CN104759192A - 一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统及方法，主要包括氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统。本发明通过梯氮氧化物梯级控制系统实现NO_X浓度排放小于50mg/Nm³，通过半干法烟气净化系统实现SO₂脱除效率90%以上，SO₃脱除效率90%以上，酸性气体脱除效率95%以上，粉尘小于30mg/Nm³，通过湿式静电深度净化系统实现PM小于5mg/Nm³、SO₂脱除效率达到50%以上；通过将湿式静电深度净化系统中含尘废水用于石灰石消化及半干法烟气净化系统吸收剂增湿活化，实现系统废水近零排放，最终实现燃煤电站烟气污染物排放浓度PM小于5mg/Nm³、SO₂小于35mg/Nm³，NO_X小于50mg/Nm³，在废水近零排放的条件下主要污染物达到超低排放要求。

Description

一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统及方法

技术领域

本发明属于燃煤烟气污染物控制技术领域，具体地说是涉及一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统及方法。

背景技术

近年来，我国广大区域相继陷入严重并持续的雾霾和污染天气, 受到新闻媒体和公众舆论的广泛关注。形成雾霾的PM_2.5颗粒除污染源直接排放的细微颗粒（一次颗粒）外，还包含污染源排放的SO₂、NO_X等经光化学作用生成的细微颗粒（二次颗粒）。

燃煤是造成大气污染的主因之一。2013年我国煤炭消耗总量为36.1亿吨，其中火力发电占50%左右。2012年我国火力发电消耗煤炭17.9亿吨，共排放SO₂ 883万吨，NO_X 948万吨，颗粒物151万吨。煤在燃烧过程中产生的大量的烟尘、SO₂、NO_X和汞等多种污染物，大量SCR脱硝装置运行后，部分SO₂转化为SO₃，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。

因此，我国颁布了严格的火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)，规定汞及其化合物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。2014年9月，国家发改委、环境保护部、国家能源局联合发布《煤电节能减排生机与改造行动计划（2014-2020年）》。行动目标是东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值（PM<10 mg/Nm³、SO₂<35 mg/Nm³、NO_X<50 mg/Nm³），中部地区新建机组原则上接近或到达燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。

目前，针对燃煤电站烟气污染物控制主要针对不同污染物采用单一污染物控制技术，如针对硫氧化物控制主要有石灰石/石膏湿法烟气脱硫（WFGD）技术、海水脱硫和半干法脱硫技术等，WFGD技术已成为我国火电行业脱硫的主流技术，目前也开发了新型高效吸收塔，以进一步提高脱硫效率（相关的专利如US6550751B1，ZL200810003528 ，ZL200610200285）。但该技术的水耗量较大，对水资源匮乏地区则不适用。海水脱硫技术也可获得较高的脱硫效率，但是只适用于沿海地区的电厂，内陆电厂则不具备装备条件。半干法烟气脱硫技术相对于湿法脱硫系统来说，成本低、设备简单，占地面积小、无污水处理系统等优点，也取得了大量的应用，但也存在脱硫效率难以满足最严格的污染物排放标准。

针对氮氧化物控制主要有低氮燃烧技术、选择性催化还原（SCR）技术和选择性非催化还原（SNCR）技术。低氮燃烧技术可从源头控制氮氧化物生成，可实现氮氧化物排放小于300mg/Nm³。SNCR技术采用炉内喷氨、尿素等作为还原剂还原NO_X，可以将NO_X排放量降至大约200mg/Nm³，尿素利用率不高会造成氨逃逸。SCR技术是目前最主流的炉后烟气脱硝技术，该技术脱硝效率可达80%以上。

针对颗粒物控制主要有静电除尘技术、袋式除尘技术及电袋复合除尘技术。袋式除尘技术及电袋复合除尘技术可实现对颗粒物排放小于20mg/Nm³，湿式静电除尘系统可进一步降低粉尘排放浓度，达到5mg/Nm³。

国内外对脱硫脱硝除尘技术集成专利也有述及，采用的技术路线主要为低氮燃烧+选择性催化还原+静电除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘器，该技术路线可达到超低排放的效果，但投资、成本较高，针对目前采用半干法烟气脱硫系统存在改造难题，且该路线的水耗量较大，改造成本高，对于水资源匮乏的区域不适用。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种低成本的燃煤烟气多种污染物超低排放系统及方法，本发明包含氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，通过氮氧化物、硫氧化物、粉尘、酸性气体及汞的梯级协同控制，实现燃煤烟气污染物的超低排放及废水的近零排放，在国内外尚属首创。

一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，所述排放系统包括依次串联的氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，

所述氮氧化物梯级控制系统包括顺次相连的低氮燃烧器、选择性非催化还原脱硝装置和选择性催化还原脱硝装置，所述低氮燃烧器设置在锅炉内，选择性非催化还原脱硝装置设置在锅炉顶部；

所述半干法烟气净化系统包括吸收塔、布袋除尘器、返料装置和石灰消化装置，所述布袋除尘器通过返料装置与吸收塔相连通，石灰消化装置与吸收塔相连通；所述吸收塔内设有若干个增湿喷嘴；所述选择性催化还原脱硝装置与吸收塔之间设有空气预热器，所述空气预热器同时还将选择性催化还原脱硝装置与锅炉相连通；

所述湿式静电烟气深度净化系统包括喷淋降温增湿装置、湿式静电除尘器和废水循环利用装置；所述喷淋降温增湿装置设置在湿式静电除尘器之前，布袋除尘器之后；所述湿式静电除尘器内设有烟气增湿装置，所述废水循环利用装置包括相互连通的废水箱和循环水箱，所述湿式静电除尘器与废水箱相连通，废水箱通过废水泵与增湿喷嘴相连通，循环水箱通过循环水泵与湿式静电除尘器相连通，所述循环水箱还分别与石灰消化装置、喷淋降温增湿装置相连通。

作为优选，所述排放系统还包括换热器，所述换热器包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器与喷淋降温增湿装置之间，升温段设置在湿式静电除尘器与烟囱之间。实现烟囱烟气温度提升，减少白烟，降低烟气增湿过程中烟气温度，减少增湿水量。

作为优选，所述吸收塔上设有若干个脱硫剂注入口。

作为优选，所述烟气增湿装置设置在湿式静电除尘器的入口处。在湿式静电除尘器入口段进行喷淋，对高温烟气进行降温增湿，使烟气达到饱和甚至过饱和状态，使可凝结颗粒物发生凝结长大，进一步被脱除，同时可实现SO₂的协同脱除。

一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，包括下述步骤：

（1）空气及煤粉进入低氮燃烧器进行氮氧化物浓度的初步控制，然后进入选择性非催化还原脱硝装置进行氮氧化物浓度依次降低，最后由选择性催化还原脱硝装置将烟气中氮氧化物浓度控制在一定范围以内；

（2）经选择性催化还原脱硝装置后的烟气进入空气预热器，空气预热器一方面将预热后的空气送入锅炉，一方面将烟气温度降低后进入吸收塔进行脱硫，吸收塔内的湿式脱硫剂在烟气的加热下蒸发并吸收烟气中的酸性气体，形成干粉状产物；脱硫后的烟气进入布袋除尘器，烟气中粉尘及半干法脱硫产生的产物被有效脱除，部分酸性气体被布袋除尘器进一步吸收脱除；

（3）步骤（2）后的烟气经喷淋降温增湿装置处理后进入湿式静电除尘器中，经湿式静电除尘器处理后由烟囱排放。

作为优选，步骤（1）中，低氮燃烧器处理后炉膛出口烟气中氮氧化物浓度低于200mg/m³；选择性非催化还原脱硝装置在炉膛温度为850～1100℃的区域喷入还原剂，与烟气中的氮氧化物反应生成N₂和水，多余的氨参与选择性催化还原脱硝装置的脱硝反应；选择性催化还原脱硝装置用于协同控制烟气中氮氧化物和氧化零价汞，使烟气中的氮氧化物浓度降低到50mg/m³以下。

作为优选，步骤（2）中，空气预热器利用从选择性催化还原脱硝装置中出来的烟气加热空气，送入锅炉中利用低氮燃烧器燃烧煤；所述烟气温度降低至130～140℃后进入吸收塔进行脱硫；所述石灰消化装置利用湿式静电除尘器的循环水将生石灰生成熟石灰，脱硫剂分级喷入吸收塔内，并利用烟气中的显热使脱硫剂干燥成粉末。

作为优选，步骤（2）中，所述喷淋降温增湿装置利用湿式静电除尘器的循环水进行多级增湿；所述布袋除尘器利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕集烟气中粉尘及半干法脱硫产生的干粉状污染物，并通过返料装置，将布袋除尘器捕集的飞灰颗粒和吸收剂颗粒通过输灰管路重新返回到吸收塔内，使未充分利用的吸收剂获得完全利用。

作为优选，步骤（3）中，烟气从半干法烟气净化系统出口进入喷淋降温增湿装置，半干法烟气净化系统出口烟气温度为90～95℃，经喷淋降温后温度降为45～55℃，同时烟气达到饱和或过饱和状态；静电除尘器的废水存储在废水箱中，废水上清液返回循环水箱，并为石灰消化装置及喷淋降温增湿装置提供循环水，其余废水在废水泵作用下循环至吸收塔使用。

本发明采用的半干法脱硫系统中增湿工艺采用的水来自湿式静电除尘器中的喷淋废水，该工艺可以有效降低水耗量。

作为优选，所述排放系统还包括换热器，所述换热器包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器与喷淋降温增湿装置之间，升温段设置在湿式静电除尘器与烟囱之间。

氮氧化物梯级控制系统：通过锅炉内低氮燃烧器在燃烧中控制氮氧化物生成降低污染物的生成，而后烟气中氮氧化物在选择性非催化还原（SNCR）脱硝装置中与氨气反应生成氮气和水，随后烟气经过选择性催化还原（SCR）脱硝装置，烟气中其余的氮氧化物在SCR脱硝装置内的催化剂作用下与氨气反应生成氮气与水。

氮氧化物梯级控制系统处理过程中，由于后续SNCR脱硝装置及SCR脱硝装置同时具有高效脱硝的功能，可以大幅降低成本。优选的，氮氧化物梯级脱硝系统出口氮氧化物浓度小于50 mg/Nm³；

所述的SNCR脱硝装置，采用炉内喷氨作为还原剂还原烟气中NOx，不采用催化剂，还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，迅速热分解成氨气，与烟气中的NO_X反应生成N₂和水；

所述的SCR脱硝装置，烟气中氮氧化物在催化剂的作用下与SNCR前喷入的氨气反应生成氮气和水，实现高效NO_X控制，且可大大减少催化剂的使用量。

半干法烟气净化系统：用于控制烟气中硫氧化物及大颗粒物。

所述的石灰消化装置，是指生石灰与水反应生成熟石灰的装置，与常规石灰消化系统不同，该系统利用的是湿式静电除尘器的循环水；

所述的吸收塔，脱硫剂分级喷入吸收塔内，利用烟气中的显热使脱硫剂干燥成粉末，并利用湿式静电除尘器的循环水进行多级增湿；

所述的布袋除尘器，利用纤维编制物制造的袋式过滤元件来捕集烟气中粉尘及半干法脱硫产生的干粉状污染物；布袋除尘器不仅可用于高效控制烟气中颗粒物，同时可协同控制颗粒汞；

所述的返料装置，将布袋除尘器捕集的飞灰颗粒和吸收剂颗粒通过输灰管路重新返回到高效反应吸收塔内，使未充分利用的吸收剂获得完全利用。

湿式静电深度净化系统：通过该系统各参数协同脱除烟气中细颗粒物、三氧化硫、汞等污染物。

所述的喷淋降温增湿装置，是为了保证烟气在进入湿式静电除尘器之前，就能够达到50度左右的温度，湿度达到饱和；

所述的湿式静电除尘器，将水雾喷向集尘板，水雾在放电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化；电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对细颗粒物起捕集作用，最终颗粒物在电场力作用下到达集尘极而被捕集。湿式静电除尘器，不仅可有效去除烟气中的PM_2.5，同时可协同脱除SO₃、SO₂、汞及其他重金属等污染物。

所述的废水循环利用装置，与半干法烟气脱硫系统相连接，将含尘废水用于半干法脱硫系统中脱硫剂的增湿，以提高半干法脱硫系统污染物脱硫效率，同时降低废水排放，避免废水处理的问题。

本发明采用的湿式静电深度净化系统通过优化喷淋形式、喷淋布置方式、调整喷淋周期，实现分区布置、分区运行、分时运行，在减少液滴携带的同时，保证极板水膜均布，防止设备腐蚀，实现高效清灰。

本发明提供了一种燃煤电站低成本超低排放环保的系统，克服了现有燃煤电站环保污染物控制技术中设备脱除效果单一，排放浓度高等不足之处，在实现燃煤机组烟气污染物超低排放的同时，降低整套系统的水耗量。

本发明将低氮燃烧器、SNCR脱硝系统及SCR脱硝系统结合，形成燃煤电站氮氧化物梯级脱除系统，可以实现电厂烟气低成本深度脱硝，同时SCR脱硝系统协同汞氧化、半干法脱硫协同脱除SO₃、HF、HCl等酸性气体，湿式静电除尘器布置在烟囱前，作为最后一级污染物控制设备，烟气污染物通过荷电并通过集尘板，能有效脱除烟气中SO₂、Hg、超细颗粒物等多种污染物，本发明提出的燃煤电站烟气污染物超低排放系统，能够实现多种污染的协同高效控制，同时降低成本、降低耗水量。本发明将各系统有机地串联起来，使电厂的环保设备有机连接起来，实现烟气污染物整体的控制优化。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

参照图1，一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，所述排放系统包括依次串联的氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，

所述氮氧化物梯级控制系统包括顺次相连的低氮燃烧器1、选择性非催化还原脱硝装置3和选择性催化还原脱硝装置4，所述低氮燃烧器1设置在锅炉2内，选择性非催化还原脱硝装置3设置在锅炉2顶部；

所述半干法烟气净化系统包括吸收塔6、布袋除尘器8、返料装置14和石灰消化装置15，所述布袋除尘器8通过返料装置14与吸收塔6相连通，石灰消化装置15与吸收塔6相连通；所述吸收塔6内设有若干个增湿喷嘴5，所述吸收塔6上设有若干个脱硫剂注入口7；所述选择性催化还原脱硝装置4与吸收塔6之间设有空气预热器13，所述空气预热器13同时还将选择性催化还原脱硝装置4与锅炉2相连通；

所述湿式静电烟气深度净化系统包括喷淋降温增湿装置10、湿式静电除尘器11和废水循环利用装置；所述喷淋降温增湿装置10设置在湿式静电除尘器11之前，布袋除尘器8之后；所述湿式静电除尘器11内设有烟气增湿装置，所述烟气增湿装置设置在湿式静电除尘器的入口处，在湿式静电除尘器入口段进行喷淋，对高温烟气进行降温增湿，使烟气达到饱和甚至过饱和状态，使可凝结颗粒物发生凝结长大，进一步被脱除，同时可实现SO₂的协同脱除；

所述废水循环利用装置包括相互连通的废水箱18和循环水箱17，所述湿式静电除尘器11与废水箱18相连通，废水箱18通过废水泵19与增湿喷嘴5相连通，循环水箱17通过循环水泵16与湿式静电除尘器11相连通，所述循环水箱17还分别与石灰消化装置15、喷淋降温增湿装置10相连通。

本发明通过氮氧化物梯级控制系统实现NO_X浓度排放小于50mg/Nm³，通过半干法烟气净化系统实现SO₂脱除效率90%以上，SO₃脱除效率90%以上，酸性气体脱除效率95%以上，粉尘小于30mg/Nm³，通过湿式烟气深度净化系统实现PM小于5mg/Nm³、SO₂脱除效率达到50%以上。通过将湿式静电深度净化系统中含尘废水用于石灰石消化及半干法烟气净化系统吸收剂增湿活化等，实现系统废水近零排放。最终实现燃煤电站烟气污染物排放浓度PM小于5mg/Nm³、SO₂小于35mg/Nm³，NO_X小于50mg/Nm³，在废水近零排放的条件下主要污染物达到超低排放要求。

实施例2

参照图2，一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，所述排放系统包括依次串联的氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，

所述氮氧化物梯级控制系统包括顺次相连的低氮燃烧器1、选择性非催化还原脱硝装置3和选择性催化还原脱硝装置4，所述低氮燃烧器1设置在锅炉2内，选择性非催化还原脱硝装置3设置在锅炉2顶部；

所述半干法烟气净化系统包括吸收塔6、布袋除尘器8、返料装置14和石灰消化装置15，所述布袋除尘器8通过返料装置14与吸收塔6相连通，石灰消化装置15与吸收塔6相连通；所述吸收塔6内设有若干个增湿喷嘴5，所述吸收塔6上设有若干个脱硫剂注入口7；所述选择性催化还原脱硝装置4与吸收塔6之间设有空气预热器13，所述空气预热器13同时还将选择性催化还原脱硝装置4与锅炉2相连通；

所述湿式静电烟气深度净化系统包括喷淋降温增湿装置10、湿式静电除尘器11和废水循环利用装置；所述喷淋降温增湿装置10设置在湿式静电除尘器11之前，布袋除尘器8之后；所述湿式静电除尘器11内设有烟气增湿装置，所述烟气增湿装置设置在湿式静电除尘器的入口处，在湿式静电除尘器入口段进行喷淋，对高温烟气进行降温增湿，使烟气达到饱和甚至过饱和状态，使可凝结颗粒物发生凝结长大，进一步被脱除，同时可实现SO₂的协同脱除；

所述废水循环利用装置包括相互连通的废水箱18和循环水箱17，所述湿式静电除尘器11与废水箱18相连通，废水箱18通过废水泵19与增湿喷嘴5相连通，循环水箱17通过循环水泵16与湿式静电除尘器11相连通，所述循环水箱17还分别与石灰消化装置15、喷淋降温增湿装置10相连通。

所述排放系统还包括换热器9，所述换热器包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器与喷淋降温增湿装置之间，升温段设置在湿式静电除尘器与烟囱之间。实现烟囱烟气温度提升，减少白烟，降低烟气增湿过程中烟气温度，减少增湿水量。

实施例3

参照图1，一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，包括下述步骤：

（1）空气及煤粉进入低氮燃烧器1进行氮氧化物浓度的初步控制，低氮燃烧器1处理后炉膛出口烟气中氮氧化物浓度低于200mg/m³；然后进入选择性非催化还原脱硝装置3进行氮氧化物浓度依次降低，选择性非催化还原脱硝装置3在炉膛温度为850～1100℃的区域喷入还原剂，与烟气中的氮氧化物反应生成N₂和水，多余的氨参与选择性催化还原脱硝装置4的脱硝反应；选择性催化还原脱硝装置4用于协同控制烟气中氮氧化物和氧化零价汞，使烟气中的氮氧化物浓度降低到50mg/m³以下；

（2）经选择性催化还原脱硝装置4后的烟气进入空气预热器，空气预热器一方面利用从选择性催化还原脱硝装置4中出来的烟气加热空气，送入锅炉2中利用低氮燃烧器1燃烧煤，一方面将烟气温度降低至130℃后进入吸收塔6进行脱硫，吸收塔6内的湿式脱硫剂在烟气的加热下蒸发并吸收烟气中的酸性气体，形成干粉状产物；脱硫后的烟气进入布袋除尘器8，烟气中粉尘及半干法脱硫产生的产物被有效脱除，部分酸性气体被布袋除尘器8进一步吸收脱除；所述布袋除尘器利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕集烟气中粉尘及半干法脱硫产生的干粉状污染物，并通过返料装置14，将布袋除尘器8捕集的飞灰颗粒和吸收剂颗粒通过输灰管路重新返回到吸收塔6内，使未充分利用的吸收剂获得完全利用；

其中，所述石灰消化装置15利用湿式静电除尘器11的循环水将生石灰生成熟石灰，脱硫剂分级喷入吸收塔内，并利用烟气中的显热使脱硫剂干燥成粉末；

（3）步骤（2）后的烟气进入烟气经喷淋降温增湿装置10处理后进入湿式静电除尘器11中，经湿式静电除尘器11处理后由烟囱12排放；通过湿式静电深度净化系统各参数协同脱除烟气中细颗粒物、三氧化硫、汞等污染物；其中，烟气从半干法烟气净化系统出口进入喷淋降温增湿装置10，半干法烟气净化系统出口烟气温度为90～95℃，经喷淋降温后温度降为45～55℃，同时烟气达到饱和或过饱和状态，三氧化硫等可凝结颗粒物大量凝结长大；静电除尘器11的废水存储在废水箱18中，废水上清液返回循环水箱17，并为石灰消化装置15及喷淋降温增湿装置10提供循环水，其余废水在废水泵19作用下循环至吸收塔6使用。

本发明集成了氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统、湿式静电深度净化系统。烟囱出口烟气成分达到：粉尘排放低于5mg/m³、SO₂排放低于35mg/m³、NO_X排放低于50mg/m³，同时可实现汞排放低于0.03mg/m³和SO₃排放低于5mg/m³。

实施例4

参照图2，一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，包括下述步骤：

（1）空气及煤粉进入低氮燃烧器1进行氮氧化物浓度的初步控制，低氮燃烧器1处理后炉膛出口烟气中氮氧化物浓度低于200mg/m³；然后进入选择性非催化还原脱硝装置3进行氮氧化物浓度依次降低，选择性非催化还原脱硝装置3在炉膛温度为850～1100℃的区域喷入还原剂，与烟气中的氮氧化物反应生成N₂和水，多余的氨参与选择性催化还原脱硝装置4的脱硝反应；选择性催化还原脱硝装置4用于协同控制烟气中氮氧化物和氧化零价汞，使烟气中的氮氧化物浓度降低到50mg/m³以下；

（2）经选择性催化还原脱硝装置4后的烟气进入空气预热器，空气预热器一方面利用从选择性催化还原脱硝装置4中出来的烟气加热空气，送入锅炉2中利用低氮燃烧器1燃烧煤，一方面将烟气温度降低至130℃后进入吸收塔6进行脱硫，吸收塔6内的湿式脱硫剂在烟气的加热下蒸发并吸收烟气中的酸性气体，形成干粉状产物；脱硫后的烟气进入布袋除尘器8，烟气中粉尘及半干法脱硫产生的产物被有效脱除，部分酸性气体被布袋除尘器8进一步吸收脱除；所述布袋除尘器利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕集烟气中粉尘及半干法脱硫产生的干粉状污染物，并通过返料装置14，将布袋除尘器8捕集的飞灰颗粒和吸收剂颗粒通过输灰管路重新返回到吸收塔6内，使未充分利用的吸收剂获得完全利用；

其中，所述石灰消化装置15利用湿式静电除尘器11的循环水将生石灰生成熟石灰，脱硫剂分级喷入吸收塔内，并利用烟气中的显热使脱硫剂干燥成粉末；

（3）步骤（2）后的烟气进入烟气经喷淋降温增湿装置10处理后进入湿式静电除尘器11中，经湿式静电除尘器11处理后由烟囱12排放；通过湿式静电深度净化系统各参数协同脱除烟气中细颗粒物、三氧化硫、汞等污染物；其中，烟气从半干法烟气净化系统出口进入喷淋降温增湿装置10，半干法烟气净化系统出口烟气温度为90～95℃，经喷淋降温后温度降为45～55℃，同时烟气达到饱和或过饱和状态，三氧化硫等可凝结颗粒物大量凝结长大；静电除尘器11的废水存储在废水箱18中，废水上清液返回循环水箱17，并为石灰消化装置15及喷淋降温增湿装置10提供循环水，其余废水在废水泵19作用下循环至吸收塔6使用。根据三氧化硫浓度本实施例选择加入换热器9，所述换热器9包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器8与喷淋降温增湿装置10之间，利用半干法脱硫系统出口烟气加热换热器中介质去离子水；升温段设置在湿式静电除尘器11与烟囱12之间，通过去离子水加热湿式电除尘器出口烟气，实现烟囱烟气温度提升，减少白烟，降低烟气增湿过程中烟气温度，减少增湿水量。

本发明集成了氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统、湿式静电深度净化系统和换热系统。烟囱出口烟气成分达到：粉尘排放低于3mg/m³、SO₂排放低于30mg/m³、NO_X排放低于40mg/m³，同时可实现汞排放低于0.02mg/m³和SO₃排放低于3mg/m³。

Claims (10)

1.一种低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，其特征在于：所述排放系统包括依次串联的氮氧化物梯级控制系统、半干法烟气净化系统和湿式静电深度净化系统，

所述氮氧化物梯级控制系统包括顺次相连的低氮燃烧器、选择性非催化还原脱硝装置和选择性催化还原脱硝装置，所述低氮燃烧器设置在锅炉内，选择性非催化还原脱硝装置设置在锅炉顶部；

所述半干法烟气净化系统包括吸收塔、布袋除尘器、返料装置和石灰消化装置，所述布袋除尘器通过返料装置与吸收塔相连通，石灰消化装置与吸收塔相连通；所述吸收塔内设有若干个增湿喷嘴；所述选择性催化还原脱硝装置与吸收塔之间设有空气预热器，所述空气预热器同时还将选择性催化还原脱硝装置与锅炉相连通；

所述湿式静电烟气深度净化系统包括喷淋降温增湿装置、湿式静电除尘器和废水循环利用装置；所述喷淋降温增湿装置设置在湿式静电除尘器之前，布袋除尘器之后；所述湿式静电除尘器内设有烟气增湿装置，所述废水循环利用装置包括相互连通的废水箱和循环水箱，所述湿式静电除尘器与废水箱相连通，废水箱通过废水泵与增湿喷嘴相连通，循环水箱通过循环水泵与湿式静电除尘器相连通，所述循环水箱还分别与石灰消化装置、喷淋降温增湿装置相连通。

2.根据权利要求1所述的低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，其特征在于：所述排放系统还包括换热器，所述换热器包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器与喷淋降温增湿装置之间，升温段设置在湿式静电除尘器与烟囱之间。

3.根据权利要求1所述的低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，其特征在于：所述吸收塔上设有若干个脱硫剂注入口。

4.根据权利要求1所述的低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统，其特征在于：所述烟气增湿装置设置在湿式静电除尘器的入口处。

5.一种基于权利要求1所述低成本燃煤烟气多种污染物超低排放系统的方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）空气及煤粉进入低氮燃烧器进行氮氧化物浓度的初步控制，然后进入选择性非催化还原脱硝装置进行氮氧化物浓度依次降低，最后由选择性催化还原脱硝装置将烟气中氮氧化物浓度控制在一定范围以内；

（2）经选择性催化还原脱硝装置后的烟气进入空气预热器，空气预热器一方面将预热后的空气送入锅炉，一方面将烟气温度降低后进入吸收塔进行脱硫，吸收塔内的湿式脱硫剂在烟气的加热下蒸发并吸收烟气中的酸性气体，形成干粉状产物；脱硫后的烟气进入布袋除尘器，烟气中粉尘及半干法脱硫产生的产物被有效脱除，部分酸性气体被布袋除尘器进一步吸收脱除；

（3）步骤（2）后的烟气经喷淋降温增湿装置处理后进入湿式静电除尘器中，经湿式静电除尘器处理后由烟囱排放。

6.根据权利要求5所述低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，其特征在于：步骤（1）中，低氮燃烧器处理后炉膛出口烟气中氮氧化物浓度低于200mg/m³；选择性非催化还原脱硝装置在炉膛温度为850～1100℃的区域喷入还原剂，与烟气中的氮氧化物反应生成N₂和水，多余的氨参与选择性催化还原脱硝装置的脱硝反应；选择性催化还原脱硝装置用于协同控制烟气中氮氧化物和氧化零价汞，使烟气中的氮氧化物浓度降低到50mg/m³以下。

7.根据权利要求5所述低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，其特征在于：步骤（2）中，空气预热器利用从选择性催化还原脱硝装置中出来的烟气加热空气，送入锅炉中利用低氮燃烧器燃烧煤；所述烟气温度降低至130～140℃后进入吸收塔进行脱硫；所述石灰消化装置利用湿式静电除尘器的循环水将生石灰生成熟石灰，脱硫剂分级喷入吸收塔内，并利用烟气中的显热使脱硫剂干燥成粉末。

8.根据权利要求5所述低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，其特征在于：步骤（2）中，所述布袋除尘器利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕集烟气中粉尘及半干法脱硫产生的干粉状污染物，并通过返料装置，将布袋除尘器捕集的飞灰颗粒和吸收剂颗粒通过输灰管路重新返回到吸收塔内，使未充分利用的吸收剂获得完全利用。

9.根据权利要求5所述低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，其特征在于：步骤（3）中，烟气从半干法烟气净化系统出口进入喷淋降温增湿装置，半干法烟气净化系统出口烟气温度为90～95℃，经喷淋降温后温度降为45～55℃，同时烟气达到饱和或过饱和状态；静电除尘器的废水存储在废水箱中，废水上清液返回循环水箱，并为石灰消化装置及喷淋降温增湿装置提供循环水，其余废水在废水泵作用下循环至吸收塔使用。

10.根据权利要求5所述低成本燃煤烟气多种污染物超低排放方法，其特征在于：所述排放系统还包括换热器，所述换热器包括降温段和升温段，所述降温段设置在布袋除尘器与喷淋降温增湿装置之间，升温段设置在湿式静电除尘器与烟囱之间。