燃煤電站超低排放環(huán)保島系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃煤機(jī)組煙氣超低排放裝置，特別涉及一種燃煤電站超低排放環(huán)保島系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的能源需求持續(xù)增加，煤是我國(guó)最重要的一次能源，以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)將難以根本性改變。然而煤在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的大量的煙塵、SO2, NOx和汞等多種污染物，大量SCR脫硝裝置運(yùn)行后，部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3，不但對(duì)環(huán)境造成污染，也給電廠的安全運(yùn)行帶來(lái)了很大隱患?；痣姀S是我國(guó)第一燃煤大戶，2012年發(fā)電消耗煤炭17.9億噸，共排放SO2約883萬(wàn)噸，占全國(guó)放量的41.7% ；NOx排放量約948萬(wàn)噸，占全國(guó)NOx排放量的40.6% ;煙塵排放總量約151萬(wàn)噸，占全國(guó)煙塵排放量的12.2%。因此，我國(guó)在“十二五”提出了 SCV咸排8%、NOx減排10%的約束性指標(biāo)，且提出重點(diǎn)區(qū)域到2015年汞等重金屬排放比2007年削減15%的控制目標(biāo)，并頒布了全世界最嚴(yán)格的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 13223-2011)，規(guī)定汞及其化合物0.03mg/Nm3，煙塵30mg/Nm3，二氧化硫200 (現(xiàn)有機(jī)組)/100 (新建機(jī)組)mg/Nm3，氮氧化物100mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)。2013年2月27日，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布了《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，要求京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等“三區(qū)十群” 19個(gè)省(區(qū)、市)47個(gè)地級(jí)及以上城市等重點(diǎn)控制區(qū)的火電等六大行業(yè)執(zhí)行大氣污染物特別排放限值。
[0003]截至2013年4月，全國(guó)火電脫硫機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)7.188億千瓦，主要采用濕法煙氣脫硫技術(shù)，目如也開(kāi)發(fā)了新型尚效吸收塔，以進(jìn)一步提尚脫硫效率(相關(guān)的專利如US6550751B1，ZL200810003528，ZL200610200285)。采用“雙塔”脫硫改造技術(shù)，脫硫效率可達(dá)99%以上；利用托盤(pán)塔脫硫技術(shù)，可現(xiàn)實(shí)脫硫效率提尚3%以上。
[0004]目前燃煤電站氮氧化物控制技術(shù)主要包括低氮燃燒技術(shù)和選擇性催化還原(SCR)技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)可從源頭控制氮氧化物生成，且經(jīng)濟(jì)性較好，通過(guò)低氮燃燒技術(shù)可實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放達(dá)到300 mg/Nm3以下，部分大型燃煤機(jī)組排放可達(dá)到200 mg/Nm3。但僅依靠低氮燃燒技術(shù)無(wú)法滿足目前嚴(yán)格的排放要求。SCR技術(shù)是目前最主流的爐后煙氣脫硝技術(shù)，該技術(shù)脫硝效率可達(dá)80%以上，我國(guó)在國(guó)家政策和科技項(xiàng)目支撐下，SCR脫硝技術(shù)突破了多項(xiàng)技術(shù)瓶頸，逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。一直被國(guó)外壟斷的SCR脫硝催化劑生產(chǎn)技術(shù)已取得重大突破(相關(guān)專利如 ZL201210051993.6，ZL200910087773.7，CN201020635943.9 等)，已有多家企業(yè)建立了 SCR脫硝催化劑生產(chǎn)線。同時(shí)通過(guò)高效噴氨混合裝置及SCR反應(yīng)器優(yōu)化技術(shù)(相關(guān)專利如 ZL201020194901.6，CN200910104470.1，ZL200910089817.X 等)，進(jìn)一步提升NOx脫除效率。通過(guò)SCR脫硝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)NOx排放達(dá)到或接近30 mg/Nm3,如如浙能樂(lè)清電廠660 MW機(jī)組采用SCR高效脫硝技術(shù)后；國(guó)外脫硝技術(shù)也取得較好發(fā)展，日本磯子電廠2X600 MW機(jī)組，采用SCR脫硝技術(shù)后，氮氧化物排放濃度為22 mg/Nm3。
[0005]國(guó)內(nèi)外燃煤煙氣顆粒物脫除技術(shù)主要包括靜電除塵技術(shù)、袋式除塵技術(shù)及電袋復(fù)合除塵技術(shù)。袋式除塵技術(shù)及電袋復(fù)合除塵技術(shù)對(duì)顆粒物脫除效率高達(dá)99.9%以上，可達(dá)到煙塵質(zhì)量濃度低于20 mg/Nm3的排放指標(biāo)，但其存在運(yùn)行壓損大，濾袋更換成本高、處理困難、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性差等劣勢(shì)，在大型燃煤電站應(yīng)用相對(duì)較少。靜電除塵技術(shù)是大型燃煤電站煙氣煙塵治理應(yīng)用最廣的技術(shù)，常規(guī)靜電除塵器對(duì)PMltl可達(dá)到99.8%以上的脫除效率，而對(duì)細(xì)顆粒的脫除效率相對(duì)較低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研發(fā)出一系列靜電除塵改造增效專利技術(shù)，如低低溫電除塵技術(shù)(CN201310288968)、移動(dòng)電極技術(shù)(CN201310640370)、煙塵凝并技術(shù)(CN1390157A)、煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)(CN 201110109663)、新型高效節(jié)能電源技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)常規(guī)靜電除塵器出口煙塵排放濃度小于30 mg/Nm3，美國(guó)Walson電廠250MW機(jī)組采用Indigo顆粒雙極荷電凝并技術(shù)可實(shí)現(xiàn)煙塵排放濃度下降30~60%，排放濃度降至18.8 mg/Nm3。美國(guó)巴威公司的研宄表明聯(lián)合布袋除塵/濕法脫硫/濕法電除塵總的PM可降到16.1mg/Nm3。東京電力公司Hitachinaka電廠1000MW機(jī)組采用低低溫電除塵器煙塵排放濃度保持在10 mg/m3以下。但干式靜電除塵已無(wú)法滿足更高的排放限值要求，濕式靜電除塵技術(shù)克服了反電暈、二次揚(yáng)塵等干式電除塵難以解決的關(guān)鍵問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)PM2.5的深度脫除。
[0006]雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)脫硫脫硝除塵有一定研宄，也有部分燃煤電廠的單項(xiàng)污染物排放值達(dá)到了天然氣機(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)內(nèi)還沒(méi)有硫、硝、塵等指標(biāo)全面達(dá)到天然氣機(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)的燃煤機(jī)組，且現(xiàn)有設(shè)備只對(duì)特定污染物有脫除效果，如SCR脫硝裝置僅能脫除煙氣中氮氧化物，對(duì)其他污染物沒(méi)有控制效果，單一脫除導(dǎo)致設(shè)備脫除壓力大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備脫除效果單一、排放濃度高等不足之處，實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組煙氣污染物超低排放，提供一種燃煤電站超低排放環(huán)保島系統(tǒng)。
[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種燃煤電站超低排放環(huán)保島系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0010]電站鍋爐，
[0011]用于協(xié)同控制煙氣中氮氧化物和氧化零價(jià)汞的SCR脫硝系統(tǒng)，
[0012]空氣預(yù)熱器，
[0013]用于協(xié)同控制煙氣中煙塵、三氧化硫和汞等污染物的靜電除塵器，
[0014]用于協(xié)同脫除煙氣中二氧化硫、汞、氮氧化物和顆粒物污染物的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，
[0015]用于協(xié)同脫除煙氣中細(xì)顆粒物(PM2.5)、三氧化硫和汞污染物的濕式靜電除塵系統(tǒng)，
[0016]和煙囪幾個(gè)部分，上述裝置通過(guò)煙道依次相連；
[0017]所述空氣預(yù)熱器分別設(shè)有煙氣入口和空氣入口，煙氣入口與SCR脫硝系統(tǒng)相連，空氣入口與送風(fēng)機(jī)相連，空氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)進(jìn)入空氣預(yù)熱器后利用從SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)入空氣預(yù)熱器的煙氣加熱，使其預(yù)熱后進(jìn)入電站鍋爐。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理如下:煙氣中氮氧化物在SCR脫硝系統(tǒng)內(nèi)的催化劑作用下與氨氣反應(yīng)生成氮?dú)猓笤跐穹煔饷摿蛳到y(tǒng)中與活性組分注入裝置加入的活性組分在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的協(xié)同控制作用下脫除；煙氣中二氧化硫在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中與石灰石發(fā)生反應(yīng)，變成石膏后脫除；煙氣中三氧化硫在靜電除塵裝置中附著在飛灰表面，被電除塵器協(xié)同脫除，在濕式電除塵器中變成液態(tài)，進(jìn)一步在濕式靜電除塵系統(tǒng)中協(xié)同控制；顆粒物在靜電除塵器中除去大顆粒物，在濕式電除塵器中脫除細(xì)顆粒物；煙氣中汞在SCR脫硝系統(tǒng)中被協(xié)同氧化，進(jìn)一步在活性組分注入裝置中氧化，在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)和濕式靜電除塵系統(tǒng)被協(xié)同脫除。通過(guò)以上各種組分的協(xié)同控制作用，從而達(dá)到燃煤電站煙氣污染物超低排放指標(biāo)。
[0019]作為優(yōu)選，靜電除塵器與濕法煙氣脫硫系統(tǒng)之間的煙道上連接有活性組分注入裝置?；钚越M分注入裝置用于向煙氣中注入活性分子，氧化煙氣中NO及零價(jià)Hg，通過(guò)后續(xù)污染物控制設(shè)備協(xié)同控制。
[0020]作為優(yōu)選，電站鍋爐內(nèi)安裝有至少2組低NOx燃燒器。
[0021]作為優(yōu)選，空氣預(yù)熱器與靜電除塵器之間的煙道上、濕式靜電除塵系統(tǒng)和煙囪的煙道上各設(shè)置一個(gè)換熱器。
[0022]本實(shí)用新型的系統(tǒng)使燃煤電站主要大氣污染物(PM、SO2, NOx)排放指標(biāo)達(dá)到超低排放水平。本實(shí)用新型為了控制排煙中汞濃度，所述SCR脫硝系統(tǒng)采用具有脫汞協(xié)同控制的脫硝催化劑，使煙氣中零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞，進(jìn)一步在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中脫除，從而達(dá)到協(xié)同控制的目的。所述SCR脫硝系統(tǒng)在氨氣還原劑和SCR催化劑的作用下脫除煙氣中氮氧化物。
[0023]所述靜電除塵器利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場(chǎng)作用下與氣流分離，從而達(dá)到除塵的目的。優(yōu)選的，所述靜電除塵器為干式靜電除塵器，可為常規(guī)電除塵器，也可為低于酸露點(diǎn)的低低溫電除塵器。
[0024]由于部分二氧化硫在SCR脫硝系統(tǒng)作用下氧化成三氧化硫，使煙氣中三氧化硫顯著增加，為了控制排煙硫氧化物濃度，優(yōu)選的，所述靜電除塵器具有三氧化硫協(xié)同控制作用。
[0025]所述濕法煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，具有二氧化硫、汞、氮氧化物、細(xì)顆粒物等污染物協(xié)同控制作用。優(yōu)選的，在濕法脫硫系統(tǒng)前置活性組分注入裝置用于向煙氣中注入活性組分，使煙氣中未反應(yīng)的一氧化氮(NO)轉(zhuǎn)化為二氧化氮(NO2)，使未反應(yīng)的單質(zhì)汞(Hg°)氧化成二價(jià)汞(Hg2+)，使其在脫硫塔中脫除，達(dá)到協(xié)同脫除的作用。
[0026]所述濕式靜電除塵器利用高壓靜電對(duì)含濕煙氣進(jìn)行荷電，協(xié)同脫出煙氣中細(xì)顆粒物(PM2.5)、三氧化硫和汞。優(yōu)選的，所述濕式靜電除塵器出口顆粒物濃度小于5mg/m3。
[0027]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述濕式靜電除塵器可根據(jù)煙氣條件選擇是否采用煙氣換熱裝置，該煙氣換熱裝置通過(guò)去離子水作為介質(zhì)，利用空氣預(yù)熱器出口部分煙氣對(duì)濕式靜電除塵器后的凈煙氣進(jìn)行加熱，使排煙溫度達(dá)到露點(diǎn)之上，以達(dá)到減少腐蝕等作用。
[0028]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果: