基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统的制作方法

本实用新型涉及燃煤烟气脱硝系统，具体为基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统。

背景技术：

燃煤锅炉三大污染物的脱除主要是采用电除尘（Electrostatic Precipitator, ESP）收集烟尘；采用选择性催化还原和选择性非催化还原脱硝，选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)是在催化剂作用下，利用NH3、尿素等还原剂将NOx选择性地生成N2和H2O的技术；非选择性催化还原(Selective Non-catalytic Reduction，SNCR)是将NH3等还原剂在高温下将NOx还原为N2的技术；湿法脱硫有石灰石石膏法及氨法 (Flue Gas Desulfurization, FGD)等；燃煤烟气总之先在高温下SCR或SNCR脱硝，再ESP除尘和FGD脱硫。目前燃煤电厂深度调峰宽负荷运行主要困难是低负荷下初NOx浓度高、SCR入口烟温低，需要过量喷氨，导致空预器堵塞及氨的泄露。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，提供了基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统，包括锅炉、电除尘器、吸收塔和烟囱，锅炉和电除尘器通过烟道连接，电除尘器和吸收塔通过烟道连接，吸收塔和烟囱之间通过烟道连接，其中锅炉采用SCR或SNCR脱硝，吸收塔采用FGD脱硫，电除尘器和吸收塔之间的烟道上还连接有DNTP发生器。

基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统，包括锅炉、电除尘器或电袋或布袋、吸收塔和烟囱，锅炉和电除尘器或电袋或布袋通过烟道连接，电除尘器或电袋或布袋和吸收塔之间通过烟道连接，吸收塔和烟囱之间通过烟道连接，其中锅炉采用SCR或SNCR脱硝，吸收塔采用FGD脱硫，电除尘器和吸收塔之间的烟道上还连接有DNTP发生器，电除尘器后电场处电源设置为流光放电电源，或者部分电袋或布袋改为SNTP反应器。

低温等离子体(Non-Thermal Plasma, NTP)主要指流光放电低温等离子体(Streamer corona discharge Non-Thermal Plasma, SNTP)和介质阻挡放电低温等离子体（Dielectric barrier discharge Non-Thermal Plasma, DNTP）。低温等离子体的主要功能是对颗粒物或气溶胶荷电和对污染气体氧化，在火电、热力、烧结、球团、焦化、焚烧、水泥、玻璃等烟气处理中都可以把低温等离子体与除尘、脱硫、脱硝等结合，同时实现对有机污染物、重金属、二噁英及呋喃等有害气体的净化处理。低温等离子体的具体应用如表1所示：

表1，低温等离子体的应用及特性

本实用新型集成SCR或SNCR和低温等离子体，对SCR或SNCR不需要提出高的脱除效率要求也可实现超低排放，解决了燃煤电厂深度调峰宽负荷运行时存在的低负荷下初NOx浓度高、SCR入口烟温低，需要过量喷氨，导致空预器堵塞及氨的泄露的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统，包括锅炉、电除尘器、吸收塔和烟囱，锅炉和电除尘器通过烟道连接，电除尘器和吸收塔通过烟道连接，吸收塔和烟囱之间通过烟道连接，其中锅炉采用SCR或SNCR脱硝，吸收塔采用FGD脱硫，电除尘器和吸收塔之间的烟道上还连接有DNTP发生器。

基于低温等离子体脱硝的复合污染控制系统，包括锅炉、电除尘器或电袋或布袋、吸收塔和烟囱，锅炉和电除尘器或电袋或布袋通过烟道连接，电除尘器或电袋或布袋和吸收塔之间通过烟道连接，吸收塔和烟囱之间通过烟道连接，其中锅炉采用SCR或SNCR脱硝，吸收塔采用FGD脱硫，电除尘器和吸收塔之间的烟道上还连接有DNTP发生器，电除尘器后电场处电源设置为流光放电电源（前电场处电源还为辉光放电电源，进行电除尘），或者部分电袋或布袋改为SNTP反应器（未改造的电袋或布袋继续除尘）。

本实用新型集成SCR或SNCR和低温等离子体，对SCR或SNCR不需要提出高的脱除效率要求也可实现超低排放，可按如图1的流程开展改造，针对不同的工艺可采用不同的技术改造方法，具体说明如表2。如目前NOx排放在50-80mg/m³，但需要实现20-50mg/m³以下的运行，可通过改造电除尘器后电场电源实现宽负荷运行，改造单一电场可实现15-20mg/m³的NOx降低，如果改造后三个电场电除尘在满负荷下实现45-60mg/m³或在低负荷下100mg/m³的NOx进一步降低，同时不影响电除尘的效率及电耗。如不改造电除尘而是在电除尘器与脱硫塔入口烟道之间加装介质阻挡放电等离子体（DNTP）反应器，可通过采用单级或多级的DNTP反应器实现NOx的20-150mg/m³的进一步降低，减少NOx排放的绝对量与DNTP的电耗有关，一般在1-5Wh/m³之间。以300MW机组1200000m³/h为例DNTP根据需要可采用1200-6000kVA的DNTP系统。若电厂采用电袋或布袋除尘在袋改造时可直接将袋部分改为线-板式的SNTP反应器，不仅可保证除尘效率，而且可长期稳定运行和实现NO氧化，宽负荷运行。

表2、超低排放宽负荷建议改造方案, 实现宽负荷下（20%-110%）：

颗粒物< 5mg/m³,、SO2<35mg/m³, NOx< 20mg/m³

200-300MW机组宽负荷超低排放改造或新建分析：电厂采用2电三袋除尘、SCR脱硝及海水脱硫。改造按如下两种情况分析：

1）布袋运行3-4年后需要跟换改造：建议直接把布袋区改为SNTP反应器不仅可满足颗粒物排放，而且可利用改后的电除尘实现60mg/m³以上的NOx进一步降低，这样原来的SCR只要满足出口不高于80mg/m3，烟囱入口就可以保证不高于20mg/m3的排放，电厂不仅可降低氨耗，而且电除尘器增加的电耗基本与原风机的电耗相当，虽然袋改SNTP比袋改袋一次费用高，但SNTP电除尘可运行10-20年，费用远比袋便宜。

）难实现低负荷下（30-50%）NOx在30mg/m³以下的要求：在不改变除尘系统下有几种改造技术方案1）增加SNCR、2）在海水脱硫入口烟道增加DNTP。

SNCR技术应用在大型煤粉锅炉上，现场效率在30%~50％左右，还原剂一般均为含氮化合物，包括氨、尿素、氰尿酸和各种铵盐（醋酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、草酸铵、柠檬酸铵等）。其中，实际工程应用最广泛，效果最好的是氨和尿素。由于SNCR的反应热源由炉内高温提供，也不需要昂贵的催化剂系统，因此一次投资较SCR工艺投资较低。但需要对锅炉本体进行改造，涉及到水冷壁的改造，改造周期较长，在炉膛截面内布置长喷枪，枪需要有伸缩系统，水冷系统，结构复杂，喷枪的工作环境恶劣，喷枪的可靠性较差，国外进口产品价格昂贵。另外因为采用电袋除尘，大量氨逃逸容易造成布袋糊袋，滤袋寿命减少，国内也有不少工业锅炉在采用SNCR+SCR下出现糊袋等现象，不建议采用。如果电厂有较大的空间，可以考虑增加一层或2层催化剂，但需要考虑因增加SCR催化剂导致的SO3排放等。在低负荷时，SCR反应区温度低于催化剂正常使用温度，SNCR+SCR整体效率很难满足20-30mg/m³的排放。

辅助SNCR脱硝工艺： 设备比较简单，安装在尾部烟道内布置即可，不另外占用电厂用地，设备安装施工周期短，无需任何化学试剂或制氧系统，运行成本低，低温等离子体脱硝工艺除耗电外无需采购其他药剂，从而降低了运行成本，安全性能高，无有毒、有害、易燃、易爆的物质参与反应，对锅炉无负荷要求集成SNCR可实现全负荷脱硝，低温等离子脱硝可多级设备串联布置，增大脱硝效率，如后期标准再次提高或需降低前方设备负荷，只需再增加一组低温等离子设备即可，减低氨的喷入量，避免因多加SNCR催化剂导致的高SO3排放及过量喷氨引起的二次气溶胶尾烟拖尾现象。利用SNCR降低氮氧化物到50-100mg/m³，再利用DNTP集成海水脱硫实现不高于20mg/m³排放是一种比较经济可性的方案。下表3以200MW机组烟气为750000Nm³/h（标态、干基）和300MW机组烟气为1100000Nm³/h（标态、干基）设计。

表3 DNTP 设计技术指标