CN112268293A - 一种大型火电机组烟气活性焦净化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型火电机组烟气活性焦净化系统及方法，包括省煤器以及预热器，省煤器与预热器的入口相连，预热器的出口与分布式低温省煤器的入口相连通，分布式低温省煤器的出口分别与分室低温电除尘器的入口相连通，分室低温电除尘器的出口与余热回收器的入口相连通，余热回收器的出口与喷淋冷却塔的入口相连通，喷淋冷却塔的出口经直通烟道与多分仓流化床脱硫除湿塔的入口相连通，多分仓流化床脱硫除湿塔的出口与蒸发冷却器的入口联通，蒸发冷却器的出口与多分仓超低温流化床脱硝塔的入口相连通。本发明占地面积和投资非常合理，不仅可以完全脱除烟气中的NOx和SO2，还能够完全脱除SO3及Hg等有害物质，脱出效率极高。

Description

一种大型火电机组烟气活性焦净化系统及方法
技术领域
本发明属于火电机组烟气污染物脱除技术领域，涉及一种大型火电机组烟气活性焦净化系统及方法。
背景技术
在大型火电机组烟气排放治理领域，目前中国执行了世界上最严格的超低排放政策，要求氮氧化物排放浓度小于50mg/m3(标态，干基，6％O2)、二氧化硫排放浓度小于35mg/m3(标态，干基，6％O2)。目前，国内外大型火电机组普遍采用SCR或SNCR+SCR脱硝工艺，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。
然而，由于中国自然环境受限，工业体量巨大，大气污染防治工作依然任重道远，对烟气污染的治理技术探讨永无止境。
目前脱硝采用的SCR主流工艺方案，是脱硝装置布置在省煤器之后，空气预热器之前，存在运行成本高，要消耗大量的氨或尿素；催化剂寿命期后产生的废弃物会对环境产生二次污染等难题迫切需要解决；脱硝效率很难突破94％这一水平，且无法满足全负荷脱硝要求等难题，技术上无法满足人们对环境改善期望的新的要求。
目前脱硫采用的湿法脱硫工艺方案，需要是消耗的石灰石量非常巨大；副产品石膏利用率越来越低；脱硫废水处理难度和成本都非常高；且不能将二氧化硫完全脱除等一系列问题。
另外，目前的脱硝、脱硫工艺完全独立设计，协同脱除效率非常低，对烟气中的三氧化硫、汞等有害物质脱除效率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出了一种大型火电机组烟气活性焦净化系统及方法，该方法能够对烟气中的所有有害物质进行脱除，脱除效率极高。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，包括分布式低温省煤器、分室低温除尘器、余热回收器、喷淋冷却塔、多分仓流化床脱硫除湿塔、多分仓超低温流化床脱硝塔、省煤器以及预热器；
其中，省煤器与预热器的入口相连，预热器的出口与分布式低温省煤器的入口相连通，分布式低温省煤器的出口分别与分室低温电除尘器的入口相连通，分室低温电除尘器的出口与余热回收器的入口相连通，余热回收器的出口与喷淋冷却塔的入口相连通，喷淋冷却塔的出口经直通烟道与多分仓流化床脱硫除湿塔的入口相连通，多分仓流化床脱硫除湿塔的出口与蒸发冷却器的入口联通，蒸发冷却器的出口与多分仓超低温流化床脱硝塔的入口相连通。
本发明进一步的改进在于，预热器的出口经高温汇集烟道与分布式低温省煤器的入口相连通。
本发明进一步的改进在于，分室低温电除尘器的出口经汇集烟道后与余热回收器的入口相连通。
本发明进一步的改进在于，余热回收器的出口经连通烟道与喷淋冷却塔的入口相连通。
本发明进一步的改进在于，还包括冷量回收器、引风机和干烟囱，多分仓超低温流化床脱硝塔的出口经超净超低温烟道与冷量回收器的入口相连通，冷量回收器的出与引风机入口相连通，引风机出口经超净烟道与干烟囱的入口连通。
本发明进一步的改进在于，多分仓流化床脱硫除湿塔的出口经净烟道与蒸发冷却器的入口相连通，蒸发冷却器的出口经超低温净烟道与多分仓超低温流化床脱硝塔的入口相连通。
本发明进一步的改进在于，多分仓流化床脱硫除湿塔还连接有与第一活性焦储仓，多分仓超低温流化床脱硝塔还连接有第二活性焦储仓。
本发明进一步的改进在于，喷淋冷却塔连接有喷淋冷却循环泵。
本发明进一步的改进在于，蒸发冷却器连接有制冷压缩机和冷水机。
一种基于上述系统的净化方法，大型火电机组的烟气依次经省煤器、预热器、分布式低温省煤器进入分室低温电除尘器中进行除尘，除尘后进入余热回收器中降温后进入喷淋冷却塔中降温至环境温度以下零度以上，并对烟气中的二氧化硫、三氧化硫进行预脱除，然后在多分仓流化床脱硫除湿塔进行吸附脱硫，最后在多分仓超低温流化床脱硝塔中进行吸附脱硝，同时对烟气中剩余的二氧化硫、三氧化硫、汞进行吸附脱除。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用的脱硝吸附塔不像传统的SCR脱硝装置布置在空气预热器之前的高温、高尘区域，而是布置在多分仓流化床脱硫除湿塔之后，对烟气温度的高温没有特殊要求，彻底解决了全负荷脱硝难题。
进一步，本发明采用两级多分仓流化床脱硫除湿塔和多分仓超低温流化床脱硝塔对污染物进行分级脱出，脱出效率极高，多分仓吸附塔在实际工作中时，其中一个或多个分仓处于运行模式，吸附塔其余分仓处于解析模式，和配套的含硫活性焦解析塔和含硝活性焦解析塔联合工作，以实现烟气的连续脱除和解析处理，同时实现对SO2、SO3、NOx、Hg及掺烧污泥时产生的二噁英等有害物质的解析回收，实现资源化利用。
本发明所述的大型火电机组烟气活性焦净化系统在具体操作时，高温烟气依次经过省煤器后，无需通过SCR脱硝反应器，而直接进入预热器，所有环保设施均布置在预热器之后，无需在机组原省煤器到预热器处的烟道增加任何设备或进行任何改造。烟气通过低温省煤器后进入分室低温除尘器进行除尘，再经过余热回收器降温后进入喷淋冷却塔进一步将烟气温度降低到环境温度以下零度以上，同时对烟气中的二氧化硫、三氧化硫进行预脱除，之后进入多分仓流化床脱硫除湿塔进行吸附脱硫，之后进入蒸发冷却器中降温至零度以下，再进入多分仓超低温流化床脱硝塔进行吸附脱硝，同时对烟气中剩余的二氧化硫、三氧化硫、汞等有害物质进行吸附脱除。由于烟气温度下降，烟气量大幅降低，使得污染物脱除设备尺寸大幅降低，同时，烟气温度降低到烟气污染物的露点以下，污染物脱出效率大幅提高，可以实现烟气中氮氧化物、二氧化硫、三氧化硫及汞等有害物质零排放的目标，脱除效率高，占地面积及投资成本低相对更合理。本发明采用的脱硝吸附塔不像传统的SCR脱硝装置布置在空气预热器之前的高温、高尘区域，而是布置在多分仓流化床脱硫除湿塔之后，对烟气温度的高温没有特殊要求，彻底解决了全负荷脱硝难题。
附图说明
图1为本发明的平面布置示意图。
图2为本发明的侧视展开流程图。
其中，1为分布式低温省煤器、2为分室低温除尘器、3为余热回收器、4为喷淋冷却塔、5为多分仓流化床脱硫除湿塔、6为蒸发冷却器、7为多分仓超低温流化床脱硝塔、8为冷量回收器、9为引风机、10为干烟囱、11为高温汇集烟道、12为汇集烟道、13为连通烟道、14为直通烟道、15为净烟道、16为低温净烟道、17为超净超低温烟道、18为超净烟道，21省煤器、22为预热器、23为第一活性焦储仓、24为第二活性焦储仓、25为含硫活性焦解析塔、26为含硝活性焦解析塔、27为喷淋冷却循环泵、28为制冷压缩机、29为冷水机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1和图2，本发明所述的大型火电机组烟气活性焦净化系统包括分布式低温省煤器1、分室低温除尘器2、余热回收器3、喷淋冷却塔4；多分仓流化床脱硫除湿塔5、蒸发冷却器6、多分仓超低温流化床脱硝塔7、冷量回收器8、引风机9、干烟囱10、高温汇集烟道11、汇集烟道12、连通烟道13、直通烟道14、净烟道15、低温净烟道16、超净超低温烟道17、超净烟道18、省煤器21、预热器22、第一活性焦储仓23、第二活性焦储仓24、含硫活性焦解析塔25、含硝活性焦解析塔26、喷淋冷却循环泵27、制冷压缩机28以及冷水机29。
其中，省煤器21与预热器22的入口相连，预热器22出口经高温汇集烟道11与分布式低温省煤器1的入口相连通，分布式低温省煤器1的出口分别与分室低温电除尘器2的入口相连通，分室低温电除尘器2的出口经汇集烟道12与余热回收器3的入口相连通，余热回收器3的出口经连通烟道13与喷淋冷却塔4的入口相连通，喷淋冷却塔4的出口经直通烟道14与多分仓流化床脱硫除湿塔5的入口相连通，多分仓流化床脱硫除湿塔5的出口经净烟道15与蒸发冷却器6的入口相连通，蒸发冷却器6的出口经超低温净烟道16与多分仓超低温流化床脱硝塔7的入口相连通，多分仓超低温流化床脱硝塔7的出口经超净超低温烟道17与冷量回收器8的入口相连通，冷量回收器8的出与引风机9入口相连通，引风机9出口经超净烟道18与干烟囱10的入口连通。
多分仓流化床脱硫除湿塔5和多分仓超低温流化床脱硝塔7配套的第一活性焦储仓23、第二活性焦储仓24、含硫活性焦解析塔25和含硝活性焦解析塔26，为喷淋冷却塔4配套的喷淋冷却循环泵27，为蒸发冷却器6配套的制冷压缩机28和冷水机29。即多分仓流化床脱硫除湿塔5与第一活性焦储仓23相连，多分仓超低温流化床脱硝塔7与第二活性焦储仓24相连；喷淋冷却塔4连接有喷淋冷却循环泵27，蒸发冷却器6连接有制冷压缩机28和冷水机29。
本发明中由锅炉出来的高温烟气依次经过分布式低温省煤器1后，无需通过SCR脱硝反应器而直接进入空气预热器，所有环保设施均布置在预热器22之后，无需在原省煤器21到预热器22处的烟道增加任何设备或进行任何改造，所有环保设施均布置在预热器之后。
多分仓超低温流化床脱硝塔7布置在火电机组空气预热器之后，超低温净烟道16的位置。
引风机9布置在脱硫设施和脱硝设施之后干烟囱之前。
火电机组的烟气为干烟气超净排放，无需对干烟囱进行防腐改造处理。
本发明的净化方法为：大型火电机组的烟气依次经省煤器21、预热器22后，通过高温汇集烟道11到分布式低温省煤器1的入口，分布式低温省煤器1的出口分别与分室低温电除尘器2的入口连通，烟气在分室低温电除尘器2中进行除尘，分室低温电除尘器2的出口经汇集烟道12后与余热回收器3的入口连通，在余热回收器3中进行降温，余热回收器3的出口经连通烟道13与喷淋冷却塔4的入口连通，在喷淋冷却塔4中降温至环境温度以下零度以上，并对烟气中的二氧化硫、三氧化硫进行预脱除，喷淋冷却塔4的出口经直通烟道14与多分仓流化床脱硫除湿塔5的入口连通，在多分仓流化床脱硫除湿塔5中吸附脱硫，多分仓流化床脱硫除湿塔5的出口经净烟道15与蒸发冷却器6的入口连通，烟气在蒸发冷却器6中继续降温至零度以下，蒸发冷却器6的出口经超低温净烟道16与多分仓超低温流化床脱硝塔7的入口相连通，在多分仓超低温流化床脱硝塔7中进行吸附脱硝，同时对烟气中剩余的二氧化硫、三氧化硫、汞进行吸附脱除。多分仓超低温流化床脱硝塔7的出口经超净超低温烟道17与冷量回收器8的入口连通，冷量回收器8的出与引风机9入口连通，引风机9出口经超净烟道18与干烟囱10的入口连通。
本发明的大型火电机组烟气活性焦净化系统，无需在原省煤器21到空气预热器22处的烟道增加任何设备或进行任何改造，所有环保设施均布置在空气预热器22之后。
多分仓超低温流化床脱硝塔7布置在火电机组空气预热器之后，超低温净烟道16的位置，彻底解决的SCR脱硝易堵灰、脱硝效率低及不能解决全负荷脱硝等难题。引风机布置在脱硫装置和脱硝装置之后。本发明的烟气为干烟气超净排放，无需对干烟囱进行防腐处理。
本发明提出了大型火电机组全新的烟气污染物治理系统，占地面积和投资非常合理，不仅可以完全脱除烟气中的NOx和SO2，还能够完全脱除SO3及Hg以及掺烧污泥时产生的二噁英等有害物质，脱出效率极高，理论上可以实现污染物的全部脱除。适用新建大型火电机组的环保岛设计及烟气治理升级改造，在大型火电厂推广具有很好科技价值及经济环境效益。
本发明提出了大型火电机组全新的烟气污染物治理系统，占地面积和投资非常合理，不仅可以完全脱除烟气中的NOx和SO2，还能够完全脱除SO3及Hg等有害物质，脱出效率极高。
以上仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，包括分布式低温省煤器(1)、分室低温除尘器(2)、余热回收器(3)、喷淋冷却塔(4)、多分仓流化床脱硫除湿塔(5)、蒸发冷却器(6)、多分仓超低温流化床脱硝塔(7)、省煤器(21)以及预热器(22)；
其中，省煤器(21)与预热器(22)的入口相连，预热器(22)的出口与分布式低温省煤器(1)的入口相连通，分布式低温省煤器(1)的出口分别与分室低温电除尘器(2)的入口相连通，分室低温电除尘器(2)的出口与余热回收器(3)的入口相连通，余热回收器(3)的出口与喷淋冷却塔(4)的入口相连通，喷淋冷却塔(4)的出口经直通烟道(14)与多分仓流化床脱硫除湿塔(5)的入口相连通，多分仓流化床脱硫除湿塔(5)的出口与蒸发冷却器(6)的入口联通，蒸发冷却器(6)的出口与多分仓超低温流化床脱硝塔(7)的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，预热器(22)的出口经高温汇集烟道(11)与分布式低温省煤器(1)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，分室低温电除尘器(2)的出口经汇集烟道(12)后与余热回收器(3)的入口相连通。
4.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，余热回收器(3)的出口经连通烟道(13)与喷淋冷却塔(4)的入口相连通。
5.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，还包括冷量回收器(8)、引风机(9)和干烟囱(10)，多分仓超低温流化床脱硝塔(7)的出口经超净超低温烟道(17)与冷量回收器(8)的入口相连通，冷量回收器(8)的出与引风机(9)入口相连通，引风机(9)出口经超净烟道(18)与干烟囱(10)的入口连通。
6.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，多分仓流化床脱硫除湿塔(5)的出口经净烟道(15)与蒸发冷却器(6)的入口相连通，蒸发冷却器(6)的出口经超低温净烟道(16)与多分仓超低温流化床脱硝塔(7)的入口相连通。
7.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，多分仓流化床脱硫除湿塔(5)还连接有与第一活性焦储仓(23)，多分仓超低温流化床脱硝塔(7)还连接有第二活性焦储仓(24)。
8.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，喷淋冷却塔(4)连接有喷淋冷却循环泵(27)。
9.根据权利要求1所述的一种大型火电机组烟气活性焦净化系统，其特征在于，蒸发冷却器(6)连接有制冷压缩机(28)和冷水机(29)。
10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述系统的净化方法，其特征在于，大型火电机组的烟气依次经省煤器(21)、预热器(22)、分布式低温省煤器(1)进入分室低温电除尘器(2)中进行除尘，除尘后进入余热回收器(3)中降温后进入喷淋冷却塔(4)中降温至环境温度以下零度以上，并对烟气中的二氧化硫、三氧化硫进行预脱除，然后在多分仓流化床脱硫除湿塔(5)进行吸附脱硫，然后再进入蒸发冷却器(6)中降温至零度以下，最后在多分仓超低温流化床脱硝塔(7)中进行吸附脱硝，同时对烟气中剩余的二氧化硫、三氧化硫、汞进行吸附脱除。
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