CN111450681B - 一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，属于NOx减排技术领域。本发明锅炉单元内设置多级喷氨脱硝装置实现炉内分级脱硝，除尘脱硝单元可以通过选择性催化还原反应再次脱硝除尘；采用低温烟气再循环方式进行燃烧可以有效降低炉内温度，减少了热力型NOx生成，降低炉尾排放NOx浓度，同时由于再循环烟气的氧浓度降低，有利于满足喷氨燃烧器形成的环形高温低氧还原区，从而实现超临界二氧化碳燃煤锅炉的深度脱硝。本发明克服超临界二氧化碳燃煤锅炉温度高导致脱硝程度不够的不足，能够将三级喷氨脱硝工艺与除尘脱硫脱硝工艺结合并对烟气循环脱硝，实现了脱硫除尘脱硝一体化。

Description

一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统

技术领域

本发明属于NOx减排技术领域，更具体地说，涉及一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统。

背景技术

水作为循环工质的燃煤发电锅炉系统，水蒸气的换热特性不能满足当前需要，因此需要不断提高水蒸气的高温高压等参数，提高循环效率，与此同时对钢材性能又带来更高的要求。由于超临界二氧化碳特殊的物理性质，相比水蒸气其具有较小的发电系统和占地面积等优点，而且由于其能量密度比水大，按照现有钢材耐高温水平，超临界二氧化碳锅炉系统效率更高。超临界二氧化碳锅炉相比水蒸气锅炉具有发电系统紧凑、占地面积小、节水以及对钢材侵蚀性小等优点，因而得到国内研究机构的广泛的重视，未来前景广阔。

根据国家颁布的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》要求，到2020年，燃煤电厂实现超低排放，NOx、SO₂和烟尘排放限值分别为50mg/Nm³、35mg/Nm³和10mg/Nm³，其中NOx的控制最复杂，污染物超低排放是燃煤锅炉中亟待解决的重要难题。很多学者对降低NOx也采取了多种方法和技术来控制污染物排放，其中主要包括炉内空气分级燃烧，低氮燃烧器燃烧和SNCR、SCR相结合的技术降低NOx的生成。空气分级燃烧技术主要是通过调整燃烧器及附近区域或整个炉膛区域内空气和燃料的混合状态，使燃料经过“富燃料燃烧”和“富氧燃烧”两个阶段，实现降低NOx生成的燃烧控制技术。低氮燃烧器燃烧技术则主要是通过调节燃烧空气和燃料烧量，以获得最佳的燃烧参数和减少NOx生成。炉内SNCR技术则是指在不添加催化剂的条件下，向烟气喷吹氨气或氨基还原剂以达到降低NOx的技术，SCR则是使用催化剂有选择性地将NOx还原为N₂。

针对上述NOx含量高且难以去除的问题，现有技术中已有技术方案公开，如专利申请号：2017108184257，申请日：2017年9月12日，发明创造名称为：带有内直外旋喷氨装置的旋流燃烧器W火焰锅炉，W火焰锅炉的第一级喷氨装置中心置于前炉拱或后炉拱的上边沿上，第二级喷氨装置中心线与前炉拱或后炉拱的上边沿之间的距离L为1m～2m，第一级喷氨装置中心位于同一水平面上，第二级喷氨装置中心位于同一个水平面上；第一级喷氨装置、第二级喷氨装置均包括内管、外管和多个旋流叶片，内管和外管同轴设置，多个旋流叶片均布设置在内管和外管之间，内管为直流喷口，外管与内管之间布置多个旋流叶片为旋流喷口，形成内直流外旋流的喷氨装置。该方案在上炉膛燃尽风下方高温强还原区内布置两级喷氨装置，且每级喷氨装置的内管采用直流喷口，外管内布置有多个旋流叶片，形成了内直流外旋流的内直外旋式喷氨装置，内管直流喷氨的同时外管旋流喷氨，强旋转的氨水加强了与烟气的扰动，提高了氨水与烟气的混合程度，从而提高炉内的脱硝效率。

该方案通过调节燃尽风喷口、乏气风喷口以及分级喷口的角度来改变火焰中心位置，以满足高温还原区喷氨的要求。但是由于超临界二氧化碳锅炉的换热特性与水蒸气锅炉不同，超临界二氧化碳锅炉炉内局部燃烧高温区火焰温度高于水蒸气锅炉，导致超临界二氧化碳锅炉内NOx生成量提高，此外管壁温度也易于超温，此时仅通过调节各喷口的角度来调节高温还原区范围有限，调整手段单一、效率低，降低NOx的效果并不理想，因此其脱硝效果仍然有待提高。

综上所述，如何针对超临界二氧化碳锅炉炉内燃烧高温区火焰进行深度脱硝，是现有技术中亟需解决的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明克服超临界二氧化碳燃煤锅炉温度高导致脱硝程度不够的不足，提供了一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，能够将炉内分级脱硝工艺与除尘脱硫脱硝工艺结合并对烟气循环脱硝，实现了脱硫除尘脱硝一体化。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，包括依次连接的锅炉单元、除尘脱硝单元以及脱硫单元，脱硫单元通过烟气循环管与锅炉单元连通，锅炉单元包括沿锅炉本体高度方向上依次设置的喷氨燃烧器、二级喷氨装置和三级喷氨装置，喷氨燃烧器用于向炉内燃烧器主燃区分别喷射燃料和氨基还原剂并形成温度为850～1400℃的环形高温低氧还原区；脱硫单元将脱硝后烟气温度降至70～90℃后，再送入锅炉单元内进行循环脱硝处理。

作为本发明更进一步的改进，喷氨燃烧器设置于锅炉本体的燃烧器主燃区内且沿锅炉本体周向对称布置，并根据炉内负荷变化控制所述喷氨燃烧器的喷射方向和射程以适应所述环形高温低氧还原区，实现燃烧器主燃区内的一级脱硝。

作为本发明更进一步的改进，喷氨燃烧器包括由内向外同轴设置的一次风粉管道、直流二次风管和旋流二次风管，沿旋流二次风管的外周向环形设置带有旋流喷口的喷氨管，喷氨管用于向炉内喷射氨基还原剂。作为本发明更进一步的改进，二级喷氨装置设置于喷氨燃烧器上方温度反应窗口为850～1400℃的主燃区内，二级喷氨装置上方温度反应窗口为850～1100℃的燃尽区内设置三级喷氨装置。

作为本发明更进一步的改进，除尘脱硝单元包括选择性催化还原装置，选择性催化还原装置用于对炉内三级脱硝后且温度为350～400℃的烟气进行深度脱硝。

作为本发明更进一步的改进，选择性催化还原装置之前还设有高温除尘器，烟气经高温除尘器除尘后再进入选择性催化还原装置深度脱硝。

作为本发明更进一步的改进，除尘脱硝单元还包括高温空气预热器和低温空气预热器，高温空气预热器设置于锅炉单元与高温除尘器之间，低温空气预热器设置于选择性催化还原装置之后。

作为本发明更进一步的改进，脱硫单元包括湿法脱硫塔以及分别设置于湿法脱硫塔前后的热回收器和再加热器，热回收器与再加热器之间还通过循环介质工管连通。

作为本发明更进一步的改进，热回收器与低温空气预热器连通，并利用循环风机将热回收器降温后的再循环烟气沿烟气循环管送入喷氨燃烧器形成的环形高温低氧还原区内。

作为本发明更进一步的改进，利用送风装置将外界空气送入除尘脱硝单元，外界空气依次经过低温空气预热器和高温空气预热器的两级预热后与再循环烟气混合通入炉内以用于燃烧。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，包括三级喷氨脱硝工艺和除尘脱硫脱硝工艺，且三级喷氨脱硝工艺和除尘脱硫脱硝工艺能够相互结合，形成循环脱硝系统；锅炉单元内设置多级喷氨脱硝装置实现炉内分级脱硝，除尘脱硝单元可以通过选择性催化还原反应再次脱硝除尘；采用低温烟气再循环方式进行燃烧可以有效降低炉内温度，减少了热力型NOx生成，降低炉尾排放NOx浓度，同时由于再循环烟气的氧浓度降低，有利于满足喷氨燃烧器低氧喷氨及形成的环形高温低氧还原区中所需低氧的要求，从而实现超临界二氧化碳燃煤锅炉的深度脱硝。

(2)本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，以环形旋流方式将氨基还原剂从喷氨燃烧器外侧送入炉内以形成环形高温低氧还原区，促进了氨基还原剂与烟气在环形高温低氧还原区的扰动与强烈混合并发生还原反应，实现较好的脱硝效果；燃料与氨基还原剂分别从不同管道喷射可以保证在中心煤粉燃烧后再进行喷氨，此时氨基还原剂可以充分有效的用于还原煤粉燃烧产生的氮氧化物，提高了还原脱硝效率；且环形设置的喷氨管沿炉壁上下调节幅度较大，从而有利于适应环形高温低氧还原区的变化，促进还原脱硝反应的进行。

(3)本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，三级喷氨脱硝工艺大大降低了锅炉尾部烟气中NOx浓度，且炉内反应温度窗口较宽，排除了氨逃逸形成的二次污染；进入SCR系统烟气中NOx浓度低于设计值，降低了SCR系统的负荷，降低了催化剂的使用量，同时除尘后的烟气进行脱硝，增加了催化剂的使用寿命，从而减少SCR系统的投资和使用成本，同时降低了脱硫单元中硫酸铵盐的生成，防止尾部湿式电除尘的堵塞。

(4)本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，采用两级空气预热器对烟气降温和空气预热，可灵活调整以适应SCR窗口温度，高温除尘后的烟气防止了颗粒物对SCR脱硝中催化剂的污染，降低了高温烟尘中粉尘颗粒对催化剂的冲刷，与目前电厂SCR系统相比，催化剂的使用寿命增加；且预热后的烟气同时满足SCR脱硝工艺的温度要求，从而提高了除尘脱硝单元的脱硝效率。

附图说明

图1为本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统的结构示意图；

图2为本发明中喷氨燃烧器的结构示意图；

图3为本发明中喷氨燃烧器的截面示意图；

图4为旋流喷氨口的截面示意图；

图5为本发明中氨气和空气混合布置的结构示意图；

图6为本发明中三级喷氨装置喷氨口的结构示意图。

附图标记：

100、锅炉单元；110、喷氨燃烧器；111、一次风粉管道；112、直流二次风管；113、旋流二次风管；114、喷氨管；115、旋流喷口；116、环形高温低氧还原区；120、二级喷氨装置；130、燃尽风喷口；140、三级喷氨装置；

200、除尘脱硝单元；210、高温空气预热器；211、高温除尘器；212、选择性催化还原装置；213、低温空气预热器；214、送风装置；

300、脱硫单元；310、热回收器；311、湿法脱硫塔；312、湿式电除尘器；313、再加热器；314、烟气循环管；315、循环风机；316、燃尽风管。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，锅炉为超临界二氧化碳燃煤锅炉，超临界二氧化碳相比水蒸气其能量密度大，因此其产生的高温区火焰温度也高于普通水蒸气锅炉，炉内NOx含量相较于普通锅炉也更高。本发明通过将三级喷氨脱硝工艺和除尘脱硫脱硝工艺进行结合，形成循环脱硝系统，从而实现超临界二氧化碳燃煤锅炉的深度脱硝。

具体地，结合图1，本实施例的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，包括依次连接的锅炉单元100、除尘脱硝单元200以及脱硫单元300，锅炉单元100内实现三级喷氨脱硝工艺，除尘脱硝单元200对烟气进行除尘脱硝，脱硫单元300通过烟气循环管314与锅炉单元100连通，以形成循环脱硝系统，且脱硫单元300可以对循环烟气进行脱硫净化，从而实现燃煤锅炉烟气的脱硫除尘脱硝一体化。

具体在本实施例中，锅炉单元100包括沿锅炉本体高度方向上依次设置的喷氨燃烧器110、二级喷氨装置120和三级喷氨装置140，喷氨燃烧器110用于向炉内燃烧器主燃区分别喷射燃料和氨基还原剂以形成温度为850～1400℃的环形高温低氧还原区116；脱硫单元300将脱硝后烟气温度降至70～90℃后，再送入锅炉单元100内进行循环脱硝处理。

三级喷氨脱硝过程具体为：利用喷氨燃烧器110向超临界二氧化碳燃煤锅炉内的燃烧器主燃区分别喷射燃料和氨基还原剂并形成温度为850～1400℃的环形高温低氧还原区116，氨基还原剂和炉内烟气于该环形高温低氧还原区116发生还原反应实现一级脱硝；二级喷氨装置120和三级喷氨装置140分别向环形高温低氧还原区116上部的主燃区和燃尽区喷射氨基还原剂对烟气进行二级脱硝和三级脱硝；

除尘脱硫脱硝过程具体为：炉内三级脱硝后的烟气进入除尘脱硝单元200进行SCR脱硝，SCR脱硝后的烟气进入脱硫单元300进行降温处理，当烟气温度降至70～90℃后，再将其送入炉内进行循环脱硝处理。

结合图2，本实施例中的喷氨燃烧器110包括由内向外同轴设置的一次风粉管道111、直流二次风管112和旋流二次风管113，一次风粉管道111用于吹送风量并输送煤粉燃料，直流二次风管112和旋流二次风管113用于喷吹空气助燃炉内燃烧反应；进一步地，本实施例的喷氨燃烧器110还包括沿旋流二次风管113的外周向环形设置且带有旋流喷口115的喷氨管114，喷氨管114用于向炉内喷射氨基还原剂。

值得说明的是，现有技术中也已公开带有喷氨功能的旋流燃烧器，如专利申请号2017108619418，申请日为2017年9月21日，发明创造名称为：一种用于工业煤粉锅炉的在燃烧器中心喷氨的燃烧装置，该方案中将氨基还原剂和浓煤粉气流在一次风管前端的混合器中混合均匀后，从位于燃烧器中心的一次风管喷口喷入炉内，以使氨基还原剂直达中心回流区中。该方案利用直流风量的冲压作用将氨基还原剂送入炉内中心，一方面位于中心区的一次风管不便调节，氨基还原剂的喷射方向基本局限于一次风管内的直流风区内，导致中心直流喷氨与燃烧烟气的混合程度差，还原效果差；另一方面，氨基还原剂和浓煤粉气流在一次风管一起喷入中心回流区，会导致氨基还原剂的提前氧化消耗，同时会导致煤粉大量未燃烧完全就与氨还原剂接触，氨基还原剂并未起到应有的效果，反而无法实现对炉内煤粉燃烧后的氮氧化物进行高效还原脱硝。

而本实施例则将煤粉燃料与氨基还原剂分别从喷氨燃烧器110的中心和外侧通入炉内，由于喷氨燃烧器110内部的直流风量压强大、射程远，有利于将煤粉燃料充分送入炉内中心以形成燃料区，且本实施例中超临界二氧化碳锅炉内温度高于普通水蒸气锅炉，煤粉燃料也易于着火燃烧，煤粉燃烧后烟气进入环形高温低氧还原区116。喷氨燃烧器110以旋流方式将氨基还原剂送进入环形高温低氧还原区116，旋流方式促进氨还原剂在环形高温低氧还原区116内与烟气的混合，氨基还原剂与煤粉分别从不同管道喷入炉内，增强了氨基还原剂的利用效果，提高了脱硝效率。

本实施例中喷氨管114设置于喷氨燃烧器110的外侧，其主要作用有三：

①燃料与氨基还原剂分别从不同管道喷射可以保证在中心煤粉燃烧后再进行喷氨，此时氨基还原剂可以充分有效的用于还原煤粉燃烧产生的氮氧化物，提高了还原脱硝效率；

②环形旋流喷氨促进了氨基还原剂与烟气在环形高温低氧还原区116的扰动与强烈混合并发生还原反应，实现较好的脱硝效果；

③环形设置的喷氨管114沿炉壁上下调节幅度较大，从而有利于适应环形高温低氧还原区116的变化，促进还原脱硝反应的进行。

本实施例中喷氨燃烧器110沿锅炉周向对称布置，具体在主燃区布置3～5组喷氨燃烧器110，每组6～10个，前后墙各3～5个对称布置，可根据炉内负荷变化控制喷氨燃烧器110的喷射方向和射程以适应环形高温低氧还原区116，实现主燃区内的一级脱硝。具体在本实施例中，喷氨管114进入炉内处设置成角度β可调的弯头，以调整喷氨管114伸进炉内的旋流喷口115角度，旋流喷口115的长度D调节范围0.5～2m，该角度β调节范围90°～180°，从而保证旋流喷口115所喷射氨基还原剂处于环形高温低氧还原区116内。

此外，结合图3和图4，本实施例中旋流二次风管113内的旋流叶片角度γ可以调节，调节范围10°～60°，以用于改变风流入射角度和旋流强度；喷氨管114的喷口以及二级喷氨装置120喷口的旋流叶片角度α也可根据炉型和试验工况调节，调节范围20°～60°，如此设置，用于改变氨基还原剂进入炉内的入射角度和旋流强度。

进一步地，本实施例中二级喷氨装置120设置于喷氨燃烧器110上方温度反应窗口为850～1400℃的主燃区内，二级喷氨装置120上方温度反应窗口为850～1100℃的燃尽区内设置三级喷氨装置140。二级喷氨装置120和三级喷氨装置140分别向环形高温低氧还原区116上部的主燃区和燃尽区喷射氨基还原剂对烟气进行二级脱硝和三级脱硝。本实施例中二级喷氨装置120与三级喷氨装置140之间设置燃尽风喷口130。

具体在本实施例中，二级喷氨装置120的喷氨口处设置旋流叶片，以使其喷射旋流态氨基还原剂，更好的卷吸主燃区炉内烟气发生还原反应，实现第二级脱硝。二级喷氨装置120布置在主燃区内的高温还原区，与喷氨燃烧器110距离1～3m，二级喷氨装置120的喷氨口布置一组，每组6～10个，前后墙各3～5个对称布置。

本实施例中利用循环风机315将脱硫单元300降温处理后的烟气通过燃尽风喷口130送入温度反应窗口为850～1100℃的燃尽区内，并利用燃尽区内设置的三级喷氨装置140对烟气进行SNCR喷淋脱硝。具体可设置为：在炉内同一高度布置多根喷氨管，相邻喷管之间的距离为0.5～2m，每根喷氨管布置15～30个喷氨口，每个喷氨口的孔径为5～35mm，喷氨口喷射的氨基还原剂与炉内烟气流动方向相反。且本实施例中三级喷氨装置140所使用的氨基还原剂为氨气与空气的混合气体，氨气与空气的体积比为5％～10％，以保证安全高效的脱除NOx，可以参考图5。

进一步地，本实施例中除尘脱硝单元200包括选择性催化还原装置212，选择性催化还原装置212用于对炉内三级脱硝后且温度为350～400℃的烟气进行深度脱硝。结合图6，本实施例中的三级喷氨装置为选择性非催化还原喷淋装置，即SNCR喷淋脱硝，采用该种方式进行喷淋脱硝不需借助催化剂进行催化还原，因此其成本大大降低，与此同时，脱硫单元300降温处理后的烟气通过燃尽风喷口130送入燃尽区内，降低了超临界二氧化碳燃煤锅炉的炉内温度，从而降低了热力型NOx的生成，进一步提高脱硝效率，降低了锅炉尾部烟气中NOx浓度；此外，经选择性催化还原装置212脱硝后的烟气进入脱硫单元300进行降温处理，当烟气温度降至70～90℃时再将其送入炉内进行循环脱硝处理，低温处理后的烟气有效降低炉内温度，降低了氨逃逸形成的二次污染，从而大大降低了脱硫单元200中硫酸铵盐的生成，主要包括NH₄₂SO₄和NH₄₂SO₃，防止尾部湿式电除尘的堵塞。

优选的，本实施例中三级喷氨管道的材质为金属或耐高温陶瓷，金属材质为镍基合金以及耐温1000℃以上材料，耐高温陶瓷的材质为碳化硅、氧化锆等材料。

本实施例中炉内三级喷氨脱硝大大降低了锅炉尾部烟气中NOx浓度，从而保证进入除尘脱硝单元200的烟气中NOx浓度低于设计值，降低了选择性催化还原装置212中催化剂的负荷，增加了催化剂使用寿命，因此很大程度上降低了选择性催化还原装置212即SCR系统的投资和使用成本；具体在本实施例中，当烟气温度满足SCR温度350℃左右，烟气经过SCR进一步脱硝，烟气流过蜂窝状催化剂内部，充分脱除NOx，通过炉内三级喷氨以及SCR脱硝可保证脱硝率达到97％以上。

实施例2

本实施例的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其结构与实施例1基本相同，进一步地，本实施例中选择性催化还原装置212之前还设有高温除尘器211，烟气经高温除尘器211除尘过滤后再进入选择性催化还原装置212深度脱硝。优选的，高温除尘器211采用高温陶瓷管，也可以将陶瓷管换成金属网，或陶瓷管和金属网混合使用。

本实施例中除尘脱硝单元200还包括高温空气预热器210和低温空气预热器213，高温空气预热器210设置于锅炉单元100与高温除尘器211之间，低温空气预热器213设置于选择性催化还原装置212之后。即本实施例中除尘脱硝单元200对炉内三级脱硝后的烟气进行两级空气预热降温处理，两级空气预热过程包括高温陶瓷除尘之前的高温空气预热以及SCR深度脱硝后的低温空气预热。

具体在本实施例中，利用高温空气预热器210对炉内三级脱硝后温度为400～500℃的烟气进行一级空气预热回收热量使其温度降为350～400℃，满足高温陶除尘器211的烟气处理温度，然后利用高温除尘器211对烟气进行高温除尘处理，高温陶瓷管除尘器可高效脱除烟气中颗粒物，脱除效率可达99％，且高温陶瓷除尘后的烟气温度满足SCR脱硝温度在350℃左右，以使烟气进行SCR深度脱硝，除尘后的烟气再进入选择性催化还原装置212进行SCR深度脱硝。本实施例中通过炉内三级喷氨脱硝以及除尘脱硝可保证脱硝率达到98％。

此外，本实施例中SCR脱硝后的烟气温度为280～350℃，将该烟气送入低温空气预热器213进行余热回收利用，随后烟气进入脱硫单元300进一步冷却降温，当温度降至70～90℃进行脱硫处理可以有效保证烟气脱硫效果，同时，由循环风机315将该低温烟气经烟气循环管314送入锅炉单元100进行循环脱硝处理。

烟气经过SCR深度脱硝处理，且温度降低，此时再与一次风、二次风按不定比例进行混合送入超临界二氧化碳炉内助燃，可以有效降低炉内温度，减少炉内因温度高而产生的热力型NOx，从而有助于系统深度脱硝；此外，值得强调的是，由于再循环烟气的氧浓度降低，有利于满足喷氨燃烧器110形成的环形高温低氧还原区116，进一步促进炉内一级脱硝反应；且该低温净化烟气的回收利用也节约了成本，促进资源循环利用，提高系统一体化程度。优选的，当再循环烟气量即循环烟气占总烟气量的比例为20～50％时，烟气循环效果较好，此时NOx排放浓度最低。

此外值得注意的是，由于SCR脱硝需要使用大量的催化剂，采用烟气再循环则加大了炉尾烟气流量，选用两级空气预热器进行降温处理，可灵活调整满足热量回收和SCR窗口温度。由于烟气流量增大导致烟气中的粉尘冲刷作用加强，本实施例中的高温除尘器211采用高温陶瓷管可以抵抗冲刷且除尘效率较高，除尘后的烟气经过SCR进行深度脱硝，大大提高了催化剂使用寿命，保证了催化剂长时间高效使用；另一方面，脱除粉尘也有利于避免催化剂堵塞，提高催化剂使用效率。进一步地，本实施例中利用送风装置214将外界空气送入除尘脱硝单元200，外界空气依次经过低温空气预热器213和高温空气预热器210的两级预热后与再循环烟气混合通入炉内以用于燃烧。

实施例3

本实施例的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其结构与实施例1基本相同，进一步地，本实施例中脱硫单元300包括依次连接的热回收器310、湿法脱硫塔311、湿式电除尘器312以及再加热器313，热回收器310和再加热器313还通过循环工质管连通，SCR深度脱硝后的烟气经低温空气预热后进入脱硫单元300中的热回收器310内进一步降温处理，降温处理后的烟气温度为70～90℃，此时再进入湿法脱硫塔311内进行脱硫处理可以保证脱硫效果。

烟气经脱硫处理后进入湿式电除尘器312进行除尘处理，热回收器310吸收的热量用于加热该除尘处理后的烟气，当除尘后的烟气于再加热器313中升温至不低于80℃时，在引风机的作用下排入烟囱。

本实施例中湿式电除尘器312布置于湿法脱硫塔311之后，能够进一步降低脱硫之后烟气中浓度较高的PM2.5以及部分SO₃、H₂SO₄等，实现烟气的深度净化处理。本实施例的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，可以实现超临界二氧化碳燃煤锅脱硝、脱硫、除尘一体化处理，大大提高了燃煤锅炉烟气净化效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：包括依次连接的锅炉单元(100)、除尘脱硝单元(200)以及脱硫单元(300)，所述脱硫单元(300)通过烟气循环管(314)与所述锅炉单元(100)连通，所述锅炉单元(100)包括沿锅炉本体高度方向上依次设置的喷氨燃烧器(110)、二级喷氨装置(120)和三级喷氨装置(140)，所述喷氨燃烧器(110)用于向炉内燃烧器主燃区分别喷射燃料和氨基还原剂并形成温度为850～1400℃的环形高温低氧还原区(116)；所述脱硫单元(300)将脱硝后烟气温度降至70～90℃后，再送入所述锅炉单元(100)内进行循环脱硝处理；所述喷氨燃烧器(110)包括由内向外同轴设置的一次风粉管道(111)、直流二次风管(112)和旋流二次风管(113)，沿所述旋流二次风管(113)的外周向环形设置带有旋流喷口(115)的喷氨管(114)，所述喷氨管(114)用于向炉内喷射氨基还原剂。

2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述喷氨燃烧器(110)设置于所述锅炉本体的燃烧器主燃区内且沿锅炉本体周向对称布置，并根据炉内负荷变化控制所述喷氨燃烧器(110)的喷射方向和射程以适应所述环形高温低氧还原区(116)，实现燃烧器主燃区内的一级脱硝。

3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述二级喷氨装置(120)设置于所述喷氨燃烧器(110)上方温度反应窗口为850～1400℃的主燃区内，所述二级喷氨装置(120)上方温度反应窗口为850～1100℃的燃尽区内设置所述三级喷氨装置(140)。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述除尘脱硝单元(200)包括选择性催化还原装置(212)，所述选择性催化还原装置(212)用于对炉内三级脱硝后且温度为350～400℃的烟气进行深度脱硝。

5.根据权利要求4所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述选择性催化还原装置(212)之前还设有高温除尘器(211)，烟气经所述高温除尘器(211)除尘后再进入所述选择性催化还原装置(212)深度脱硝。

6.根据权利要求5所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述除尘脱硝单元(200)还包括高温空气预热器(210)和低温空气预热器(213)，所述高温空气预热器(210)设置于所述锅炉单元(100)与所述高温除尘器(211)之间，所述低温空气预热器(213)设置于所述选择性催化还原装置(212)之后。

7.根据权利要求6所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述脱硫单元(300)包括湿法脱硫塔(311)以及分别设置于所述湿法脱硫塔(311)前后的热回收器(310)和再加热器(313)，所述热回收器(310)与所述再加热器(313)之间还通过循环介质工管连通。

8.根据权利要求7所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：所述热回收器(310)与所述低温空气预热器(213)连通，并利用循环风机(315)将所述热回收器(310)降温后的再循环烟气沿烟气循环管(314)送入所述喷氨燃烧器(110)形成的环形高温低氧还原区(116)内。

9.根据权利要求7所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉脱硝脱硫除尘一体化系统，其特征在于：利用送风装置(214)将外界空气送入所述除尘脱硝单元(200)，外界空气依次经过所述低温空气预热器(213)和高温空气预热器(210)的两级预热后与再循环烟气混合通入炉内以用于燃烧。

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