磨煤机10与锅炉本体6连通，输煤系统2通过给煤机3连通磨煤机10，用来给磨煤机10供煤，空气预热器15连接有一次风机12和二次风机13，分别给一次风热风管道11和二次风热风管道7供风，在锅炉本体6的出口与空气预热器15之间设置脱硝系统14，空气预热器15又依次连通除尘器16、 脱硫系统17以及烟囱18，储液罐5仅通过一次风加药口 4与一次风热风管道11连通。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择溴化钙。溴化钙在储液罐5中，被配制成4mol/L 的均勻溶液后，由一次风加药口 4加入一次风热风管道11中，由一次风带入锅炉本体6参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱18中的烟气汞含量达到排放要求，溴化钙加入量与标准一次风风量的比例为40mg/Nm3。所述的一次风加药口 4位于一次风热风管道11中，其数量与一次风热风管道11 一一对应，均为两个，从而减少了添加剂喷射系统的数量及其复杂程度。同时添加剂从一次风加药口 4加入后，将进入磨煤机10，从而实现添加剂更加均勻地与一次风混合然后参与燃烧。由于正常运行过程中，一次风的风量基本不变，所以溴化钙的加入量也基本不变，无需频繁调整。在本实施例中，脱汞效率能达到80%以上。实施例三如图3所示，一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与锅炉本体6连通的二次风热风管道7，二次风热风管道7与空气预热器15连通，还包括与空气预热器15和二次风热风管道7连通的二次风支管21，二次风支管21与磨煤机10连通，磨煤机10与锅炉本体6连通，输煤系统2通过给煤机3连通磨煤机10，用来给磨煤机10供煤，磨煤机10 通过煤粉分离器19与煤粉仓20相连通，煤粉仓20连通锅炉本体6，煤粉仓20通过一次风热风管道11连通空气预热器15，空气预热器15连接有一次风机12和二次风机13，分别给一次风热风管道11和二次风热风管道7供风，在锅炉本体6的出口与空气预热器15之间设置脱硝系统14，空气预热器15又依次连通除尘器16、脱硫系统17以及烟囱18，还包括储液罐5，储液罐5通过一次风加药口 4与一次风热风管道11连通，所述的一次风加药口 4 位于一次风热风管道11中，其数量与一次风热风管道11 一一对应，均为两个，从而减少了添加剂喷射系统的数量及其复杂程度。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择溴化钙和氯化钙的混合溶液。在储液罐5中，溴化钙浓度为3mol/L，氯化钙浓度为5mol/L，然后，由一次风加药口 4加入一次风热风管道11 中，由一次风带入锅炉本体6参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱18中的烟气汞含量达到排放要求，本实施例中，溴化钙与标准一次风风量的比例为30mg/Nm3，氯化钙与标准一次风风量的比例约为28mg/Nm3。添加剂从一次风加药口 4加入后，将进入煤粉仓20，从而实现添加剂更加均勻地与一次风混合然后参与燃烧。由于正常运行过程中，一次风的风量基本不变，所以添加剂混合溶液的加入量也基本不变，无需频繁调整。在本实施例中，脱汞效率能达到80%以上。实施例四如图4所示，与实施例一的不同之处在于，锅炉本体6和空气预热器15之间无脱销系统14，储液罐5仅通过二次风加药口 8与二次风热风管道7连通，所述的二次风加药口8位于二次风热风管道7中，其数量与二次风热风管道7 —一对应。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择氢溴酸。氢溴酸在储液罐5中，被配制成2mol/L 的均勻溶液，由二次风加药口 8加入二次风热风管道7中，由二次风带入锅炉本体6参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱18中的烟气汞含量达到排放要求，混合溶液加入量与标准二次风风量的比例为50mg/Nm3。由于正常运行过程中，二次风的风量基本不变，所以氢溴酸的加入量也基本不变，无需频繁调整。在本实施例中，脱汞效率能达到70%以上。实施例五如图5所示，与实施例一的不同之处在于，储液罐5通过给煤机加药口 9同给煤机 3相连通，其数量与给煤机3的数量一一对应，均为4套。。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择溴化钙。溴化钙在储液罐5中，被配制成4mol/L 的均勻溶液，由给煤机加药口 9加入给煤机3中，由煤带入锅炉本体6中参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱18中的烟气汞含量达到排放要求，溴化钙加入量与给煤量的比例为10 500ppm，本实施例中，选择lOOppm，系统简单，操作方便。在本实施例中，脱汞效率能达到80%以上。实施例六如图6所示，与实施例一的区别在于，储液罐5通过输煤加药口 1同输煤系统2相连通，所述的输煤加药口 1位于输煤系统2的中后段，其数量与输煤系统2的数量一一对应，均为2套。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择溴化钙与碘化钾的混合物。在储液罐5中，溴化钙浓度为3mol/L，碘化钾浓度为lmol/L，由输煤加药口 1加入输煤系统2中，由煤带入锅炉本体6中参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱18中的烟气汞含量达到排放要求，本实施例中，溴化钙加入量与给煤量的比例为80ppm，对应碘化钾加入量与给煤量的比例约为 22ppm,系统简单，操作方便，设备较少。在本实施例中，脱汞效率能达到75%以上。实施例七如图7所示，与实施例三的区别在于，锅炉本体6和空气预热器15之间无脱销系统14，储液罐5通过给煤机加药口 9同给煤机3相连通，其数量与给煤机3的数量一一对应，均为6套。其实现汞污染控制的方法如下储液罐5中的卤化物添加剂选择溴化钙、氯化钙和硫酸钠的混合物。在储液罐5 中，溴化钙浓度为3mol/L，氯化钙浓度为2mol/L，硫酸钠浓度为0. 5mol/L,由输煤加药口 1 加入输煤系统2中，由煤带入锅炉本体6中参与燃烧，促进烟气中的汞的氧化使烟囱18中的烟气汞含量达到排放要求，本实施例中，溴化钙加入量与给煤量的比例为80ppm，对应氯化钙加入量与给煤量的比例约为30ppm、硫酸钠加入量与给煤量的比例约为9. 5ppm，系统简单，操作方便。[0061]在本实施例中，脱汞效率能达到70%以上。根据以上的实施例，根据实际需要，当系统包括了输煤系统2、给煤机3、一次风热风管道11、二次风热风管道7以及二次风支管21的时候，储液罐5可以与其中任何一个或者多个连通。本实用新型中，附图标记的含义如下1、输煤加药口，2、输煤系统，3、给煤机，4、一次风加药口，5、储液罐，6、锅炉本体， 7、二次风热风管道，8、二次风加药口，9、给煤机加药口，10、磨煤机，11、一次风热风管道， 12、一次风机，13、二次风机，14、脱硝系统，15、空气预热器，16、除尘器，17、脱硫系统，18、烟囱，19、煤粉分离器，20、煤粉仓，21、二次风支管。
权利要求1.一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与锅炉本体(6)连通的二次风热风管道(7)，二次风热风管道(7)与空气预热器(1 连通，空气预热器(1 还连通一次风热风管道(11)，一次风热风管道(11)与磨煤机(10)连通，磨煤机(10)与锅炉本体(6)连通，其特征在于，还包括储液罐(5)，储液罐( 与一次风热风管道(11)和二次风热风管道 (7)中的至少一个相连通，储液罐(5)中有卤化物添加剂溶液。
2.根据权利要求1所述的高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，其特征在于，在锅炉本体(6)的出口与空气预热器(15)之间设置脱硝系统(14)，空气预热器(15)又依次连通除尘器(16)、脱硫系统(17)以及烟囱(18)。
3.一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与空气预热器(1 连通的一次风热风管道(11)，一次风热风管道(11)与磨煤机(10)连通，磨煤机(10)与锅炉本体(6) 连通，输煤系统( 通过给煤机C3)连通磨煤机(10)，其特征在于，还包括储液罐(5)，储液罐(5)与输煤系统( 或者给煤机C3)连通，储液罐(5)中有卤化物添加剂溶液。
4.根据权利要求3所述的高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，其特征在于，在锅炉本体(6)的出口与空气预热器(15)之间设置脱硝系统(14)，空气预热器(15)又依次连通除尘器(16)、脱硫系统(17)以及烟囱(18)。
5.一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，包括与锅炉本体(6)连通的二次风热风管道(7)，二次风热风管道(7)还连通有二次风支管和空气预热器(15)，二次风支管与磨煤机(10)连通，磨煤机(10)通过煤粉分离器(19)与煤粉仓00)相连通，煤粉仓00)连通锅炉本体(6)，煤粉仓00)通过一次风热风管道(11)连通空气预热器(15)，输煤系统( 通过给煤机C3)连通磨煤机(10)，其特征在于，还包括储液罐(5)，储液罐(5) 与输煤系统( 、给煤机C3)、一次风热风管道(11)、二次风热风管道(7)中的至少一个相连通，储液罐(5)中有商化物添加剂溶液。
6.根据权利要求5所述的高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，其特征在于，在锅炉本体(6)的出口与空气预热器(15)之间设置脱硝系统(14)，空气预热器(15)又依次连通除尘器(16)、脱硫系统(17)以及烟囱(18)。
专利摘要本实用新型公开了一种高效低成本的燃煤电厂汞污染控制系统，该系统包括与空气预热器和炉膛连通的一次风热风管道和二次风热风管道，输煤系统通过给煤机连通磨煤系统，还包括储液罐，储液罐中有卤化物添加剂溶液。储液罐与输煤系统、给煤机、一次风热风管道、二次风热风管道中的至少一个相连通，通过所述系统，使卤化物添加剂溶液进入锅炉本体参与燃烧反应，促进烟气中的汞的氧化，提高烟气中氧化汞的比例，从而提高锅炉尾部烟道中脱硝、脱硫以及除尘等烟气净化设备的协同脱汞效果，使烟囱中的烟气汞含量大幅度降低。该系统在可以实现燃煤电厂汞污染物排放水平满足更严格的环保标准要求的同时，具有汞污染物控制系统投资和运行成本低的优点。
文档编号C10L10/00GK202315660SQ20112035678
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者江建忠, 肖平, 胡式海, 钟犁 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司