本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及燃煤煙氣凈化，具體涉及一種燃煤煙氣的多污染物協(xié)同控制的超低排放處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2014年9月三部委聯(lián)合下發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》，行動計劃對燃煤發(fā)電機組排放標(biāo)準(zhǔn)提出了新的要求。隨后，各省又根據(jù)自身情況制定了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，燃煤火電廠進行超低排放改造已經(jīng)成為了共識。

目前，實現(xiàn)超低排放的關(guān)鍵是實現(xiàn)二氧化硫和粉塵的超低排放，為了實現(xiàn)二氧化硫超低排放，需要增加噴淋層或者采用串塔技術(shù)，這種方法雖然可以提高脫硫效率，但是造價比較高，尤其對于改造工程，實施難度較大。為了實現(xiàn)粉塵超低排放，現(xiàn)有技術(shù)增加了濕式電除塵技術(shù)，該技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜，運行成本較高。

在燃煤煙氣處理設(shè)備中，現(xiàn)有脫硫除塵技術(shù)協(xié)同除塵效率低,通常在50-70％，因此對脫硫吸收塔入口煙氣中粉塵濃度要求比較高，需要增加額外設(shè)備或措施進行除塵處理，否則，一旦入口煙氣中的粉塵濃度超過30mg/nm³，粉塵出口濃度就達不到5mg/nm³以下的要求，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

此外，燃煤煙氣重金屬汞污染也已經(jīng)成為又一大社會關(guān)注熱點。2011年，中國環(huán)境保護部頒布的新版《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，從2015年開始執(zhí)行燃煤電廠煙氣汞排放限值30μg/m³的標(biāo)準(zhǔn)。

利用現(xiàn)有污染物控制裝置脫汞，即選擇性催化還原脫硝裝置(scr)、電除塵器/布袋除塵器(esp/ff)和濕法脫硫裝置(wfgd)等對煙氣中各形態(tài)汞(氣態(tài)元素態(tài)汞hg0(g)、氣態(tài)氧化態(tài)汞hg²⁺(g)、顆粒態(tài)汞hg(p))實現(xiàn)不同程度的轉(zhuǎn)化、富集和脫除；通常燃煤電廠污染物控制裝置對汞的協(xié)同脫除效率為40％。

采用煙氣噴射吸附劑脫汞，在空預(yù)器與除塵器之間設(shè)置專門脫汞吸附劑(活性炭等)煙氣噴射裝置，吸附劑能夠在2秒停留時間內(nèi)高效吸附脫除煙氣中汞蒸氣，或?qū)⑵浯呋趸梢子诿摮难趸瘧B(tài)汞，最后由除塵器捕集脫汞后的吸附劑。煙氣噴射脫汞是目前燃煤電廠最實用的脫汞技術(shù)，效率可達90％以上，可滿足美國的汞排放標(biāo)準(zhǔn)，但采用活性炭作為吸附劑時，其成本高達2.5～6.0萬美元每脫除1磅煙氣汞(0.45kg)。如此高的運行成本在中國恐難以推廣。

因此，本技術(shù)領(lǐng)域亟需對于現(xiàn)有燃煤煙氣處理設(shè)備改進，使其具備協(xié)同處理功能，并力求在一定程度上降低處理成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種燃煤煙氣的多污染物協(xié)同控制的超低排放處理系統(tǒng)。鍋爐煙氣首先進入具有協(xié)同脫汞功能的scr脫硝反應(yīng)器實現(xiàn)脫硝，然后通過團聚裝置后再經(jīng)過除塵器，最后進入脫硫除塵一體化裝置，從而實現(xiàn)重金屬汞、二氧化硫和粉塵的協(xié)同處理及超低排放。

為達上述目的，本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案是：

一種燃煤煙氣的多污染物協(xié)同控制的超低排放處理系統(tǒng)，包括沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾玫模?/p>

一脫硝反應(yīng)器，其內(nèi)部設(shè)有一協(xié)同脫汞催化劑層，用以將通過的煙氣中的零價汞轉(zhuǎn)化為二價汞；

一空預(yù)器；

一相變團聚裝置包括：依次連接的一入口整流段、一相變換熱段及一出口段；所述相變換熱段內(nèi)布置有換熱器，用以供換熱介質(zhì)流通；

一除塵裝置；

一脫硫吸收塔，包括：

作為煙氣通路的一塔體，具有一煙氣入口及一煙氣出口；

在所述塔體內(nèi)，沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾糜校阂煌牧餮b置，用以使煙氣通過之后形成湍流狀態(tài)；一噴淋層；一第一除霧層；一第二除霧層；

其中，所述第一除霧層布置有若干層屋脊式除霧器，所述第二除霧層布置有旋流式電除霧器；

所述旋流式電除霧器包括多個二次除霧單元，每個所述二次除霧單元包括一陽極筒體，所述陽極筒體具有一煙氣進口，該煙氣進口設(shè)有一旋流板；所述陽極筒體的中心固設(shè)與其絕緣的極芯，所述極芯電連接一高壓直流電源。

進一步地，所述入口整流段設(shè)置有若干導(dǎo)流板，用以使通過入口整流段的煙氣流場均勻；所述相變換熱段內(nèi)的換熱器為氟塑料換熱器；所述換熱介質(zhì)為水。

進一步地，所述除塵裝置為電除塵器。

進一步地，所述協(xié)同脫汞催化劑層布置有催化劑，所述催化劑選自添加ce元素和zr元素的sio2-tio2-v2o5催化劑或溴化物催化劑。

進一步地，所述空預(yù)器及除塵器之間設(shè)有噴射吸附裝置，所述噴射吸附裝置內(nèi)設(shè)有噴射汞吸附劑的噴頭。

進一步地，所述湍流裝置包括：沿?zé)煔饬髁恳来尾贾萌舾蓪庸芰校鞴芰兄邪ǘ喔叫胁贾玫耐牧鞴?，任一管列中的各湍流管與其他管列中的湍流管平行交錯或投影交叉。

進一步地，所述管列在其所在塔體的水平截面內(nèi)的開孔率為65％-78％。

進一步地，所述高壓直流電源連接一控制裝置，該控制裝置接入一控制系統(tǒng)。

進一步地，所述控制裝置為一自動開關(guān)，所述控制系統(tǒng)為脫硫系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)(dcs)。

進一步地，所述湍流裝置與噴淋層之間的距離為1.8-3.2米；所述第一除霧層與第二除霧層之間的間距為1.2-2.5米。

通過采取上述技術(shù)方案，煙氣進入相變團聚裝置，經(jīng)過換熱后溫度降低10-20度，煙氣體積減小，煙氣粒徑在團聚作用下變大，煙氣比電阻增加，由于后續(xù)采用電除塵器，比電阻降低可以提高電除塵器效率。顆粒粒徑增大，可以提高除塵器以及脫硫吸收塔對細小顆粒的捕集效率。而湍流裝置和二次除霧結(jié)構(gòu)，都可以進一步提高除塵效率，實現(xiàn)脫硫處理過程中，實現(xiàn)協(xié)同除塵，可以保證二氧化硫達到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硫效率可以達到99.95％，且協(xié)同除塵效率高，能夠是煙氣含塵量降低至＜5mg/nm³；在脫硝反應(yīng)器中利用汞催化劑將零價汞氧化成二價汞從而在脫硫吸收塔中協(xié)同脫除，并且在經(jīng)團聚處理后，二價汞也更易在除塵裝置及脫硫吸收塔中協(xié)同脫除，脫汞效率達84.2-93.1％。并且，無需采用消耗較高的濕式除塵器，運行成本較低，節(jié)能效果顯著。

并且具有運行成本低的優(yōu)點，要達到同樣的除塵效果，傳統(tǒng)工藝需增加額外的煙氣入口前除塵設(shè)備，與其相比，本發(fā)明能夠使相關(guān)運行成本降低約40％。要達到同樣的脫汞效果，較好的工藝是采用活性炭作為吸附劑，與其相比，本發(fā)明能夠?qū)⑾嚓P(guān)運行成本降低約65％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中煙氣處理系統(tǒng)的布置示意圖。

圖2為本發(fā)明一實施例中相變團聚裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一實施例中經(jīng)圖2所示的相變團聚裝置團聚前后的煙氣中顆粒粒徑分布示意圖。

圖4為本發(fā)明一實施例中脫硫吸收塔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一實施例中二次除霧單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

如圖1所示，為一實施例中煙氣后處理系統(tǒng)，包括沿?zé)煔饬飨蛞来芜B接的：鍋爐1、scr脫硝反應(yīng)器2、空預(yù)器3、相變團聚裝置4、除塵裝置5、脫硫吸收塔6及煙囪7；

其中，scr脫硝反應(yīng)器2、空預(yù)器3、相變團聚裝置4、除塵裝置5及脫硫吸收塔6；共同組合為燃煤煙氣的多污染物協(xié)同控制的超低排放處理系統(tǒng)。

其中，脫硝反應(yīng)器2為scr脫硝反應(yīng)器，其內(nèi)部在設(shè)置常規(guī)脫硝催化劑的基礎(chǔ)上，增設(shè)有協(xié)同脫汞催化劑層21。協(xié)同脫汞催化劑層21布置有催化劑，催化劑選自添加ce元素和zr元素的sio2-tio2-v2o5催化劑或溴化物催化劑。燃煤煙氣中汞主要分為三種形式，一種為零價汞，顆粒汞，和二價汞。零價汞不溶于水較難脫除。顆粒汞在經(jīng)過除塵器時可以協(xié)同脫除。二價汞溶于水，在濕法脫硫塔內(nèi)可以脫除大部分。本實施例通過對脫汞催化劑進行改性，提高汞氧化性能，將零價汞氧化成二價汞從而在濕法脫硫裝置協(xié)同脫除，采用的改性催化劑，能夠提高催化劑汞氧化性能。改性后催化劑汞氧化能力提高30-40％，整體脫汞效率達到80％以上，可以滿足目前標(biāo)準(zhǔn)要求。

在另外的實施例中，空預(yù)器和除塵器之間增加一個噴射汞吸附劑的裝置，效果最好的是活性炭，但是成本較高，在一些煙氣中汞含量極高或?qū)τ谂欧乓髽O高的運行環(huán)境下，可考慮同步采用上述設(shè)置。

如圖2所示，相變團聚裝置4包括：依次連接的入口整流段41、相變換熱段42及出口段43；相變換熱段42內(nèi)布置有換熱器，用以供換熱介質(zhì)流通；連通換熱器兩端的介質(zhì)入口44及介質(zhì)出口45。入口整流段41設(shè)置有若干導(dǎo)流板，用以使通過入口整流段41的煙氣流場均勻；相變換熱段42內(nèi)的換熱器為氟塑料換熱器；換熱介質(zhì)為水。當(dāng)然，在其他一些實施例中，換熱介質(zhì)也可替換為其他，例如液態(tài)石蠟等。

如圖4所示，脫硫吸收塔6，包括：作為煙氣通路的塔體61，具有煙氣入口62及煙氣出口67；在塔體61內(nèi)，沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾糜校和牧餮b置63，用以使煙氣通過之后形成湍流狀態(tài)；噴淋層64；第一除霧層65；第二除霧層66；

其中，第一除霧層65布置有若干層屋脊式除霧器，第二除霧層66布置有旋流式電除霧器；旋流式電除霧器包括多個二次除霧單元，如圖5所示，每個二次除霧單元包括陽極筒體661，陽極筒體661具有一煙氣進口，該煙氣進口設(shè)有旋流板662；陽極筒體661的中心固設(shè)與其絕緣的極芯663，極芯663電連接一高壓直流電源(圖未示)。高壓直流電源連接一控制裝置，例如為自動開關(guān)，該控制裝置接入一控制系統(tǒng)，例如為脫硫系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)(dcs)。即可通過dcs實現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)負荷進行通斷電的自動控制。

除塵裝置5為電除塵器。

湍流裝置63包括：沿?zé)煔饬髁恳来尾贾萌舾蓪庸芰?，各管列中包括多根平行布置的湍流管，任一管列中的各湍流管與其他管列中的湍流管平行交錯或投影交叉。所述管列在其所在塔體的水平截面內(nèi)的開孔率為65％-78％。所述湍流管為圓形或類圓形。具體結(jié)構(gòu)可參考申請人已獲得授權(quán)的相關(guān)系列專利(專利號：zl201420330458.9等)，在此不再贅述。

與申請人之前公開的專利相比，管列在其所在塔體的水平截面內(nèi)的開孔率為65％-78％，依據(jù)此開孔率，獲得較佳的協(xié)同除塵及脫汞效果。

此外，湍流裝置與噴淋層之間的距離為1.8-3.2米。

鍋爐后排出的煙氣首先進入scr脫硝反應(yīng)器，經(jīng)過相變團聚裝置，然后進入除塵裝置，除塵裝置出口粉塵控制在30mg/nm³，最后進入濕法脫硫裝置即脫硫吸收塔，依次經(jīng)過湍流裝置、噴淋層和高效除霧裝置，然后通過煙囪排出。

煙氣流動過程中，相變團聚裝置主要通過適當(dāng)降低煙氣溫度，使煙氣中液滴冷凝，液滴附著在細小粉塵顆粒表面，從而實現(xiàn)粉塵顆粒團聚，增大大顆粒粉塵所占比例，如圖3所示，經(jīng)團聚室團聚前后的煙氣中顆粒粒徑分布變化。圖中橫坐標(biāo)為顆粒粒徑，單位為μm，縱坐標(biāo)為相應(yīng)粒徑顆粒所占的百分比，團聚前的顆粒主要為1μm以下的小顆粒，團聚后曲線波峰向右移動，1μm以上的顆粒占到總數(shù)的96％，表明顆粒長大效果顯著，大顆粒更利于后續(xù)電除塵器脫除。相變團聚的同時還能降低煙氣比電阻，從而提高除塵器效率和脫硫塔協(xié)同除塵效率。

如上述實施例描述的處理提供，在scr脫硝反應(yīng)器中采用具有協(xié)同脫汞催化劑,用以將煙氣中的零價汞轉(zhuǎn)化為二價汞，以提高濕法脫硫系統(tǒng)對二價汞的洗滌效率，在保證氮氧化物實現(xiàn)超低排放的同時，提高汞氧化率，從而可以提高后續(xù)設(shè)備汞脫除能力。最終實現(xiàn)脫汞效率達82.2-90.1％。同時，湍流裝置和二次除霧的設(shè)置可以保證二氧化硫脫除效率99.95％以上，粉塵脫除效率83％以上。電除塵器主要對煙氣中粉塵進行初步脫除，保證粉塵濃度降到30mg/nm³以內(nèi)，可以為后續(xù)設(shè)備協(xié)同脫除粉塵提供基礎(chǔ)。

而脫硫吸收塔內(nèi)增加了湍流裝置，可以實現(xiàn)煙氣均布和增加氣液接觸時間，從而明顯提高脫硫塔脫硫效率和協(xié)同除塵脫汞效果。旋流式電除霧裝置可以提高協(xié)同除塵脫汞性能。旋流式除霧裝置分為上下兩個區(qū)域，煙氣由下而上，煙氣入口處設(shè)置一個旋流式除霧器，上部是濕式電除霧器。主要通過煙氣量或者鍋爐蒸發(fā)量確定高負荷或者低負荷，通常煙氣量或者鍋爐蒸發(fā)量在額定70％以上算高負荷，70％以下認(rèn)為低負荷。在負荷高的情況下，陽極筒體下部的旋流板葉片引導(dǎo)高速煙氣切向旋流，煙氣旋流產(chǎn)生的離心力將霧滴和煙塵甩到陽極筒體內(nèi)表面，陽極筒體表面的液膜將這些霧滴捕獲，捕獲的粉塵霧滴隨液膜掉入下部吸收塔達到收塵的效果。在鍋爐負荷低時，入口旋流裝置不能達到最佳除塵效率時，以自動控制方式開啟直流高壓電源，也可以通過人工操作實現(xiàn)電源開啟與閉合。煙氣經(jīng)旋流板進入陽極筒體后，煙氣中的顆粒物和水滴中荷電帶負離子，帶負離子的這些顆粒物和霧滴被吸引到帶正電的收塵極上，當(dāng)霧滴、顆粒被吸引到收塵極后，通過噴淋沖水，使其掉落至下方脫硫塔內(nèi)，從而達到＜5mg/nm³的收塵效果。該裝置克服了單獨采用旋流式除霧器和單獨采用濕式電除霧器的缺點，具有運行成本低、負荷適應(yīng)性好等優(yōu)點。并且隨著液滴去除率的提高，其中附著的二價汞也能夠以較高的效率的被脫除，從而獲得協(xié)同脫汞的效果。

實際工程應(yīng)用表明，湍流裝置和二次除霧的設(shè)置可以保證二氧化硫脫除效率99.95％以上，粉塵脫除效率83％以上。

顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。