一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统技术方案

本发明专利技术提供了一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，包括燃煤锅炉的烟气净化单元，其中，还包括烟气循环减量单元，在烟气净化单元的除尘设备和脱硫设备之间的连接管道上开设循环口，烟气循环减量单元的进烟口与循环口连接，出烟口与燃煤锅炉的空气入口连接；将部分除尘后的烟气分流循环至锅炉内作为助燃气体，达到烟气量减量排放的目的。本发明专利技术是针对低负荷燃煤锅炉烟气含氧量高，并具有独立除尘、脱硫处理装置的烟气净化系统的减排系统。可以实现烟气量减排，削减大气污染物排放总量。而且烟气再循环后烟气中含氧量大大降低，大气污染物基准排放浓度明显降低，削减30％～60％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烟气处理
，尤其涉及一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统。
技术介绍
目前，燃煤锅炉仍是我国城市大气污染的重要源之一。如何有效削减燃煤锅炉烟气中污染物的排放量，对改善城市大气环境空气质量意义重大。烟气中污染物排放总量是废气量和污染物排放浓度的乘积。目前，我国只通过制定严格的排放标准，即控制了大气污染物的排放浓度，而作为影响污染物排放总量的关键因素——烟气量的控制并未引起足够重视。我国燃煤锅炉，尤其是电厂燃煤锅炉大气污染物排放浓度达到史上最严的排放标准，仅靠污染物达标排放很难使烟气中PM2.5及PM2.5前体物(SO2、NOx)等污染物排放总量持续降低。由于任何大气污染物控制技术均不可能达到100％的去除效率，而烟气量减排可以阻断一次和二次PM2.5的产生途径，对我国燃煤锅炉大气污染物排放总量控制具有不可替代的作用。由于受季节热负荷变化及生产方面等原因的影响，我国工业燃煤锅炉长期存在低负荷运行工况，平均运行负荷只有额定负荷的30％～80％。锅炉容量越小，平均负荷率越低。在低负荷运行条件下，由于燃煤量减小，空气过量系数变大，锅炉出口烟气含氧量明显提高。实际运行中，部分锅炉出口烟气含氧量甚至高于15％以上，远高于工业锅炉出口烟气基准含氧量浓度(9％)。针对这种低负荷燃煤锅炉烟气含氧量高的特点，通过采用烟气再循环技术，使一部分高温高含氧量烟气替代锅炉的助燃空气，实现烟气量减排。目前，为实现燃煤锅炉烟气量减排，烟气循环的技术主要有：①锅炉设备内烟气再循环技术；其主要适用于小型燃煤锅炉烟气再循环利用，烟气没有经过独立除尘与脱硫装置处理。②锅炉烟气有独立除尘与脱硫装置处理，依靠输入纯氧，与部分锅炉烟气再循环混合后作为锅炉助燃气体，典型的技术有“富氧或O2/CO2燃烧技术”；由于制氧成本较高，因而，总体运行成本较高。③锅炉烟气有独立除尘与脱硫装置处理，锅炉部分烟气再循环与冷空气直接混合作为锅炉的助燃空气；由于再循环烟气湿度高并含有少量SO3，与未加热的空气直接混合冷却后，烟气温度低于酸露点温度，容易造成锅炉预热器及部分烟气管道低温腐蚀，影响系统的稳定运行。另外，由于循环作为助燃气体的部分烟气的温度高于现有空气助燃气体的问题，必然提高了锅炉排放烟气的温度，造成了热量损失。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷和问题，本专利技术的目的是提供一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统。解决现有燃煤锅炉的减排系统不合理的技术问题，导致无法实现最大限度的烟气量/氮氧化物的减排，并达到热量最大化回收利用。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，包括燃煤锅炉的烟气净化单元，其中，还包括烟气循环减量单元，在所述烟气净化单元的除尘设备和脱硫设备之间的连接管道上开设循环口，所述烟气循环减量单元的进烟口与所述循环口连接，出烟口与燃煤锅炉的空气入口连接；将部分除尘后的烟气分流循环至锅炉内作为助燃气体，达到烟气量减量排放的目的。具体地，所述烟气循环减量单元包括循环管道、循环控制阀门和循环风机，所述循环管道的进烟口与所述循环口连接，出烟口与燃煤锅炉的空气入口连接，所述循环控制阀门和循环风机设置在所述循环管道上。进一步地，所述减排系统还包括空气补偿单元，所述空气补偿单元向所述烟气循环减量单元中分流循环的除尘烟气中补偿空气，调节补偿空气后的除尘烟气中的氧气含量为15％～21％。具体地，所述空气补偿单元包括补偿管道、补偿控制阀门和加热器，所述补偿管道的出气口与所述烟气循环减量单元中除尘烟气的循环管道连通；所述加热器设置在所述补偿管道上，加热空气；所述补偿控制阀门设置在所述补偿管道上。进一步地，所述减排系统还包括氧气浓度自动调节单元，所述氧气浓度自动调节单元包括控制器和氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器的采集端设置在烟气循环减量单元的进烟口处，输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述空气补偿单元的补偿控制阀门的控制端和烟气循环减量单元的循环控制阀门的控制端连接；所述氧气浓度传感器采集进入烟气循环减量单元的循环烟气的氧气浓度值，并输出至控制器；控制器依据该循环烟气的氧气浓度值、预设的混合烟气的氧气含量值和燃煤锅炉的助燃气体总量，获得烟气循环减量单元的循环烟气流量和空气补偿单元的补偿空气流量，并依据该循环烟气流量和补偿空气流量控制调节补偿控制阀门和循环控制阀门的开启量，从而调节至循环烟气流量和补偿空气流量。进一步地，所述减排系统还包括补偿空气温度调节单元，所述补偿空气温度调节单元包括温度传感器和控制器；所述温度传感器的采集端设置在所述空气补偿单元中加热器出口的管道上，输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述加热器的控制端连接；所述温度传感器采集加热后的空气温度值，并输出至控制器；当控制器接收的空气温度值低于控制器内预设的烟气循环减量单元中的循环烟气的露点温度值时，控制器控制加热器提高加热强度提高空气温度；反之，当空气温度值高于控制器内预设的循环烟气的露点温度值时，控制器控制加热器降低加热强度降低空气温度。进一步地，所述减排系统还包括混合器，所述混合器设置在所述烟气循环减量单元中的除尘烟气的循环管道上，所述空气补偿单元的出气口与所述混合器连通；循环的除尘烟气和补偿的空气在混合器中混合后，再进入锅炉。进一步地，所述燃煤锅炉的烟气净化单元包括除尘器和脱硫塔，在锅炉的烟气出口上依次连接所述除尘器和脱硫塔；其中，还包括低温省煤器，在锅炉与除尘器之间的连接管道上连接低温省煤器，对锅炉烟气的热量进行回收。进一步地，所述燃煤锅炉的烟气净化单元还包括烟囱，所述烟囱连接至所述脱硫塔的净化烟气出口上。本专利技术中，所述低负荷是指额定负荷的30％～80％。本专利技术的减排系统具有以下有益效果：(1)本专利技术是针对低负荷燃煤锅炉烟气含氧量高，并具有独立除尘、脱硫处理装置的烟气净化系统的减排系统。可以实现低负荷燃煤锅炉烟气量减排，有效削减大气污染物排放总量。而且烟气再循环后烟气中含氧量大大降低，低于9％，因而，根据燃煤锅炉大气污染物基准含氧量(9％)排放浓度的折算方法，大气污染物基准排放浓度明显降低，削减30％～60％。(2)针对低负荷燃煤锅炉烟气含氧量高的特点，循环烟气并补充部分空气作为助燃气体，即可满足锅炉燃烧所需氧量，实现“低氧燃烧”。因此，与目前一些需注入O2的锅炉烟气循环技术相比，本专利技术的减排系统可降低炉膛内温度水平及氧气浓度，抑制燃料性NOx的形成，部分NOx被煤粉分解产物(如炽热煤焦及还原性气体)还原，大幅度降低NOx的排放量。同时，补充部分空气即可满足锅炉燃烧所需氧量，与目前一些锅炉烟气循环技术需要注入O2相比，可大大节省制氧成本，总体运行成本降低。(3)在“低氧燃烧”方式下，可采用空气补偿烟气中的氧含量；现有“富氧燃烧”烟气循环技术，需采用空分等制氧设备补充大量氧气；与现有采用补充氧气的烟气循环技术相比而言，本专利技术的减排系统的设备投资降低，电耗也减小。(4)与传统锅炉烟气再循环技术相比，本专利技术通过在烟气循环条件下，除尘器前增设低温省煤器降低锅炉排烟温度，可解决燃煤锅炉烟气再循环后锅炉排烟温度过高造成热效率降低的问题，提高锅炉热效率；也避免了烟气再循环后排烟温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，包括燃煤锅炉的烟气净化单元，其特征在于：还包括烟气循环减量单元，在所述烟气净化单元的除尘设备和脱硫设备之间的连接管道上开设循环口，所述烟气循环减量单元的进烟口与所述循环口连接，出烟口与燃煤锅炉的空气入口连接；将部分除尘后的烟气分流循环至锅炉内作为助燃气体，达到烟气量减量排放的目的。

【技术特征摘要】
1.一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，包括燃煤锅炉的烟气净化单元，其特征在于：还包括烟气循环减量单元，在所述烟气净化单元的除尘设备和脱硫设备之间的连接管道上开设循环口，所述烟气循环减量单元的进烟口与所述循环口连接，出烟口与燃煤锅炉的空气入口连接；将部分除尘后的烟气分流循环至锅炉内作为助燃气体，达到烟气量减量排放的目的。2.根据权利要求1所述的一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，其特征在于：所述烟气循环减量单元包括循环管道、循环控制阀门和循环风机，所述循环管道的进烟口与所述循环口连接，出烟口与燃煤锅炉的空气入口连接，所述循环控制阀门和循环风机设置在所述循环管道上。3.根据权利要求1或者2所述的一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，其特征在于：所述减排系统还包括空气补偿单元，所述空气补偿单元向所述烟气循环减量单元中分流循环的除尘烟气中补偿空气，调节进入燃煤锅炉的空气入口的补偿空气后的混合烟气中的氧气含量为15％～21％。4.根据权利要求3所述的一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，其特征在于：所述空气补偿单元包括补偿管道、补偿控制阀门和加热器，所述补偿管道的出气口与所述烟气循环减量单元中除尘烟气的循环管道连通；所述加热器设置在所述补偿管道上，加热空气；所述补偿控制阀门设置在所述补偿管道上。5.根据权利要求4所述的一种低负荷燃煤锅炉烟气量/氮氧化物减排系统，其特征在于：所述减排系统还包括氧气浓度自动调节单元，所述氧气浓度自动调节单元包括控制器和氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器的采集端设置在烟气循环减量单元的进烟口处，输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述空气补偿单元的补偿控制阀门的控制端和烟气循环减量单元的循环控制阀门的控制端连接；所述氧气浓度传感器采集进入烟气循环减量单元的循环烟气的氧气浓度值，并输出至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，黄家玉，朱金伟，王洪昌，束韫，王凡，石应杰，田刚，张辰，崔宇韬，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11