CN109012033A - 一种燃煤烟气的净化方法及其净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电厂环保技术领域，具体公开了一种燃煤烟气的净化方法及其净化装置。该净化方法首创性地先对燃煤烟气进行第一次降温，使其温度降至60‑85℃，此时，燃煤烟气中的含硫化合物极易凝结并与飞灰结合，利于在后续脱硫过程中脱除；再对其进行第二次降温，并脱硫，降温后，燃煤烟气的温度为45‑55℃，此时，燃煤烟气经过第二次降温，能有效去除细颗粒物、可凝结颗粒物和含可溶盐雾滴；最后进行第三次降温，冷凝燃煤烟气中的水，得到冷凝水，而该冷凝水吸收或凝结烟气中的酸性物质、颗粒物和元素汞，收集净化后烟气即可。经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，甚至不高于1mg/Nm3，能耗能降低10％以上。

Description

一种燃煤烟气的净化方法及其净化装置
技术领域
本发明属于电厂环保技术领域，具体涉及一种燃煤烟气的净化方法及其净化装置。
背景技术
随着燃煤电厂大气污染物排放标准的进一步加严，国内外均对燃煤电站烟气颗粒物脱除技术提出了更高的要求。当前国内与国外颗粒物控制技术水平基本处于并跑状态。美国、德国、日本等发达国家的科研院所(美国EPA、EPRI、德国KIT、University ofCincinnati、Kyoto University等)、企业(GE、B&W、Alstom、Hitachi、Siemens、Mitsubishi等)和国内科研院所(浙大、华科、清华、东南、山大等)、企业(菲达、龙净等)针对烟气颗粒物高效脱除关键技术开展了深入研究。
例如通过采用电凝并、化学凝并等技术促进细颗粒物长大，有效减少细颗粒的逃逸；通过采用高频电源和三相电源可提高颗粒驱进速度，降低系统能耗；通过颗粒荷电提高滤料过滤精度、降低运行阻力；开发了低温电除尘、移动电极电除尘、电凝并和前电后袋的电袋复合除尘等系列颗粒物高效控制技术，在燃用稳定煤质的电厂均可实现颗粒物的高效脱除，颗粒物排放浓度小于20mg/m3。
特别是日本Hitachinaka电厂1000MW机组采用低低温电除尘技术，日本碧南电厂1000MW机组采用移动电极电除尘技术，澳大利亚Vales Point电厂660MW机组采用电凝并技术，美国BIG-BROWN电厂575MW机组采用前电后袋复合除尘技术；国内如菲达环保首次在嘉华电厂1000MW机组采用低低温电除尘技术，龙净环保首次在新密电厂1000MW机组采用前电后袋复合除尘技术。同时针对高湿烟气颗粒物控制问题，研发了湿法脱硫协同除尘技术，可实现颗粒物排放浓度低于10mg/Nm3。
上述技术有效支撑了燃煤电厂超低排放的推广应用，但在提高煤质、负荷适应性，降低运行成本和能耗，提高系统稳定性等方面仍面临挑战；同时针对进入大气中极易形成二次颗粒物的可凝结颗粒物、含可溶盐雾滴的尚不能有效去除。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有燃煤烟气的净化装置存在能耗高、不能有效去除可凝结颗粒物与含可溶盐雾滴的缺陷，从而提供一种能耗低、运行稳定、可有效去除可凝结颗粒物与含可溶盐雾滴的燃煤烟气的净化方法及其净化装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所提供的燃煤烟气的净化方法，包括如下步骤：
对燃煤烟气进行第一次降温，所述第一次降温后燃煤烟气的温度为60-85℃；
对所述第一次降温后燃煤烟气进行第二次降温，并在降温的同时进行脱硫，所述第二次降温后燃煤烟气的温度为45-55℃；
对所述第二次降温后燃煤烟气进行第三次降温，收集净化后烟气。
进一步地，所述第三次降温后燃煤烟气的温度为30-40℃。
进一步地，还包括回收所述第一次降温、第二次降温和第三次降温过程中的热量的步骤。
进一步地，在所述第一次降温之前，还包括对所述燃煤烟气依次进行预热和除尘的步骤。
此外，本发明还提供了一种燃煤烟气的净化装置，包括依次连通的除尘装置和脱硫装置，所述脱硫装置包括壳体、设置所述壳体下部的烟气进口和设置于所述壳体上部的烟气出口，
还包括第一换热单元，设置于所述除尘装置与所述脱硫装置之间；
第二换热单元，沿烟气流动方向上，所述第二换热单元设置于所述脱硫装置后，以对烟气冷凝得到冷凝水，并通过冷凝水吸收或凝结烟气中的SO2和元素汞；
第三换热单元，靠近所述脱硫装置顶端设置于其壳体内，以对所述脱硫装置内上升的烟气进行冷凝。
进一步地，所述第三换热单元至少为两级，沿烟气在所述壳体内上升方向上，间隔设置其内。
进一步地，还包括送风装置，与所述第二换热单元连接，并将风送入所述第二换热单元中并对通过其的烟气冷凝。
进一步地，还包括燃煤装置，包括烟气出口和加热介质进口，所述烟气出口与所述除尘装置连通，以使其内产生的烟气进入所述除尘装置，所述加热介质进口与所述第一换热单元连通，以使加热介质进入所述燃煤装置并对其加热。
进一步地，还包括空预器，设置于所述燃煤装置与所述除尘装置之间；
烟囱，与所述脱硫装置连通，所述第二换热单元设置于所述脱硫装置与所述烟囱之间。
进一步地，所述第一换热单元和第二换热单元均为低温省煤器或空气冷凝器；
所述第三换热单元为冷凝器；
所述除尘装置为电除尘器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所提供的燃煤烟气的净化方法，发明人首创性地先对燃煤烟气进行第一次降温，使其温度降至60-85℃，此时，燃煤烟气中的含硫化合物，如三氧化硫极易凝结并与飞灰结合，利于在后续脱硫过程中脱除；再对其进行第二次降温，并在降温的同时进行脱硫，降温后，燃煤烟气的温度为45-55℃，此时，燃煤烟气经过第二次降温，能有效去除细颗粒物、可凝结颗粒物和含可溶盐雾滴；最后进行第三次降温，冷凝燃煤烟气中的水，得到冷凝水，而该冷凝水吸收或凝结烟气中的酸性物质(如SO2)、颗粒物和元素汞，收集净化后烟气即可。经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，甚至不高于1mg/Nm3，能耗能降低10％以上。
(2)本发明所提供的燃煤烟气的净化装置，包括依次连通的除尘装置和脱硫装置，脱硫装置包括壳体、设置壳体下部的烟气进口和设置于壳体上部的烟气出口，还包括第一换热单元，设置于除尘装置与脱硫装置之间，此时，燃煤烟气中的含硫化合物，如三氧化硫极易凝结并与飞灰结合，利于在后续脱硫过程中脱除；第二换热单元，沿烟气流动方向上，第二换热单元设置于脱硫装置后，以对烟气冷凝得到冷凝水，并通过冷凝水吸收或凝结烟气中的SO2和元素汞；第三换热单元，靠近脱硫装置顶端设置于其壳体内，以对上升的烟气进行冷凝，脱硫装置内的第三换热单元可以初步冷凝燃煤烟气中的水和去除可凝结颗粒物，以便于第二换热单元进一步去除烟气中的污染物。经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，甚至不高于1mg/Nm3，能耗能降低10％以上。
(3)本发明所提供的燃煤烟气的净化装置，通过三级换热单元，特别是将第三换热单元靠近脱硫装置顶端设置于其壳体内，起到烟气凝并作用，将烟气降温冷凝，兼备除汞功能，同时有效减少湿法烟气脱硫系统的水分蒸发，可以实现“零水耗”湿法脱硫，解决缺水地区湿法脱硫适用性的问题。采用本发明净化装置可以使污染物排放进一步减少同时节约电耗，以一台1000MW燃用褐煤锅炉机组为例，烟尘降低为3mg/Nm3，烟气中的水分回收率为50％-80％，每小时收集到的烟气中的水分为100～150t。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中燃煤烟气的净化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中脱硫装置的结构示意图；
附图中的标记为：
1-燃煤装置；2-空预器；3-除尘装置；4-脱硫装置4-0-壳体；4-1-烟气进口；4-2-烟气出口4-3-第三换热单元；4-4-烟气均流器；5-烟囱，6-第一换热单元；7-第二换热单元，8-送风装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化装置，如图1和2所示，包括依次连通的除尘装置3和脱硫装置4，脱硫装置4包括壳体4-0、设置壳体4-0下部的烟气进口4-1和设置于壳体4-0上部的烟气出口4-1，在本实施例中，除尘装置3为电除尘器，该电除尘器采用高效电源，脱硫装置4为脱硫塔；
还包括第一换热单元6，例如为低温省煤器，设置于除尘装置3与脱硫装置4之间；第二换热单元7，例如为低温省煤器，沿烟气流动方向上，第二换热单元7设置于脱硫装置4后，以对烟气冷凝得到冷凝水，并通过冷凝水吸收或凝结烟气中的SO2和元素汞；第三换热单元4-3，例如为冷凝器，靠近脱硫装置4顶端设置于其壳体内，以对上升的烟气进行冷凝。
上述净化装置中，利用第一换热单元6使燃煤烟气中的含硫化合物，如三氧化硫凝结并与飞灰结合，利于在后续脱硫过程中脱除；利用第二换热单元7对烟气冷凝，得到冷凝水，并通过冷凝水吸收或凝结烟气中的SO2和元素汞；利用第三换热单元4-3对上升的烟气进行冷凝，冷凝燃煤烟气中的水，得到冷凝水，而该冷凝水吸收或凝结烟气中的酸性物质(如SO2)、颗粒物和元素汞。经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，甚至不高于1mg/Nm3，能耗能降低10％以上。
同时有效减少湿法烟气脱硫系统的水分蒸发，可以实现“零水耗”湿法脱硫，解决缺水地区湿法脱硫适用性的问题。采用本发明净化装置可以使污染物排放进一步减少同时节约电耗，以一台1000MW燃用褐煤锅炉机组为例，烟尘降低为3mg/Nm3，烟气中的水分回收率为50％-80％，每小时收集到的烟气中的水分为100～150t。
如图2所示，为了提高燃煤烟气中可凝结颗粒物与含可溶盐雾滴的去除效果，第三换热单元4-3至少为两级，沿烟气在壳体4-0内上升方向上，间隔设置其内。具体地，第三换热单元4-3为三级。沿烟气上升方向上，相邻第三换热单元4-3间的间距逐渐增大，这样可有效提高燃煤烟气中可凝结颗粒物与含可溶盐雾滴的去除效果；
还包括烟气均流器4-4，靠近烟气进口4-1设置于壳体4-0内，以对烟气进行均流，提高烟气净化效果。
实施例2
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化装置，在上述实施例1的基础上，为了降低能耗，还包括燃煤装置1，例如可为燃煤锅炉，包括烟气出口和加热介质进口，烟气出口与除尘装置3连通，以使其内产生的烟气进入除尘装置3，加热介质进口与第一换热单元6连通，以使加热介质进入燃煤装置1并对其加热；
为提高燃煤烟气中粉尘去除效果，还包括空预器2，设置于燃煤装置1与除尘装置3之间；烟囱5，与脱硫装置4连通，第二换热单元7设置于脱硫装置4与烟囱5之间。
实施例3
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化装置，在上述实施例2的基础上，还包括微尘测量装置，靠近净烟气出口端设置于烟囱5上，以是实时监测总排口烟尘含量；
控制单元，分别于微尘测量装置和除尘装置3连接，用于接受微尘测量装置反馈过来的净烟气中烟尘浓度，将其反馈给除尘装置3，并控制除尘装置3的除尘效率，达到超超低排放要求。
实施例4
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化装置，在上述实施例1、2或3的基础上，作为可变型的实施方式，第二换热单元7为空气冷凝器；为此，还包括送风装置8，例如为风机，与第二换热单元7连接，并将风送入第二换热单元7中并对通过其的烟气冷凝；
除尘装置3为嵌入式电袋除尘器。
实施例5
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)燃煤锅炉排出的高温烟气经过空预器和电除尘器后，颗粒物降至15mg/Nm3，然后进入第一换热单元；高温烟气在第一换热单元内进行热交换，进行第一次降温，加热燃煤锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度下降至70℃，在烟气温度下降的同时烟气中三氧化硫凝结，与飞灰结合，并在脱硫塔中除去；
2)净化后的烟气进入脱硫塔进行脱硫处理，并进行第二次降温，将烟尘降低至3mg/Nm3，温度降至50℃；
3)从脱硫塔出来的烟气进入第二换热单元中，在第二换热单元中与送风机送入的自然风进行热交换，进行第三次降温，发生热交换后的烟气温度降低至35℃，烟气中的35％的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收再利用，低温烟气通过烟囱排入大气中。
经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，能耗能降低10％以上。
实施例6
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)燃煤锅炉排出的高温烟气经过空预器和电除尘器后，颗粒物降至15mg/Nm3，然后进入第一换热单元；高温烟气在第一换热单元内进行热交换，进行第一次降温，加热燃煤锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度下降至60℃，在烟气温度下降的同时烟气中三氧化硫凝结，与飞灰结合，并在脱硫塔中除去；
2)净化后的烟气进入脱硫塔进行脱硫处理，并进行第二次降温，将烟尘降低至3mg/Nm3，温度降至55℃；
3)从脱硫塔出来的烟气进入第二换热单元中，在第二换热单元中与送风机送入的自然风进行热交换，进行第三次降温，发生热交换后的烟气温度降低至30℃，烟气中的30％的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收再利用，低温烟气通过烟囱排入大气中。
经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，能耗能降低10％以上。
实施例7
本实施例提供了一种燃煤烟气的净化方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)燃煤锅炉排出的高温烟气经过空预器和电除尘器后，颗粒物降至15mg/Nm3，然后进入第一换热单元；高温烟气在第一换热单元内进行热交换，进行第一次降温，加热燃煤锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度下降至85℃，在烟气温度下降的同时烟气中三氧化硫凝结，与飞灰结合，并在脱硫塔中除去；
2)净化后的烟气进入脱硫塔进行脱硫处理，并进行第二次降温，将烟尘降低至3mg/Nm3，温度降至45℃；
3)从脱硫塔出来的烟气进入第二换热单元中，在第二换热单元中与送风机送入的自然风进行热交换，进行第三次降温，发生热交换后的烟气温度降低至40℃，烟气中的40％的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收再利用，低温烟气通过烟囱排入大气中。
经测试，净化后烟气中烟尘浓度不高于3mg/Nm3，能耗能降低10％以上。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种燃煤烟气的净化方法，包括如下步骤：
对燃煤烟气进行第一次降温，所述第一次降温后燃煤烟气的温度为60-85℃；
对所述第一次降温后燃煤烟气进行第二次降温，并在降温的同时进行脱硫，所述第二次降温后燃煤烟气的温度为45-55℃；
对所述第二次降温后燃煤烟气进行第三次降温，收集净化后烟气。
2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述第三次降温后燃煤烟气的温度为30-40℃。
3.根据权利要求1或2所述的净化方法，其特征在于，还包括回收所述第一次降温、第二次降温和第三次降温过程中的热量的步骤。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的净化方法，其特征在于，在所述第一次降温之前，还包括对所述燃煤烟气依次进行预热和除尘的步骤。
5.一种燃煤烟气的净化装置，包括依次连通的除尘装置和脱硫装置，所述脱硫装置包括壳体、设置所述壳体下部的烟气进口和设置于所述壳体上部的烟气出口，
其特征在于，还包括，
第一换热单元，设置于所述除尘装置与所述脱硫装置之间；
第二换热单元，沿烟气流动方向上，所述第二换热单元设置于所述脱硫装置后，以对烟气冷凝得到冷凝水，并通过冷凝水吸收或凝结烟气中的SO2和元素汞；
第三换热单元，靠近所述脱硫装置顶端设置于其壳体内，以对所述脱硫装置内上升的烟气进行冷凝。
6.根据权利要求5所述的净化装置，其特征在于，所述第三换热单元至少为两级，沿烟气在所述壳体内上升方向上，间隔设置其内。
7.根据权利要求5或6所述的净化装置，其特征在于，还包括，
送风装置，与所述第二换热单元连接，并将风送入所述第二换热单元中并对通过其的烟气冷凝。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的净化装置，其特征在于，还包括，
燃煤装置，包括烟气出口和加热介质进口，所述烟气出口与所述除尘装置连通，以使其内产生的烟气进入所述除尘装置，所述加热介质进口与所述第一换热单元连通，以使加热介质进入所述燃煤装置并对其加热。
9.根据权利要求8所述的净化装置，其特征在于，还包括，
空预器，设置于所述燃煤装置与所述除尘装置之间；
烟囱，与所述脱硫装置连通，所述第二换热单元设置于所述脱硫装置与所述烟囱之间。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的净化装置，其特征在于，所述第一换热单元和第二换热单元均为低温省煤器或空气冷凝器；
所述第三换热单元为冷凝器；
所述除尘装置为电除尘器。
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