CN105838401A - 煤粉热解污染物处理方法、系统及锅炉燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤粉热解污染物处理方法、系统及锅炉燃烧系统，其中煤粉热解污染物处理系统包括用于抽取烟气并负责输送烟气的烟气抽取子系统、用于通过烟气对接收的煤粉进行热解从而产生热解气和半焦的热解子系统和用于对半焦进行活化并成型的半焦活化子系统，本发明通过将锅炉内产生的烟气输送到煤粉热解炉，对煤粉进行热解，产生热解气和半焦，该热解气具有还原功能，将该热解气通入锅炉内，可以对锅炉内燃料燃烧产生的污染物中的NO_x进行还原，热解过程产生的半焦经活化成型之后，可以作为吸附剂吸收锅炉内燃料燃烧产生的SO_x，从而达到减少污染物排放和保护环境的目的。

Description

煤粉热解污染物处理方法、系统及锅炉燃烧系统

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧技术领域，尤其涉及一种煤粉热解污染物处理方法、系统及锅炉燃烧系统。

背景技术

近些年火电行业的快速发展，对国民经济的发展有很大的促进作用，同时也造成了严重的环境污染。煤粉在燃烧时会产生粉尘、NO_x、SO_x、CO等污染物，这些产物都将对大气造成环境污染。其中，SO_x排入大气之后主要以SO₂的形式存在，空气中的SO₂浓度和存在超过一定值时会对植物造成伤害；燃烧所产生的NO_x中NO约占90％～95％，在任何温度时生成的NO都会转化为NO₂，而NO_x对人体的呼吸系统有刺激性，甚至会引起慢性中毒，对自然界的植物也会造成很大的伤害。另外，两种气体还都会跟大气中的其他污染物发生作用形成光化学烟雾，危害性较大，因此对于SO_x和NO_x的控制十分重要。

随着国家环保政策日益严格，对电力行业尤其是火电机组提出了更高的环保要求。而这些污染物中的NO_x和SO_x是这些污染物中较为难处理的。目前，降低SO_x的技术手段主要有燃烧前(对燃料的处理)、燃烧中(炉内脱硫，主要是流化床燃烧技术和炉内喷钙技术)和燃烧后(烟气脱硫技术)。目前应用最广和最有效的技术就是烟气脱硫技术，主要有石灰石-石膏湿法、喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部增湿活化法、烟气循环流化床脱硫法等，但这些方法普遍存在初投资和运行费用高、设计和运行中制约因素多、容易造成二次污染等问题，而且多数脱硫副产品无法回收或者利用价值不高。

目前，燃煤电厂降低NO_x的技术手段主要是通过低氮燃烧技术和选择性催化还原技术(以下简称SCR技术)来实现。但随着运行煤种的变化和燃烧设备的烧损，会使NO_x的排放超过设计值，在运行中为了达到更低的NO_x排放，降低锅炉运行的氧量，但这将导致锅炉内水冷壁高温腐蚀现象的发生，并且也将导致锅炉未燃烧热损失的增加，长期运行后低氮燃烧技术无法满足设计要求。而SCR技术虽然可以通过控制喷氨量很好的控制烟气中的NO_x，但是该技术也存在初投资大，运行费用高，催化剂价格昂贵，并且存在氨泄漏的危险等缺点。

现有技术中有一种解耦循环流化床燃烧系统及其脱硫与脱硝方法，针对流化床燃烧技术将循环床中的煤燃烧分为隔绝空气干馏和半焦燃烧两个步骤，以解决脱硫和脱硝的矛盾。原煤干馏过程中释放的含硫气体被脱硫剂捕捉，干馏产生的半焦进入燃烧区下部脱硫区，半焦燃烧生成的NO_x与干馏产生的还原气体在燃烧区上部反应而脱硝。

该方法脱除SO_x和NO_x主要应用的技术是流化床燃烧技术，而这种技术的局限性较大，这种技术在脱除SO_x的同时，需要在流化床锅炉炉膛内添加脱硫剂来实现，而且这种方法比较受限于流化床燃烧这种燃烧方式，脱硫剂的添加对于流化床锅炉炉内水冷壁的磨损非常严重，对锅炉的正常运行会造成威胁。这种方法也很难做到将NO_x控制到较低水平，需要配合尾部烟道的烟气处理技术来达到环保的要求。

现有技术中还有一种煤粉锅炉混烧气体燃料降低氮氧化物的方法，将气体燃料分两级引入煤粉炉膛，在主燃区主燃烧器的底部引入一级气体燃料作为助燃燃料，并在主燃区采用“水平浓淡风”燃烧技术同时在低空气过量系数或整体还原气氛下燃烧；在主燃区的顶部引入二级气体燃料，形成还原气氛的再燃区；在再燃区的顶部引入燃尽风，完成燃尽。

该方法虽然使用气体燃料再燃配合空气分级燃烧、水平浓淡风燃烧技术实现炉内的低NO_x燃烧，但这种方法对气体的局限性较大，适用于有稳定气源的锅炉，对气源的要求较高，并且烟气中的SO_x需要单独进行处理。

发明内容

本发明的目的是提出一种煤粉热解污染物处理方法、系统及锅炉燃烧系统，尽可能地减少煤粉燃烧过程中污染物的排放。

为实现上述目的，本发明提供了一种煤粉热解污染物处理方法，包括：抽取锅炉内的烟气送入煤粉热解炉；

所述煤粉热解炉利用所述烟气对进入所述煤粉热解炉的煤粉进行热解，生成热解气和半焦；

将所述热解气送入所述锅炉，以对所述锅炉内燃料燃烧产生的NO_x进行还原；

对所述半焦进行活化并成型；

利用成型后的所述半焦对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫。

进一步地，所述烟气抽取于安装在所述锅炉内的再热器之后和省煤器之前，所述烟气的温度为600℃～800℃。

进一步地，所述对所述半焦进行活化并成型的具体操作步骤为：

利用温度比所述半焦的温度低的水对所述半焦进行活化，并利用半焦成型装置对活化后的所述半焦进行成型。

进一步地，所述利用成型后的所述半焦对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫的具体操作步骤为：

将成型后的所述半焦作为吸附剂供给位于所述锅炉的尾部烟道的脱硫装置，以对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫。

进一步地，所述生成热解气和半焦的操作之后还包括：

利用旋风分离器对所述热解气和所述半焦进行分离。

进一步地，还包括：所述半焦失活后，对所述半焦进行脱硫和干燥处理，以便用作燃料送入所述锅炉进行燃烧。

进一步地，所述对所述半焦进行脱硫和干燥处理的具体操作步骤为：

通过水喷淋对失活后的所述半焦进行脱硫处理，然后利用空预器之后的烟气对所述半焦进行干燥处理，最后对所述半焦进行破碎，以便用作燃料送入所述锅炉进行燃烧。

进一步地，还包括：所述锅炉采用空气分级技术对所述锅炉内燃料燃烧产生的NO_x的总量进行控制。

进一步地，还包括：对所述锅炉内的燃料进行燃尽处理。

进一步地，还包括：根据所述锅炉的负荷情况，通过调节所述煤粉的喷入量和所述烟气的抽取量来对所述热解气和所述半焦的产生量进行控制，同时相应调节所述半焦活化过程中所述水的投入量。

为实现上述目的，本发明还提供了一种煤粉热解污染物处理系统，包括：烟气抽取子系统，用于抽取烟气，并负责输送所述烟气；

热解子系统，用于通过所述烟气对接收的煤粉进行热解，产生热解气和半焦；

半焦活化子系统，用于对所述半焦进行活化并成型；

污染物处理子系统，用于通过所述热解气对锅炉内燃料燃烧产生的NO_x进行还原，并通过成型后的所述半焦对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫处理。

进一步地，所述烟气抽取子系统包括烟气抽取管道，所述烟气抽取管道的第一端与锅炉连接，所述烟气抽取管道的第二端与所述热解子系统连接。

进一步地，所述第一端位于安装在所述锅炉内的再热器之后和省煤器之前。

进一步地，所述烟气抽取子系统还包括烟气风机，所述烟气风机为抽取所述烟气提供动力。

进一步地，所述热解子系统包括煤粉热解炉和热解产物出口管，所述烟气和所述煤粉分别通过设置在所述煤粉热解炉上的烟气喷入口和煤粉喷入口进入所述煤粉热解炉，所述热解产物出口管设置于所述煤粉热解炉的出口处。

进一步地，所述热解子系统还包括至少一个煤粉喷入器，所述煤粉喷入器与所述煤粉喷入口连接，用于将所述煤粉喷入所述煤粉热解炉内。

进一步地，所述热解子系统还包括旋风分离器，所述旋风分离器设置于所述热解产物出口管处，用于对所述热解气和所述半焦进行分离。

进一步地，所述热解子系统还包括再燃气体管道，所述再燃气体管道能够将所述热解气输送至所述锅炉内。

进一步地，所述半焦活化子系统包括半焦活化装置和半焦成型装置，所述半焦活化装置用于接收所述半焦，并对所述半焦进行活化，所述半焦成型装置用于对活化后的所述半焦进行成型。

进一步地，所述半焦活化装置上设置有至少一个进水口和至少一个蒸汽出口，所述至少一个进水口设置于所述半焦活化装置的中间靠下的位置，所述至少一个蒸汽出口设置于所述半焦活化装置的上侧。

为实现上述目的，本发明还提供了一种锅炉燃烧系统，包括锅炉和上述的煤粉热解污染物处理系统，其中所述锅炉内设置有再燃气体燃烧器和主燃烧装置，所述再燃气体燃烧器与所述再燃气体管道连接。

进一步地，所述再燃气体燃烧器设置于所述主燃烧装置的上方。

进一步地，所述再燃气体管道从所述热解子系统引出后分成两路，一路进入所述锅炉的一侧的再燃气体燃烧器，另一路进入所述锅炉的另一侧的再燃气体燃烧器。

进一步地，所述锅炉燃烧系统还包括半焦燃烧器，所述半焦燃烧器用于燃烧失活后经脱硫和干燥处理的所述半焦。

进一步地，所述半焦燃烧器设置于所述再燃气体燃烧器的下方，且在所述主燃烧装置的上方。

进一步地，所述锅炉燃烧系统还包括燃尽风燃烧器，所述燃尽风燃烧器设置于所述再燃气体燃烧器的上方，用于保证所述锅炉内的可燃物燃尽。

进一步地，所述主燃烧装置包括上层燃烧器、中层燃烧器和下层燃烧器，对进入所述锅炉的燃料进行分级燃烧。

基于上述技术方案，本发明通过将锅炉内产生的烟气输送到煤粉热解炉，对煤粉进行热解，产生热解气和半焦，该热解气具有还原功能，将该热解气通入锅炉内，可以对锅炉内燃料燃烧产生的污染物中的NO_x进行还原，热解过程产生的半焦经活化成型之后，可以作为吸附剂吸收锅炉内燃料燃烧产生的SO_x，从而达到减少污染物排放和保护环境的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明煤粉热解污染物处理方法一个实施例的流程图。

图2为本发明煤粉热解污染物处理方法又一个实施例的流程图。

图3为本发明煤粉热解污染物处理方法再一个实施例的流程图。

图4为本发明煤粉热解污染物处理方法另一个实施例的流程图。

图5为本发明煤粉热解污染物处理方法又再一个实施例的流程图。

图6为本发明煤粉热解污染物处理方法又另一个实施例的流程图。

图7为本发明煤粉热解污染物处理系统一个实施例的组成结构示意图。

图8为本发明锅炉燃烧系统一个实施例的结构示意图。

图中：1-煤粉喷入器，2-煤粉热解炉，3-热解产物出口管，4-旋风分离器，5-蒸汽出口，6-进水口，7-半焦活化装置，8-半焦成型装置，9-再燃气体燃烧器，10-再燃气体管道，11-锅炉，12-烟气风机，13-燃尽风燃烧器，14-半焦燃烧器，15-上层燃烧器，16-中层燃烧器，17-下层燃烧器，18-省煤器，19-烟气抽取管道，20-再热器，21-空预器，22-除尘器，23-脱硫装置，24-烟囱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

首先对本发明中将会涉及的术语进行解释，如下：

煤热解：指煤在隔绝空气的条件下进行加热，煤在不同温度下发生一系列的物理变化和化学变化的复杂过程。

半焦：是煤粉经过一定温度干馏之后得到的一种燃烧时有很短蓝色火焰的固体产物,并且内部具有丰富的孔隙结构。

活化：是指半焦经过物理的或化学的方法处理之后，通过将半焦内部的微孔扩大、闭孔打开来改变半焦表面的物理结构的方法。

下面结合附图和多个实施例来对本发明的发明内容进行阐述。

首先，为了尽可能地解决现有技术中煤燃烧产生较多污染物的问题，本发明提供了一种煤粉热解污染物处理方法，如图1所示，为本发明煤粉热解污染物处理方法一个实施例的流程图，该实施例中，煤粉热解污染物处理方法包括以下步骤：

步骤101：抽取锅炉内的烟气送入煤粉热解炉；

步骤102：所述煤粉热解炉利用所述烟气对进入所述煤粉热解炉的煤粉进行热解，生成热解气和半焦；

步骤103：将所述热解气送入所述锅炉，以对所述锅炉内燃料燃烧产生的NO_x进行还原；

步骤104：对所述半焦进行活化并成型；

步骤105：利用成型后的所述半焦对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫。

上述步骤101～105并不一定严格按照该顺序进行，相应地调换各步骤的顺序或组成新的组合，也应认为在本发明要求保护的范围之内。

该方法通过将锅炉内产生的烟气输送到煤粉热解炉，对煤粉进行热解，产生热解气和半焦，该热解气具有还原功能，将该热解气通入锅炉内，可以对锅炉内燃料燃烧产生的污染物中的NO_x进行还原，热解过程产生的半焦经活化成型之后，可以作为吸附剂吸收锅炉内燃料燃烧产生的SO_x，从而达到减少污染物排放和保护环境的目的。该方法可以实现脱硫脱硝一体化，既方便又高效，可以最大程度的减少对环境的污染。

该方法利用锅炉自身产生的烟气对煤粉进行热解，不需要外部热源，也不需要专门设置对煤粉热解炉加热的装置，既节省了部件的设置，也提高了资源的利用率，避免将烟气直接排出，对大气环境造成污染。

其中，所述烟气的来源有很多种，烟气的温度也有多种选择，优选地，所示烟气可以抽取于安装在所述锅炉内的再热器20之后和省煤器之前，如图8所示，所述烟气的温度为600℃～800℃。

至于烟气的温度优选为600℃～800℃，主要考虑到：第一，此温度区间可以满足煤粉热解所需的温度；第二，锅炉再热器出口的烟气温度一般在800℃左右；第三，温度过高时对相关管道的材质要求太高，并且在运行时存在安全隐患。因此综合考虑以上因素后，将所需烟气的抽取位置设置为再热器之后和省煤器之前，烟气温度选择为600℃～800℃。当然，如果热解所需温度变高或变低，管道的材质通过改进也能够满足更高要求，烟气的抽取位置和温度还可以有其他的多种选择。

上述实施例中，对半焦进行活化的目的是将半焦内部的微孔扩大、闭孔打开，从而改变半焦表面的物理结构，使之具有吸附功能，这样半焦可以用作吸附剂，对锅炉内燃料燃烧产生的污染物进行脱硫。其中对半焦进行活化的方法有很多种，包括物理的和化学的。

如图2所示，为本发明煤粉热解污染物处理方法又一个实施例的流程图，相比于图1实施例中的煤粉热解污染物处理方法，该实施例的不同在于，步骤104的具体操作可以为：

步骤104’：利用温度比所述半焦的温度低的水对所述半焦进行活化，并利用半焦成型装置对活化后的所述半焦进行成型。

其中，步骤104’还可以应用到本发明的其他实施例中，以组成新的实施例，这些都应认为在本发明要求保护的范围之内。

上述实施例中，采用水对半焦进行活化，该方法简单可靠，可以快速地、完全地将半焦活化，然后再利用半焦成型装置对活化后的半焦进行处理，形成具有一定形状的活性半焦，该活性半焦即可作为吸附剂对锅炉内燃料燃烧产生的污染物进行吸附脱硫。

如图3所示，为本发明煤粉热解污染物处理方法再一个实施例的流程图，相比于图1实施例中的煤粉热解污染物处理方法，该实施例的不同在于，步骤105的具体操作可以为：

步骤105’：将成型后的所述半焦作为吸附剂供给位于所述锅炉的尾部烟道的脱硫装置23，如图8所示，以对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫。

其中，步骤105’还可以应用到本发明的其他实施例中，以组成新的实施例，这些都应认为在本发明要求保护的范围之内。

上述实施例中，将煤粉热解的产物之一半焦作为吸附剂，供给设置在锅炉尾部烟道的脱硫装置，其中脱硫装置的位置有多种选择，比如可以设置于尾部烟道的除尘器22之后，对锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行吸附脱硫处理，处理之后的烟气通过烟囱24排出，可以最大程度地减少含硫污染物的排放，减少设备初投资的成本，不需要再专门设计一套系统来进行脱硫，本方法利用脱销过程产生的另外一种产物即可达到脱硫的目的，简单、实用且经济。

将热解气和半焦进行分离的方法有很多种，只要能够实现其作用即可。比如，可以采用旋风分离器或者其他具有分离作用的装置，将两者分离，将热解气通入锅炉，将半焦输送至半焦活化装置进行活化。

如图4所示，为本发明煤粉热解污染物处理方法另一个实施例的流程图，相比于图1实施例中的煤粉热解污染物处理方法，该实施例的不同在于，在步骤102之后增加了步骤102a：

利用旋风分离器4对所述热解气和所述半焦进行分离。

其中，步骤102a还可以应用到本发明的其他实施例中，以组成新的实施例，这些都应认为在本发明要求保护的范围之内。

如图5所示，为本发明煤粉热解污染物处理方法又再一个实施例的流程图，相比于图1实施例中的煤粉热解污染物处理方法，该实施例的不同在于，在步骤105之后增加了步骤106：

所述半焦失活后，对所述半焦进行脱硫和干燥处理，以便用作燃料送入所述锅炉进行燃烧。

其中，步骤106还可以应用到本发明的其他实施例中，以组成新的实施例，这些都应认为在本发明要求保护的范围之内。

半焦失活后，如果直接丢弃会造成资源的浪费，将其进行脱硫和干燥处理后，还可以作为燃料进行燃烧，提高资源的利用率。

上述实施例中，对失活的半焦进行脱硫和干燥处理的方法有很多种，比如，如图6所示，为本发明煤粉热解污染物处理方法又另一个实施例的流程图，相比于图5实施例中的煤粉热解污染物处理方法，该实施例的不同在于，步骤106的具体操作可以为：

步骤106’：所述半焦失活后，通过水喷淋对失活后的所述半焦进行脱硫处理，然后利用空预器21之后的烟气对所述半焦进行干燥处理，如图8所示，最后对所述半焦进行破碎，以便用作燃料送入所述锅炉进行燃烧。

其中，步骤106’还可以应用到本发明的其他实施例中，以组成新的实施例，这些都应认为在本发明要求保护的范围之内。

对半焦进行干燥所采用的烟气取自于空预器之后，主要考虑因素是空预器之后的烟气温度可以满足干燥所需，且不会对锅炉效率产生影响。空预器的作用是将锅炉所需的空气和烟气进行换热，使空气预热，若抽取其他地方的烟气对半焦进行干燥，比如选取空预器之前的烟气，虽然温度也可以满足干燥的温度要求，但是会造成通过空预器的烟气量减少，使换热之后的空气温度降低，从而使锅炉效率降低。当然，如果有其他地方的烟气也既能满足干燥所需，又不会影响锅炉效率，也可以用来对半焦进行干燥。

另外，本发明的煤粉热解污染物处理方法还可以包括以下步骤：所述锅炉采用空气分级技术对所述锅炉内燃料燃烧产生的NO_x的总量进行控制。

其中，空气分级技术指的是通过多个燃烧器，对输送至锅炉内的空气进行分级处理，从而控制燃烧过程中含氮污染物的产生量，降低锅炉内燃料燃烧产生的NO_x，此处不采用空气分级技术，本发明仍可达到利用热解气还原NO_x的目的，但本发明的煤粉热解污染物处理方法将本发明的热解气还原NO_x的技术与锅炉内的主燃烧过程中采用的空气分级技术相结合，能够最大程度地减少污染物的排放，使排入空气的烟气中的污染物达到环保要求。

另外，本发明的煤粉热解污染物处理方法还可以包括以下步骤：对所述锅炉内的燃料进行燃尽处理。燃尽处理的目的是使燃料充分燃烧，避免燃料半燃烧或燃不尽，造成资源的浪费。

优选地，本发明的煤粉热解污染物处理方法还可以包括以下步骤：根据所述锅炉的负荷情况，通过调节所述煤粉的喷入量和所述烟气的抽取量来对所述热解气和所述半焦的产生量进行控制，同时相应调节所述半焦活化过程中所述水的投入量。

上述操作能够节省原料，并且能起到保护设备安全运行的作用，当锅炉的负荷较低时，锅炉所需燃料也较少，产生的污染物也随之减少，此时可以减少热解炉的煤粉喷入量，适当减少烟气抽取量；反之，当锅炉负荷较高时，锅炉所需的燃料增多，产生的污染物也随之增加，此时可以增加热解炉的煤粉喷入量，适当增加烟气抽取量，调整喷入煤粉量的同时，也调节对半焦活化的水的投入量。

另外，需要说明的是，对于本发明提出的煤粉热解污染物处理方法，图1～6中只是示出了几种实施例，任何其他将上述几个实施例相结合所产生的新方法也应认为是在本发明的保护范围之内。

其次，本发明还提出一种煤粉热解污染物处理系统，如图7所示，为本发明煤粉热解污染物处理系统的组成结构示意图，该系统包括：

烟气抽取子系统，用于抽取烟气，并负责输送所述烟气；

热解子系统，用于通过所述烟气对接收的煤粉进行热解，产生热解气和半焦；

半焦活化子系统，用于对所述半焦进行活化并成型；

污染物处理子系统，用于通过所述热解气对锅炉11内燃料燃烧产生的NO_x进行还原，并通过成型后的所述半焦对所述锅炉11内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫处理。

本发明提出的煤粉热解污染物处理系统，将煤粉热解、气体再燃还原NO_x技术和脱硫技术相结合，形成一体化流程，煤粉热解产生的热解气中包括CO₂、CO、H₂、HCN、C_xH_y、H₂O等，其中H₂、HCN、C_xH_y对NO_x有很强的还原作用，，因此本发明利用气体再燃还原NO_x技术，将煤粉热解气送入炉内再燃区，将主燃区煤粉燃烧产生的NO_x还原为N₂，即利用系统自身产生的热烟气使煤粉产生热解气，从而对NO_x进行还原，选取合适的再燃比后可以通过炉内再燃技术将NO_x将为较低的水平，达到脱硝目的。另外，热解剩余的半焦作为脱硫吸附剂使用，在尾部烟道可以不用设置SCR装置就可满足环保要求，吸附SO_x后经过处理后的副产品还可以送入炉膛进行燃烧，提高物质的利用率。

本发明利用烟气(烟气的温度可以为600℃～800℃)作为热源对煤粉进行热解，保证温度的同时又保证了煤粉热解所处的气氛环境，使热解气的品质得到保证，很好的解决再燃气体气源问题，减少对锅炉正常运行的干扰，充分利用能源，达到脱硝的目的，简单可靠，实用性强。

在一个实施例中，所述烟气抽取子系统包括烟气抽取管道19，所述烟气抽取管道19的第一端与锅炉11连接，所述烟气抽取管道19的第二端与所述热解子系统连接。

优选地，所述第一端位于安装在所述锅炉11内的再热器20之后和省煤器18之前。

优选地，本发明采用再热器之后省煤器之前的温度为600℃～800℃的热烟气作为热源，对煤粉进行热解。采用这种热解方式可以有效的控制煤粉热解炉内的整体气氛，因为对煤粉进行热解时，氧气对热解过程所产生的热解气成分的影响很大，氧气含量越低，热解气中还原性气氛的份额将会越高，因此使用热烟气作为热源，可以有效的避免空气的混入。此处烟气的氧气含量较低，可以有效地保证煤粉热解之后的气体成分的品质。

在另一个实施例中，所述烟气抽取子系统还包括烟气风机12，所述烟气风机12为抽取所述烟气提供动力。

在一个实施例中，所述热解子系统可以包括煤粉热解炉2和热解产物出口管3，所述烟气和所述煤粉分别通过设置在所述煤粉热解炉2上的烟气喷入口和煤粉喷入口进入所述煤粉热解炉2，所述热解产物出口管3设置于所述煤粉热解炉2的出口处。

优选地，所述热解子系统还包括至少一个煤粉喷入器1，所述煤粉喷入器1与所述煤粉喷入口连接，用于将所述煤粉喷入所述煤粉热解炉2内。

更优选地，所述热解子系统还包括旋风分离器4，所述旋风分离器4设置于所述热解产物出口管3处，用于对所述热解气和所述半焦进行分离。

另外，所述热解子系统还包括再燃气体管道10，所述再燃气体管道10能够将所述热解气输送至所述锅炉11内。

在一个实施例中，所述半焦活化子系统包括半焦活化装置7和半焦成型装置8，所述半焦活化装置7用于接收所述半焦，并对所述半焦进行活化，所述半焦成型装置8用于对活化后的所述半焦进行成型。

煤粉热解后的一种重要产物就是半焦，半焦内部具有极发达的微孔结构，通过活化改性之后，半焦会有较强的吸附作用，因此本发明采用一种简单的有效的改性方法对半焦产品进行改性，即采用将高温的半焦产品通过半焦活化装置与水混合的活化方法，使半焦内部的表面积增大，以作为SO_x的吸附剂使用，因此本发明中脱硫过程不需采用催化还原技术，进而可以将现有技术中常采用的布置在尾部烟道的SCR脱硝装置取消或者缩容，以节省基建和运行成本。

另外，所述半焦活化装置7上可以设置至少一个进水口6和至少一个蒸汽出口5，所述至少一个进水口6设置于所述半焦活化装置7的中间靠下的位置，所述至少一个蒸汽出口5设置于所述半焦活化装置7的上侧。本发明利用水对高温的固体半焦直接进行活化，活化后直接利用成型技术进行定型处理，进水口设置于中间靠下位置，便于冷却水与高温固体半焦直接接触，蒸汽出口设置于上侧，便于冷却水遇到高温固体半焦后直接汽化，从上侧蒸汽出口排出。

基于上述的煤粉热解污染物处理系统，本发明还提出一种锅炉燃烧系统，如图8所示，为本发明锅炉燃烧系统一个实施例的结构示意图。该锅炉燃烧系统包括锅炉11和上述的煤粉热解污染物处理系统，其中所述锅炉11内设置有再燃气体燃烧器9和主燃烧装置，所述煤粉热解污染物处理系统包括再燃气体管道10，所述再燃气体燃烧器9与所述再燃气体管道10连接。

优选地，所述再燃气体燃烧器9设置于所述主燃烧装置的上方。

再燃气体燃烧器的位置可以有多种选择，但燃料燃烧所产生的气体均向上盘升，可以将再燃气体燃烧器优选地设置于主燃烧装置的上方，这样使得燃料燃烧产生的污染物均通过再燃气体燃烧器所处位置的截面，再燃气体燃烧器与再燃气体管道连接，再燃气体管道内为热解产生的具有还原性质的热解气，可以将污染物中的NO_x还原为N₂。

更优选地，所述再燃气体管道10从所述热解子系统引出后分成两路，一路进入所述锅炉11的一侧的再燃气体燃烧器9，另一路进入所述锅炉11的另一侧的再燃气体燃烧器9。将再燃气体管道分流成两路，可以增强锅炉内热解气与主燃区产生的烟气的混合程度，使还原更加充分。

在一个实施例中，所述锅炉燃烧系统还包括半焦燃烧器14，所述半焦燃烧器14用于燃烧失活后经脱硫和干燥处理的所述半焦。将吸附完之后的半焦吸附剂进行脱硫和干燥处理之后，可以重新作为燃料，将其送入半焦燃烧器进行燃烧，提高物质的利用率。

在另一个实施例中，所述半焦燃烧器14设置于所述再燃气体燃烧器9的下方，且在所述主燃烧装置的上方。半焦燃烧器布置在再燃气体燃烧器和上层燃烧器之间，可以保证半焦能够完全燃烧而不影响锅炉的未燃烬热损失。

优选地，所述锅炉燃烧系统还包括燃尽风燃烧器13，所述燃尽风燃烧器13设置于所述再燃气体燃烧器9的上方，用于保证所述锅炉11内的可燃物燃尽。

更优选地，所述主燃烧装置包括上层燃烧器15、中层燃烧器16和下层燃烧器17，对进入所述锅炉11的燃料进行分级燃烧。

其中，半焦燃烧器14、上层燃烧器15、中层燃烧器16和下层燃烧器17组成了锅炉的主燃区，主燃烧装置分为三层燃烧器，实现再燃还原气体技术和低氮燃烧技术中的空气分级技术相结合，可以将锅炉炉膛出口的NO_x降至环保要求水平，达到环保要求。

另外，需要说明的是，对于本发明提出的煤粉热解污染物处理系统和锅炉燃烧系统，对于相关部件的效果描述均可参考本发明中煤粉热解污染物处理方法的效果描述，为简便起见，这里不再赘述。

下面对本发明的煤粉热解污染物处理系统及锅炉燃烧系统一个实施例的工作过程进行说明：

首先，通过烟气风机12将锅炉11中省煤器18之前的温度为600℃～800℃的烟气抽出，通过烟气抽取管道19送入到煤粉热解炉2中,同时将利用制粉系统磨制好的煤粉通过布置在煤粉热解炉2上方的至少一个煤粉喷入器1喷入煤粉热解炉2中，然后对煤粉进行热解。

第二，煤粉经过热解产生的半焦和热解气经过热解产物出口管3送入旋风分离器4中，半焦和热解气被旋风分离器分离后，所得的热解气(包括CO₂、CO、H₂、HCN、C_xH_y、H₂O等)经过再燃气体管道10送至再燃气体燃烧器9，再燃气体燃烧器9将其喷入炉膛进行燃烧。

第三，由于再燃气体燃烧器9的位置布置在燃尽风燃烧器13以下和主燃烧区以上的区域，热解气在此区域喷入炉膛后，热解气中的H₂、HCN、C_xH_y等还原气体可以使主燃区燃料产生的NO_x发生还原反应，从而生成N₂。同时，还可以通过与主燃区低氮燃烧技术的空气分级技术配合使用，将炉膛中煤粉燃烧产生的NO_x降到环保要求排放的水平。

第四，煤粉热解混合物(半焦和热解气)经过旋风分离器4分离之后的固体产物—温度维持在较高水平的半焦，进入半焦活化装置7中进行活化。

具体的活化原理为：本发明采用水对高温半焦进行活化，在半焦活化装置7上，先通过布置在下半部位的进水口6通入水，水遇到高温半焦变成蒸汽，从蒸汽出口5排出。经水蒸气活化后的半焦，从半焦活化装置7的出口排入半焦成型装置8中，半焦经过半焦成型装置8处理后变成具有一定形状的活性半焦。

第五，成型后的活性半焦可以作为吸附剂，以供位于锅炉内尾部烟道的脱硫装置使用。半焦吸附剂具有一定的吸附寿命，当活化后的半焦失活之后，可以经过水喷淋脱硫处理后，利用空预器之后的烟气对其进行干燥，干燥之后的半焦经破碎后可以作为燃料使用，通过半焦燃烧器14送入炉膛进行燃烧。

另外，在运行过程中可以根据锅炉的负荷情况，调节投运的煤粉喷入器1的数量和烟气风机12的流量，即调节煤粉的喷入量和烟气风机的抽取量，从而对热解气和半焦的产生量进行控制；同时投运的蒸汽出口5和进水口6的数量也随之进行改变，即需要相应调节半焦活化过程中水的投入量。

本发明利用烟气热解煤粉的技术原理，很好的解决了脱硫和脱硝的问题。烟气中的氧气含量较低，可以有效的保证煤粉热解之后的气体成分的品质。本发明利用热解气体作为再燃气体可以将煤粉燃烧过程中产生的NO_x降至环保要求的水平，可以降低烟气脱硝处理SCR设备的初投资和运行费用，并且本发明将热解产物半焦经过活化处理好直接作为脱硫吸附剂使用，使用完之后的半焦还可以脱硫处理作为燃料进行燃烧。本发明在处理煤粉燃烧过程中产生的SO_x和NO_x时对环境的污染降到了最低，大大减少了脱硫脱硝的初投资和运行费用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (27)

1.一种煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，包括：

抽取锅炉内的烟气送入煤粉热解炉；

所述煤粉热解炉利用所述烟气对进入所述煤粉热解炉的煤粉进行热解，生成热解气和半焦；

将所述热解气送入所述锅炉，以对所述锅炉内燃料燃烧产生的NO_x进行还原；

对所述半焦进行活化并成型；

利用成型后的所述半焦对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫。

2.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，所述烟气抽取于安装在所述锅炉内的再热器之后和省煤器之前，所述烟气的温度为600℃～800℃。

3.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，所述对所述半焦进行活化并成型的具体操作步骤为：

利用温度比所述半焦的温度低的水对所述半焦进行活化，并利用半焦成型装置对活化后的所述半焦进行成型。

4.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，所述利用成型后的所述半焦对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫的具体操作步骤为：

将成型后的所述半焦作为吸附剂供给位于所述锅炉的尾部烟道的脱硫装置，以对所述锅炉内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫。

5.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，所述生成热解气和半焦的操作之后还包括：

利用旋风分离器对所述热解气和所述半焦进行分离。

6.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，还包括：

所述半焦失活后，对所述半焦进行脱硫和干燥处理，以便用作燃料送入所述锅炉进行燃烧。

7.根据权利要求6所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，所述对所述半焦进行脱硫和干燥处理的具体操作步骤为：

通过水喷淋对失活后的所述半焦进行脱硫处理，然后利用空预器之后的烟气对所述半焦进行干燥处理，最后对所述半焦进行破碎，以便用作燃料送入所述锅炉进行燃烧。

8.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，还包括：

所述锅炉采用空气分级技术对所述锅炉内燃料燃烧产生的NO_x的总量进行控制。

9.根据权利要求1所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，还包括：

对所述锅炉内的燃料进行燃尽处理。

10.根据权利要求3所述的煤粉热解污染物处理方法，其特征在于，还包括：

根据所述锅炉的负荷情况，通过调节所述煤粉的喷入量和所述烟气的抽取量来对所述热解气和所述半焦的产生量进行控制，同时相应调节所述半焦活化过程中所述水的投入量。

11.一种煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，包括：

烟气抽取子系统，用于抽取烟气，并负责输送所述烟气；

热解子系统，用于通过所述烟气对接收的煤粉进行热解，产生热解气和半焦；

半焦活化子系统，用于对所述半焦进行活化并成型；

污染物处理子系统，用于通过所述热解气对锅炉(11)内燃料燃烧产生的NO_x进行还原，并通过成型后的所述半焦对所述锅炉(11)内燃料燃烧所产生的污染物进行脱硫处理。

12.根据权利要求11所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述烟气抽取子系统包括烟气抽取管道(19)，所述烟气抽取管道(19)的第一端与锅炉(11)连接，所述烟气抽取管道(19)的第二端与所述热解子系统连接。

13.根据权利要求12所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述第一端位于安装在所述锅炉(11)内的再热器(20)之后和省煤器(18)之前。

14.根据权利要求12所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述烟气抽取子系统还包括烟气风机(12)，所述烟气风机(12)为抽取所述烟气提供动力。

15.根据权利要求11所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述热解子系统包括煤粉热解炉(2)和热解产物出口管(3)，所述烟气和所述煤粉分别通过设置在所述煤粉热解炉(2)上的烟气喷入口和煤粉喷入口进入所述煤粉热解炉(2)，所述热解产物出口管(3)设置于所述煤粉热解炉(2)的出口处。

16.根据权利要求15所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述热解子系统还包括至少一个煤粉喷入器(1)，所述煤粉喷入器(1)与所述煤粉喷入口连接，用于将所述煤粉喷入所述煤粉热解炉(2)内。

17.根据权利要求15所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述热解子系统还包括旋风分离器(4)，所述旋风分离器(4)设置于所述热解产物出口管(3)处，用于对所述热解气和所述半焦进行分离。

18.根据权利要求15所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述热解子系统还包括再燃气体管道(10)，所述再燃气体管道(10)能够将所述热解气输送至所述锅炉(11)内。

19.根据权利要求11所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述半焦活化子系统包括半焦活化装置(7)和半焦成型装置(8)，所述半焦活化装置(7)用于接收所述半焦，并对所述半焦进行活化，所述半焦成型装置(8)用于对活化后的所述半焦进行成型。

20.根据权利要求19所述的煤粉热解污染物处理系统，其特征在于，所述半焦活化装置(7)上设置有至少一个进水口(6)和至少一个蒸汽出口(5)，所述至少一个进水口(6)设置于所述半焦活化装置(7)的中间靠下的位置，所述至少一个蒸汽出口(5)设置于所述半焦活化装置(7)的上侧。

21.一种锅炉燃烧系统，其特征在于，包括锅炉(11)和如权利要求11-20任一项所述的煤粉热解污染物处理系统，其中所述锅炉(11)内设置有再燃气体燃烧器(9)和主燃烧装置，所述煤粉热解污染物处理系统包括再燃气体管道(10)，所述再燃气体燃烧器(9)与所述再燃气体管道(10)连接。

22.根据权利要求21所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述再燃气体燃烧器(9)设置于所述主燃烧装置的上方。

23.根据权利要求21所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述再燃气体管道(10)从所述热解子系统引出后分成两路，一路进入所述锅炉(11)的一侧的再燃气体燃烧器(9)，另一路进入所述锅炉(11)的另一侧的再燃气体燃烧器(9)。

24.根据权利要求21所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述锅炉燃烧系统还包括半焦燃烧器(14)，所述半焦燃烧器(14)用于燃烧失活后经脱硫和干燥处理的所述半焦。

25.根据权利要求24所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述半焦燃烧器(14)设置于所述再燃气体燃烧器(9)的下方，且在所述主燃烧装置的上方。

26.根据权利要求21所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述锅炉燃烧系统还包括燃尽风燃烧器(13)，所述燃尽风燃烧器(13)设置于所述再燃气体燃烧器(9)的上方，用于保证所述锅炉(11)内的可燃物燃尽。

27.根据权利要求21所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述主燃烧装置包括上层燃烧器(15)、中层燃烧器(16)和下层燃烧器(17)，对进入所述锅炉(11)的燃料进行分级燃烧。