[發明專利]一種低排放的煤燃燒方法及裝置

有效

• 申請號: 201410497891.6
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104197319A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 董勇;肖冬冬;崔琳;王鵬;張立強;徐夕仁
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F23B90/06
• 分類號: F23B90/06;B01D53/86;B01D53/50;B01D53/52;B01D53/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明涉及一種新型的低SO₂、NO_x、Hg排放的煤燃燒方法及裝置，特別是通過煤燃燒過程的調整與合理組織實現燃煤污染物燃燒過程中控制的新方法，屬于環境保護技術領域。

背景技術

據統計，目前我國每年煤炭消耗量近四十億噸，其中近50％用于各種燃燒裝置。煤燃燒后生成的SO₂、NO_x、粉塵等是影響空氣中PM2.5濃度的主要污染物。2013年我國這三項污染物排放總量分別約2044萬噸、2227萬噸和1500萬噸，均位居世界第一，同時排放了數百萬噸的汞。燃煤鍋爐是大氣污染主要源頭之一，隨著國家對環保的日益重視和污染物排放標準的逐步提高，控制燃煤鍋爐排放的任務將越來越艱巨，污染物控制成本越來越高。

燃燒后煙氣脫硫、脫硝是控制燃煤鍋爐SO₂、NO_x排放的主要途徑，目前通常分別設置獨立的脫硫、脫硝裝置進行控制，不僅投資運行費用巨大，而且消耗了大量石灰石、NH₃等資源。而對于燃煤生成的Hg，一般采用活性炭吸附的方法控制其排放。如專利CN101422691A公開了一種燃煤煙氣多污染物脫除工藝及其設備。該工藝先用SCR脫硝法脫除煙氣中的NO_X,其次用除塵器脫除煙氣中的粉塵灰粒,然后用濕式鈣基脫硫法消除煙氣中的SO₂,再用MEA脫碳法吸收煙氣中的CO₂,同時將所生成的醇胺溶液富液加熱解析再生,所得醇胺溶液貧液繼續循環使用,解析出的高濃度CO₂氣體則經過冷卻、氣液分離、干燥、壓縮和冷凝處理,制成高純度工業級液體二氧化碳。就是分別設置獨立的脫硫、脫硝裝置進行控制，投資運行費用巨大。

環境保護部2011年發布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規定，自2014年7月1日起，所有65t/h以上燃煤發電鍋爐執行100mg/m³(新建)/200mg/m³(已有)的SO₂排放標準、100mg/m³的NO_x排放標準，自2015年1月1日起，執行0.03mg/m³的Hg排放標準。排放標準的提高對現有火力發電廠脫硫、脫硝裝置的性能提出了更嚴格的要求，同時需要采取措施控制煙氣中Hg的排放。

發明內容

本發明針對上述不足，提出了一種低排放的煤燃燒方法及裝置，不消耗外在資源，僅通過煤燃燒過程的調整與組織，實現低SO₂、NO_x、Hg排放的煤燃燒方法，從燃燒過程的源頭上降低SO₂、NO_x、Hg排放濃度，進而降低尾部煙氣污染物脫除的運行成本。

本發明采取的技術方案為：

一種低排放的煤燃燒方法，先將部分煤或全部煤進行高溫熱解，熱解溫度區間為300℃—700℃，熱解過程中煤中的部分硫以H₂S析出，熱解后的煤以及煤焦油送入燃燒裝置中燃燒，煤中剩余的硫元素在燃燒過程中生成SO₂，或者將剩余部分煤與熱解后的煤以及煤焦油送入燃燒裝置中一塊燃燒生成SO₂，生產的SO₂與析出的H₂S被送入催化或非催化反應器中反應生產單質硫實現自脫硫，生成的部分硫單質與煙氣中的Hg反應生成HgS，實現煤燃燒自脫汞過程，剩余的硫單質通過硫冷凝器生成液態硫，凈化后的氣體再次通入燃燒裝置合適位置進行燃燒，實現熱解氣的再燃脫硝。

所述的催化反應器中的反應溫度區間為170℃-350℃，所述的非催化反應器中溫度范圍為0℃-300℃。

反應器中通過反應2H₂S+SO₂＝3S+2H₂O生成單質S，因此應嚴格控制煙氣流量使H₂S與SO₂的摩爾比為2:1。

一種低排放的煤燃燒裝置，包括熱解裝置，熱解裝置的底部通過輸送管與燃燒裝置相連，熱解裝置的上部與反應器的一個進氣口相連，反應器的另一進氣口與燃燒裝置的出氣口相通，反應器的出氣口與燃燒裝置進氣口相通，反應器的固體出口與硫冷凝器相連。