CN103994456B - 多种污染物高效协同脱除集成系统 - Google Patents

多种污染物高效协同脱除集成系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多种污染物高效协同脱除集成系统。发明解决的技术问题是提供多种污染物高效协同脱除集成系统,降低烟尘、SO2、NOX、汞和SO3等主要烟气污染物排放值,以达到燃气机组排放标准。解决该问题的技术方案:该系统包括:SCR反应器,入口与经低氮燃烧改造后的锅炉尾部烟道的出烟口相连,SCR脱硝催化剂采用能够提高对零价汞的氧化性能的改性催化剂;低低温除尘设备,入口与SCR反应器出口相连,用于除尘和脱除SO3;脱硫吸收塔,入口与低低温除尘设备出口相连,用于脱硫和除尘;湿式静电除尘器,入口与脱硫吸收塔出口相连,出口经升温设备连接至烟囱,用于除尘,脱除石膏雾滴、汞和SO3。发明用于大气污染防治技术领域。

Description

多种污染物高效协同脱除集成系统

技术领域

[0001] 本发明涉及多种污染物高效协同脱除集成系统,主要适用于大气污染防治技术领域。

背景技术

[0002] 我国的能源现状存在着三重压力,即能源需求量持续增长的压力,能源利用中环保要求不断提高的压力和能源供应安全性的压力,如何在这三重压力中找到平衡点,合理合适地共同解决问题是一项十分紧迫和必要的工作。

[0003] 我国以煤炭为主的能源消费结构在未来相当长的一段时期内将难以根本性改变。而煤在燃烧过程中产生的大量的烟尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和重金属等多种污染物,也是细微颗粒物(PM2.5)及其前体物如S02、NOx等大气污染物的最主要来源之一,这些污染物对环境和公众身体健康都有严重威胁。

[0004] 截至2012年底,我国燃煤电厂耗煤约18.55亿吨,占全国煤炭消费总量的52.8%,是第一耗煤大户。2011年9月,环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了史上最严的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011),要求至2014年7月,燃煤锅炉要达到: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;其中重点地区的排放标准为烟尘20mg/Nm3、二氧化硫50mg/Nm3,燃煤机组的环保压力进一步加大。

[0005] 除烟尘、SO2,叫等主要烟气污染物和新标准中提及的H g之外,S03这种浓度较小的污染物也已引起人们广泛重视,SO3极具腐蚀性,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,燃煤电厂的烟气排放中so3&度虽低,但排放的绝对量较大,不可忽视,美国已有相关的排放标准出台,最严的州标准为0.6mg/Nm3,而我国仍未有相关标准。

[0006] 我国的能源结构决定了以煤为主的电力工业结构格局难以在短期内改变,燃煤机组是目前最安全可靠的发电途径,且我国经济发展迅速,电力需求强劲,要同时解决这些问题只能使电力燃煤被清洁高效地集中消费和处理,对燃煤机组的多种污染物进行进一步的脱除,使其达到燃气轮机组的排放水平,可以同时解决前面提到的三重压力。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题提供一种多种污染物高效协同脱除集成系统,将多种污染物脱除技术进行集成和提效,以达到有效降低烟尘(含PM2.5)、SO2, NOx、汞和SO3等主要烟气污染物排放值,并使其达到燃气机组排放标准的目的。

[0008] 本发明所采用的技术方案是:多种污染物高效协同脱除集成系统,其特征在于它包括:

[0009] SCR反应器,其入口与经低氮燃烧改造后的锅炉尾部烟道的出烟口相连,SCR脱硝催化剂采用能够提高对零价汞的氧化性能的改性催化剂;

[0010] 低低温除尘设备,其入口与SCR反应器的出口相连,用于除尘和脱除SO3;

[0011] 脱硫吸收塔,其入口与低低温除尘设备的出口相连,用于脱硫和除尘;

[0012] 湿式静电除尘器,其入口与脱硫吸收塔的出口相连,出口经升温设备连接至烟囱,用于除尘,脱除石膏雾滴、汞和so3。

[0013] 所述低低温除尘设备包括管式换热器和低低温电除尘器,其中管式换热器降温段的入口与SCR反应器出口相连,出口与低低温电除尘器入口相连。

[0014] 所述升温设备为管式换热器的升温段。

[0015] 本发明的有益效果是:1、本发明将SCR反应器、低低温除尘设备、脱硫吸收塔和湿式静电除尘器通过管路优化和排列优化进行有机整合,在提高各项技术自身的污染物脱除效率的同时,也使该集成系统技术的污染物脱除效率达到一个新高度,可以使多种主要污染物一次性脱除,达到天然气燃气轮机组的排放标准:烟尘浓度排放低于5mg/Nm3、S02排放浓度低于35mg/Nm3、NOx排放浓度低于45mg/Nm3的要求,同时实现\排放浓度小于0.003mg/Nm3 (仅为国家标准的十分之一)、303排放浓度低于5mg/Nm 3 (国内尚无标准),并实现全负荷投运脱硝、消除“白烟”和石膏雨等。2、融和了多个设备,通过设备整合,提高各设备之间的兼容性和匹配度,其他设备的加入可提高单个设备的效率,也使得单个设备在脱除污染的同时可能产生的副作用可被其他设备消除,如SCR反应器中氧化生成的SO3可被低低温除尘设备和湿式静电除尘器脱除,脱硫吸收塔中带出的石膏液滴可被下游的湿式电除尘器脱除等,防止可预见的多种副作用,提高设备运行安全性和寿命,实现真正的污染物超低排放。3、通过合理的顺序安排和布置,优化管路规划和连接,使各个设备有机融和,提高了整体效率,并降低运行成本,如改造工程运行成本仅0.015元/kwh,新建工程运行成本仅0.01元/kwhd、各设备一般主要脱除某种污染物,同时一定程度上可脱除其他污染物,本发明通过设备的有机整合、统筹规划和排列优化,合理分配不同设备对同一种污染物的脱除比例,以最小成本达到最大的污染物脱除效果。5、利用本发明可一次性脱除多种污染物,相较于进行多次针对单种污染物进行脱除工程建设要节约投资成本和施工时间,并可以统筹规划减少占地空间。6、可适用于各类燃煤机组,可根据机组情况和要求做相应调整(减少设备数量或改变设备的连接顺序),达到最佳效果,适应性更广。7、采用高效管式换热器,利用其降温段对进入低低温除尘器内的烟气进行降温,利用其升温段对湿式静电除尘器输出的烟气进行升温,简化了结构,同时提高了效率。

附图说明

[0016] 图1是本发明的结构简图。

具体实施方式

[0017] 本发明第一次有机融合了国际上主流的脱硝、脱硫、除尘及脱微量污染物的先进技术,几种技术之间匹配性和融和性佳,可以相互配合并有机融和成一个多种污染物高效协同脱除集成系统,并创新性地提出了利用该系统使燃煤电厂主要污染物达到燃气轮机组的排放标准。

[0018] 如图1所示,本实施例系统包括:

[0019] SCR反应器I,其入口与锅炉5尾部烟道的出烟口相连;其中锅炉5经低氮燃烧改造,结合SCR(选择性催化还原)脱硝技术,使得整个系统的脱硝效率达到90%以上;另外,对SCR脱硝催化剂进行改性,氧化零价汞,提高下游设备的脱汞效率;

[0020] 低低温除尘设备2,包括高效管式换热器2-1和低低温电除尘器2-2,并使用高频电源,其中高效管式换热器2-1降温段的入口与SCR反应器I出口相连,出口与低低温电除尘器2-2入口相连。该设备除尘效率高,电耗和运行费用低,除尘效率可达99.9%以上,SO3脱除效率可达80%以上;

[0021] 脱硫吸收塔3,其入口与低低温电除尘器2-2的出口相连,用于脱硫和除尘;本实施例通过增加均流增效盘、脱硫增效环和脱硫添加剂等方式进行脱硫提效,可使整个系统的脱硫效率达到98%以上,并有50%以上的除尘效率;

[0022] 湿式静电除尘器4,其入口与脱硫吸收塔3的出口相连,出口经高效管式换热器

2-1的升温段后连接至烟囱6,能够达到深度除尘效果,有效脱除石膏雾滴,并对汞和303有较高脱除效果,除尘效率和303脱除效率均可达70%以上。

[0023] 本实施例SCR反应器1、低低温除尘设备2、脱硫吸收塔3和湿式静电除尘器4通过相互连接配合和对多种污染物脱除比例的合理分配,形成一个有机的整体,对NOx、烟尘(包括PM2.5)、SO2、SOjP汞等进行渐进式脱除,使最终出口烟气中的主要污染物含量达到燃气轮机标准。

[0024] 本发明集成系统已在浙能嘉华发电有限公司2 X 1000MW机组上进行工程应用,为改造工程。如图1所示,该集成系统由SCR反应器I (配一层改性催化剂)、两段高效管式换热器2-1加低低温电除尘器2-2、脱硫吸收塔3和湿式静电除尘器4组成,出口烟气成分达到:烟尘浓度排放低于5mg/Nm3、SO2排放浓度低于35mg/Nm3、N0X排放浓度低于45mg/Nm3的要求,同时实现Hg排放浓度小于0.003mg/Nm 3、303排放浓度低于5mg/Nm 3,并实现全负荷脱硝,出口烟气温度达到80°C以上,消除“白烟”和石膏雨现象。

[0025] 工程已于2013年8月开工建设,计划于2014年6月完工,届时将建成国内第一台百万千瓦级燃煤电站机组烟气污染物超低排放技术集成示范工程。建成后,预计将为两台百万机组减少烟尘排放量880吨/年,SO2排放量2524吨/年,NO x排放量642吨/年,SO 3排放量1109吨/年,投资成本约4.2亿元,运行成本0.015元/KWh。

Claims (3)

1.多种污染物高效协同脱除集成系统,其特征在于它包括: SCR反应器(I),其入口与经低氮燃烧改造后的锅炉(5)尾部烟道的出烟口相连,SCR脱硝催化剂采用能够提高对零价汞的氧化性能的改性催化剂; 低低温除尘设备(2),其入口与SCR反应器(I)的出口相连,用于除尘和脱除SO3; 脱硫吸收塔(3),其入口与低低温除尘设备(2)的出口相连,用于脱硫和除尘; 湿式静电除尘器(4),其入口与脱硫吸收塔(3)的出口相连,出口经升温设备连接至烟囱(6),用于除尘,脱除石膏雾滴、汞和S03。
2.根据权利要求1所述的多种污染物高效协同脱除集成系统,其特征在于:所述低低温除尘设备(2)包括管式换热器(2-1)和低低温电除尘器(2-2),其中管式换热器(2-1)降温段的入口与SCR反应器(I)出口相连,出口与低低温电除尘器(2-2)入口相连。
3.根据权利要求2所述的多种污染物高效协同脱除集成系统,其特征在于:所述升温设备为管式换热器(2-1)的升温段。
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