一种超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统的制作方法

本发明属于超低排放技术领域，更具体地说，涉及一种超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统。

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，污染物超低排放是燃煤锅炉中亟待解决的重要难题。

针对上述实现污染物超低排放的问题，现有技术中已有技术方案公开，如专利申请号：202010289078.5，申请日：2020年04月14日，发明创造名称为：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。

另一项专利的专利申请号为：202010289079.x，申请日：2020年04月14日，发明创造名称为：一种超临界二氧化碳燃煤锅炉深度脱硝工艺，包括三级喷氨脱硝：利用喷氨燃烧器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且于此发生还原反应实现一级脱硝；二级喷氨装置和三级喷氨装置分别向高温低氧还原区上部的主燃区和燃尽风后的燃尽区喷射氨基还原剂实现二级、三级脱硝；除尘脱硫脱硝：烟气于除尘脱硝单元进行scr脱硝后降温至70～90℃后再将其送入炉内进行循环脱硝处理，三级喷氨脱硝工艺实现炉内深度分级脱硝，低温烟气再循环燃烧有效降低炉内温度，减少热力型nox生成，实现超临界燃煤锅炉深度脱硝。

但上述锅炉烟气在流通过程中会先经过高温空气预热器再经过高温除尘器，烟气中含有较大的灰尘，并且超临界二氧化碳锅炉产生的烟气量要比普通锅炉要大，大量的含尘烟气流经高温预热器管道将会对管壁产生磨损。当灰尘大量附着在管壁外时，堆积的灰尘将会堵塞管道，影响传热效果。高温除尘器的烟灰还有一部分余热也不能很好地进行利用；尾部低温空气预热器出口烟气温度较低不利于烟气温度及流量的调节，影响锅炉正常运行。

综上所述，如何针对超临界二氧化碳锅炉烟气污染物超低排放以及高温烟气的余热回收，是现有技术中亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

1、发明要解决的技术问题

针对现有超临界二氧化碳锅炉烟气污染物超低排放的问题，本发明提供一种超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统，解决高温空气预热器堵塞及磨损问题。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统，包括锅炉单元和除尘脱硝单元；

所述锅炉单元包括喷氨燃烧器；

所述除尘脱硝单元包括依次连接的高温除尘器、高温空气预热器、scr脱硝反应器、低温空气预热器和鼓风机，

所述高温除尘器设置于所述高温空气预热器之前，在所述的高温除尘器入口处内侧增设可调定压阀用于维持高温除尘器正常工作时的烟气压力，所述可调定压阀的一端焊接或者法兰连接后与高温除尘器入口连接连通，可调定压阀的另一端封闭。

于本发明的一种可能的实施方式中，所述可调定压阀设置有锥形灰斗，用于收集沉降的灰尘，所述锥形灰斗底部有电磁阀。

于本发明的一种可能的实施方式中，还包括余热回收单元，所述余热回收单元包括换热管和底部循环系统，所述换热管设置在高温除尘器的灰斗下，所述换热管与以工质为二氧化碳的底部循环系统连接连通。

于本发明的一种可能的实施方式中，所述换热管为中温重力换热管，工作温度200℃～600℃。

于本发明的一种可能的实施方式中，还包括脱硫单元，所述脱硫单元包括依次连接的热回收器、湿法脱硫塔、湿式电除尘器和再加热器。

于本发明的一种可能的实施方式中，还包括空气循环单元，所述空气循环单元包括高温除尘器后烟气引风机、高温空气预热器后烟气引风机、scr脱硝反应器后烟气引风机和低温空气预热器后烟气引风机；利用高温除尘器后烟气引风机、高温空气预热器后烟气引风机、scr脱硝反应器后烟气引风机和低温空气预热器后烟气引风机抽取部分高温除尘器、高温空气预热器、scr脱硝反应器、低温空气预热器烟气出口的烟气并通入喷氨燃烧器调节燃烧环境。

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)本发明的超低排放一体化系统，将高温除尘器设置于高温空气预热器之前，经过除尘的烟气通过高温空气预热器会大大延长高温空气预热器的使用寿命，同时也降低了高温空气预热器管道堵塞的问题；

(2)本发明的超低排放一体化系统，高温除尘器入口设置带有沉降灰斗的可调定压阀，解决了由于高温除尘器由于烟气压力变化而产生的效率降低的问题，并且沉降灰斗大大延长了可调定压阀的工作寿命；

(3)本发明的超低排放一体化系统，利用底循环换热系统对高温除尘器的灰进行余热回收，降低了热损失，提高了锅炉整体效率；

(4)本发明的超低排放一体化系统，利用引风机抽取部分高温除尘器、高温空气预热器、scr反应器，低温空气预热器烟气出口的烟气，不同温度的烟气有利于对炉膛的燃烧环境进行调节；

(5)本发明的超低排放一体化系统，将高温预热器放到后面会对其换热效率产生一定影响，但减少了其维护工作并延长了其使用寿命，同时为了弥补这一损失，此外增加了底部循环系统，对高温除尘器的灰(温度为400℃-450℃)进行了余热利用。

附图说明

图1为本发明的超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统的结构示意图；

图2为本发明的超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统的高温除尘器结构示意图。

附图标记说明：

100、锅炉单元；110、喷氨燃烧器；

200、余热回收单元；210、换热管；211、底部循环系统；

300、除尘脱硝单元；310、高温除尘器；311、高温空气预热器；312、scr脱硝反应器；313、低温空气预热器；314、鼓风机；315、可调定压阀；316、锥形灰斗；

400、脱硫单元；410、热回收器；411、湿法脱硫塔；412、湿式电除尘器；413、再加热器；

500、空气循环单元；510、高温除尘器后烟气引风机；511、高温空气预热器后烟气引风机；512、scr脱硝反应器后烟气引风机；513、低温空气预热器后烟气引风机。

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

如图1和图2所示，图中的箭头表示热气体、物料的行径方向。本实施例的超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统包括锅炉单元100、余热回收单元200、除尘脱硝单元300、脱硫单元400和空气循环单元500。

在本实施例中，所述锅炉单元100包括喷氨燃烧器110，喷氨燃烧器110可以为申请号202010289079.x中的燃烧器。

在本实施例中，所述除尘脱硝单元300包括依次连接的高温除尘器310、高温空气预热器311、scr脱硝反应器312、低温空气预热器313和鼓风机314。

在本实施例中，所述余热回收单元200包括换热管210和底部循环系统211，所述换热管210设置在高温除尘器310的灰斗下，所述换热管210与以工质为二氧化碳的底部循环系统211连接连通。

在本实施例中，所述脱硫单元400包括依次连接的热回收器410、湿法脱硫塔411、湿式电除尘器412和再加热器413。

在本实施例中，所述空气循环单元500包括高温除尘器后烟气引风机510、高温空气预热器后烟气引风机511、scr脱硝反应器后烟气引风机512和低温空气预热器后烟气引风机513；利用高温除尘器后烟气引风机510、高温空气预热器后烟气引风机511、scr脱硝反应器后烟气引风机512和低温空气预热器后烟气引风机513抽取部分高温除尘器310、高温空气预热器311、scr脱硝反应器312、低温空气预热器313烟气出口的烟气并通入喷氨燃烧器110调节燃烧环境。

进一步的，所述可调定压阀315设置有锥形灰斗316，用于收集沉降的灰尘，所述锥形灰斗316底部有电磁阀，电磁阀与高温除尘器310的控制系统相连接。

需要说明的是，本发明的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉超低排放一体化系统，由于超临界二氧化碳的烟气量比常规锅炉要大，若未先除尘就通过高温空气预热器，大量含尘的烟气将会对高温空气预热器管壁造成磨损，严重时将会堵塞高温空气预热器管道。发明通过大量的试验和分析，所述高温除尘器310设置于所述高温空气预热器311之前，在所述的高温除尘器310入口处内侧增设可调定压阀315用于维持高温除尘器310正常工作时的烟气压力所述可调定压阀的一端焊接或者法兰连接后与高温除尘器入口连接连通，可调定压阀的另一端封闭。

将高温除尘器310调到高温空气预热器311之前，为了尽可能的利用余热，利用底部循环系统211对高温除尘灰的余热进行回收，但由于将高温除尘器310设置于高温空气预热器311之前，故高温除尘器310的工作温度发生变化，这必然导致高温除尘器310工作时烟气压力发生变化，影响除尘效率。若在不想在增大高温除尘器310体积的前提下保证工作效率，可在高温除尘器310入口处内侧增设一个可调定压阀315用于维持高温除尘器310正常工作时的烟气压力，保证除尘效率。

在实际使用过程中，我们可以发现，除了上述高温除尘器310设置于高温空气预热器311之前带来的工作温度变化，同时在高温除尘器310的进口处会出现大颗粒的富集，容易造成进口堵塞，在增设可调定压阀315后，可能由于高温气体在可调定压阀315处形成涡流，从而扰动大颗粒快速落入可调定压阀315的锥形灰斗316中，从而降低进口处堵塞的可能性。

在本实施例中，所述换热管210为中温重力换热管，工作温度200℃～600℃。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

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