一種低排放的煤燃燒方法及裝置製造方法
2023-06-27 09:06:46 1
一種低排放的煤燃燒方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種低排放的煤燃燒方法及裝置，先將部分煤或全部煤進行高溫熱解，熱解過程中煤中的部分硫以H2S析出，熱解後的煤以及煤焦油送入燃燒裝置中燃燒，煤中剩餘的硫元素在燃燒過程中生成SO2，或者將剩餘部分煤與熱解後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被送入反應器中反應生產單質硫，生成的部分硫單質與煙氣中的Hg反應生成HgS，剩餘的硫單質通過硫冷凝器生成液態硫，淨化後的氣體再次通入燃燒裝置合適位置進行燃燒。本發明僅通過煤燃燒過程的調整與組織，實現低SO2、NOx、Hg排放的煤燃燒方法，從燃燒過程的源頭上降低SO2、NOx、Hg排放濃度。
【專利說明】一種低排放的煤燃燒方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型的低S02、N0x、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汙染物燃燒過程中控制的新方法，屬於環境保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]據統計，目前我國每年煤炭消耗量近四十億噸，其中近50%用於各種燃燒裝置。煤燃燒後生成的S02、N0x、粉塵等是影響空氣中PM2.5濃度的主要汙染物。2013年我國這三項汙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。燃煤鍋爐是大氣汙染主要源頭之一，隨著國家對環保的日益重視和汙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，汙染物控制成本越來越高。
[0003]燃燒後煙氣脫硫、脫硝是控制燃煤鍋爐S02、NOx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。而對於燃煤生成的Hg，一般採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汙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N0X，其次用除塵器脫除煙氣中的粉塵灰粒，然後用溼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、乾燥、壓縮和冷凝處理，製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。
[0004]環境保護部2011年發布的《火電廠大氣汙染物排放標準》(GB13223-2011)中規定，自2014年7月I日起，所有65t/h以上燃煤發電鍋爐執行lOOmg/m3 (新建)/200mg/m3 (已有)的SO2排放標準、100mg/m3的NOx排放標準，自2015年I月I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，同時需要採取措施控制煙氣中Hg的排放。
【發明內容】
[0005]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S02、NOx, Hg排放的煤燃燒方法，從燃燒過程的源頭上降低S02、NOx, Hg排放濃度，進而降低尾部煙氣汙染物脫除的運行成本。
[0006]本發明採取的技術方案為:
[0007]—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°C—700°C，熱解過程中煤中的部分硫以H2S析出，熱解後的煤以及煤焦油送入燃燒裝置中燃燒，煤中剩餘的硫元素在燃燒過程中生成SO2，或者將剩餘部分煤與熱解後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，剩餘的硫單質通過硫冷凝器生成液態硫，淨化後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。
[0008]所述的催化反應器中的反應溫度區間為170°C _350°C，所述的非催化反應器中溫度範圍為0°c -300°c。
[0009]反應器中通過反應2H2S+S02 = 3S+2H20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。
[0010]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。
[0011]本發明的有益效果是:在不損失煤中可燃成分的條件下，通過煤燃燒過程中so2、NOx, Hg有效控制，實現煤燃燒低SO2、低NOx和低Hg排放。本發明可通過對現有燃煤裝置加以改進實現煤燃燒的低S02、NOx, Hg排放，無需額外吸收劑或添加劑，具有成本低、經濟、環保等優點，與傳統脫硫脫硝脫汞方式相比，具有很高的經濟性。本發明適用於燃煤鍋爐、爐窯等燃煤裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明部分煤熱解時低排放的煤燃燒裝置；
[0013]圖2為本發明全部煤熱解時低排放的煤燃燒裝置。
[0014]其中，1.熱解裝置，2.燃燒裝置，3.反應器，4.硫冷凝器，5.煤。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
[0016]一種低排放的煤燃燒裝置，包括熱解裝置1，熱解裝置I的底部通過輸送管與燃燒裝置2相連，熱解裝置I的上部與反應器3的一個進氣口相連，反應器3的另一進氣口與燃燒裝置2的出氣口相通，反應器3的出氣口與燃燒裝置2進氣口相通，反應器3的固體出口與硫冷凝器4相連。
[0017]實施例1
[0018]一種低排放的煤燃燒方法(燃煤部分熱解):裝置如圖1所示，燃煤在通入燃燒裝置之前，有一部分煤先通入熱解反應器進行高溫熱解，溫度區間為300°C—700°C，具體溫度由煤種以及含硫量決定。在熱解反應器內發生煤的熱解，熱解後的煤渣和煤焦油直接通入燃燒裝置，熱解氣通入催化反應器。同時，燃燒裝置內煤燃燒後的煙氣也有一部分通入催化反應器，催化反應器內發生反應2H2S+S02 = 3S+2H20，生成單質S，控制H2S及SO2的摩爾比為2:1，同時生成的S與煙氣中的Hg發生反應Hg+S = HgS,生成HgS，剩餘的S通過硫冷凝器生成液態硫。淨化後的氣體再次通入爐膛合適位置進行燃燒，實現熱解氣的再燃脫硝，再燃脫硝後煙氣進入下遊煙道。
[0019]實施例2
[0020]一種低排放的煤燃燒方法(燃煤全部熱解):裝置如圖2所示，燃煤全部通入熱解反應器進行高溫熱解，溫度區間為300°C — 700°C，具體溫度由煤種以及含硫量決定。在熱解反應器內發生煤的熱解，熱解後的煤渣和煤焦油直接通入燃燒裝置，熱解氣通入反應器。同時，燃燒裝置內煤燃燒後的煙氣也有一部分通入反應器，反應器內發生反應2H2S+S02 =3S+2H20,生成單質S，控制H2S及SO2的摩爾比為2:1，同時生成的S與煙氣中少量的Hg發生反應Hg+S = HgS,生成HgS，剩餘的S通過硫冷凝器生成液態硫。反應器後的尾氣再次通入燃燒裝置合適位置進行分級燃燒，實現熱解氣的分級再燃脫硝，燃燒後的煙氣最後通入其它煙氣淨化裝置。
【權利要求】
1.一種低排放的煤燃燒方法，其特徵是，先將部分煤或全部煤進行高溫熱解，熱解溫度區間為300°C—700°C，熱解過程中煤中的部分硫以H2S析出，熱解後的煤以及煤焦油送入燃燒裝置中燃燒，煤中剩餘的硫元素在燃燒過程中生成SO2，或者將剩餘部分煤與熱解後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，剩餘的硫單質通過硫冷凝器生成液態硫，淨化後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。
2.根據權利要求1所述的一種低排放的煤燃燒方法，其特徵是，所述的催化反應器中的反應溫度區間為170°C -350°C。
3.根據權利要求1所述的一種低排放的煤燃燒方法，其特徵是，所述的非催化反應器中溫度範圍為0°c -300°c。
4.根據權利要求1所述的一種低排放的煤燃燒方法，其特徵是，控制煙氣流量使H2S與SO2的摩爾比為2:1。
5.一種低排放的煤燃燒裝置，其特徵是，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。
【文檔編號】B01D53/64GK104197319SQ201410497891
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】董勇, 肖冬冬, 崔琳, 王鵬, 張立強, 徐夕仁 申請人:山東大學