本发明专利技术公开了一种利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx和Hg的方法，该方法基于再燃脱硝和烟气再循环的原理，以生物质炭作为再燃燃料，利用其低硫、低氮、含氯、高灰焦活性、高能量密度、零CO2净排放等特点，将生物质炭喷送入炉膛再燃区，通过缺氧燃烧、生物质炭的催化还原作用、以及含氯烟气和高活性灰焦催化氧化作用，实现燃煤烟气中NOx和汞等多种污染物的联合脱除。本发明专利技术还公开了实施本方法的系统，包括生物质炭制备系统、煤制粉系统、炉膛及其燃烧系统、烟气再循环系统和锅炉尾部烟气处理系统。本发明专利技术以生物质炭作为再燃燃料，集成了燃料再燃与烟气再循环的技术优势，具有投资和运行成本低、脱硝和脱汞效率高、减少CO2净排放等优点。
【技术实现步骤摘要】
本发 明涉及一种利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx和Hg的方法及系统， 属于燃烧
技术介绍
据国际能源署预测，到2030年，煤炭仍然是当今世界的主要能源之一，占世界总能源消耗的27%。大量的煤炭利用导致NOx和重金属Hg等污染物排放量不断增加，造成严重的环境污染。在世界范围内，由于人类活动造成的汞排放量为200(Γ3400吨，占汞总排放量(自然和人为之和)的3(Γ55%，而燃煤电站中汞排放己成为最大的人为汞污染源。煤炭是我国的主要能源。目前，我国由燃煤所产生的S02、NOj^P CO2分别约占总排放量的90%、 70%和85%。据估算，我国年汞排放量大致约为500吨，其中向大气排放量约为350吨，每年还在以4. 8%递增，这使得中国面临着比其他国家更严峻的汞污染。燃煤烟气中汞存在形式有元素态Hg°、氧化态Hg2+和颗粒Hgp三种，其中Hg2+和Hgp 较容易被各种大气污染控制装置(如烟气脱硫、电除尘器等)捕获，单质汞Hgtl难以被常规的大气污染控制装置捕获，在大气中的停留时间可长达0. 5-2年，并随着大气传播到很远的地方。研究表明，烟气中酸性组分(特别是HC1、Cl2)对元素态汞的氧化具有很强地促进作用。目前汞控制技术主要包括矿选和煤洗选、燃烧改进、吸收剂喷射、干湿法烟气洗涤等， 而采用吸附剂(活性炭、飞灰等)喷射、烟气调制(增加烟气中氯含量)与空气污染控制装置相结合是一种很有前景的燃煤汞控制技术之一，但由于活性炭成本和烟气调制技术等问题限制了该技术的应用。相比而言，燃煤烟气中NOx脱除技术较为成熟，主要有燃烧改进和尾部烟气脱硝两大类。燃烧改进技术主要包括低NOx燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级(燃料再燃)、烟气再循环等，尾部烟气脱硝有催化还原法、溶液吸收法和吸附法三大类。目前，催化还原法(选择性催化还原法SCR)与低NOx燃烧器是普遍采用的脱硝技术组合，然而SCR技术组合存在投资大、催化剂失活和运行成本高等问题。燃料再燃烧技术是一种正在发展的、很有前景的低^,燃烧技术。该技术主要特点是将炉内燃烧区域沿炉膛高度分成主燃烧区、再燃区和燃烬区。将75%-85%的燃料送入主燃烧区，形成氧气充裕的氧化性气氛(α > 1)，剩余15%_25%的燃料送入再燃烧区，形成缺氧的还原性气氛(α < 1)，使得主燃烧区内生成的NOx在再燃区还原性气氛中发生还原反应，迫使NOx还原为N2,最后在再燃区上部的燃烬区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧。再燃燃料有天然气、油、煤粉和生物质等。天然气是最佳的再燃燃料，但是由于天然气价格较高，且储量有限，不适合大规模推广。研究认为挥发分较高的细煤粉(如褐煤、烟煤)也是一种很好的再燃燃料，但单纯采用煤粉再燃技术，对煤粉细度要求较高(通常< 10 μ m)， 且飞灰含炭量较大，影响燃烧效率，同时其NOx还原效率难以突破60%的瓶颈。由于生物质炭具有低硫、低氮、高氯、高灰焦活性、零CO2净排放等特点，中国专利ZL200610098040. X和ZL200710021748. X分别提供了利用生物质和煤粉再燃控制燃煤烟气中NOx、汞等污染物的方法，然而由于常规生物质燃料存在能量密度低、运输成本高、易腐烂、难以粉磨、不便储存等缺陷，限制了该技术的工业应用。通常条件下，燃煤烟气中元素汞(Hg°)比例较高，难以在常规的烟气处理装置通过飞灰吸附和烟气洗涤的方式脱除。因此，如何对生物质燃料进行合理加工，并进一步优化再燃工艺，实现燃煤烟气中NOx和Hg等多种污染物的联合脱除是亟待解决的课题。生物质炭不仅具有生物质原料的特点，而且具有加工成本低、能量密度高、不易腐烂、易粉碎、可长时间储存等优点，在能源利用保护和改善生态环境方面具有独特的优势。 我国生物质资源丰富，燃煤电站锅炉数量庞大，面对日益严格的环境要求，锅炉燃烧系统的改造非常迫切。利用生物质炭再燃技术，不仅其改造成本低，而且可以利用可再生能源，实现可再生能源利用和环境保护的双重效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是结合生物质炭和再燃技术的特点，提供一种利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx和汞等污染物的方法及系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下本专利技术利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx和Hg的方法，主要涉及生物质炭的制备、炉膛、锅炉尾部受热面、烟气再循环系统和烟气尾部净化等系统，包括以下步骤在主燃区内提供锅炉正常运行所需的大部分燃料煤和空气，燃烧过程中生成的NOx和释放的汞进入高温烟气中；在再燃区内燃烧生物质炭燃料，还原主燃区内生成的N0X，同时再循环烟气也送入再燃喷口，以进一步降低NOx ；在锅炉尾部烟道中，利用燃烧过程中产生的含氯烟气、飞灰与生物质灰焦的共同作用，氧化和吸附烟气中的汞，最后由烟气净化装置(如电除尘器)捕集吸附汞的飞灰。本专利技术以生物质炭作为再燃燃料，基于燃料再燃和烟气再循环技术，在降低NOx排放的同时，利用再燃过程中释放的氯(C12、HC1)和生成的生物质灰焦实现燃煤烟气中NOx和汞高效脱除的目的。本专利技术利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOj^n Hg的系统，包括生物质炭制备系统、煤粉制备系统、炉膛燃烧系统、烟气再循环系统和尾部烟气净化系统，炉膛燃烧系统由下到上依次分为主燃区、再燃区和燃尽区，煤经过磨机预处理后，储存在煤粉仓中，通过煤粉输送管道与主燃区喷口连接；生物质炭经过磨机预处理后，储存在生物质炭粉仓中， 在热风的输送下经生物质炭输送管和再燃区喷口连接；再循环烟气管道与再燃区喷口相连，降低燃烧温度，降低氧浓度，减少NOx的生成；热风经热风输送管与燃尽区喷口连接，提供燃料完全燃烧所需的燃尽风；在锅炉炉膛内燃烧生成的烟气和飞灰依次经过尾部烟道中的省煤器、空气预热器、烟气除尘系统和烟气脱硫装置；最后，洁净的烟气由烟 排放。本专利技术实现生物质炭再燃联合控制燃煤烟气中NOx和汞排放的理论基础是 根据再燃过程中生物质炭燃烧的特点，生物质炭灰份中碱金属(如钠、钾)通过生成自由基强化NH3-NO的作用，解决了单纯煤粉再燃时燃尽差，NOx还原率低的问题，可以减少大幅度提高NOx的还原效率，突破了常规再燃技术NOx还原60%的瓶颈；其次通过结合烟气再循环技术，将再循环烟气通入再燃区，部分冷却了的烟气被送回到再燃区，降低了燃烧温度和氧浓度，进一步减少了氮氧化物的形成；第三，生物质炭再燃过程中形成的含氯(HCl等) 烟气和活性灰焦氧化吸附烟气中的元素汞；最终结合锅炉的大气污染控制装置，实现生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx和汞。本专利技术以生物质炭作为再燃燃料，集成了燃料再燃与烟气再循环的技术优势，具有如下优点1)再燃燃料热值和能量密度高，运输成本低，便于运输和储存；2)燃料制备和再燃系统结构简单，主燃烧器和锅炉系统的改造较小，对炉内燃烧影响不大，投资省，运行费用低；3)利用生物质炭所形成的含氯烟气和活性灰焦，强化了生物质炭与烟气中NOx和汞的相互作用，提高了烟气脱硝和脱汞效率，可以显著降低N0x、Hg等污染物排放709Γ80% ；4)可大规模利用生物质资源，实现控制CO2排放的目的。附图说明图1是本专利技术中生物质炭制备的工艺流程图。图2是本专利技术利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx和本文档来自技高网...
【技术保护点】
（１７）、空气预热器（１８）、烟气除尘系统（１９）和烟气脱硫装置（２０）；最后，洁净的烟气由烟囱（２１）排放。（５）与再燃区喷口（６）相连，降低燃烧温度，降低氧浓度，减少ＮＯｘ的生成；热风（１８０２）经热风输送管（１０）与燃尽区喷口（１１）连接，提供燃料完全燃烧所需的燃尽风；在锅炉炉膛（１５）内燃烧生成的烟气和飞灰依次经过尾部烟道（１６）中的省煤器经过磨机（２）预处理后，储存在煤粉仓（７）中，通过煤粉输送管道（８）与主燃区喷口（９）连接；生物质炭经过磨机（２）预处理后，储存在生物质炭粉仓（３）中，在热风（１８０１）的输送下经生物质炭输送管（２２）和再燃区喷口（６）连接；再循环烟气管道１．利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中ＮＯｘ和Ｈｇ的系统，包括生物质炭制备 系统、煤粉制备系统、炉膛燃烧系统、烟气再循环系统和尾部烟气净化系统，炉膛燃烧系统由下到上依次分为主燃区（１２）、再燃区（１３）和燃尽区（１４），其特征在于，煤
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丹丹，亓海明，石嵩，滕跃，殷瞻，刘康，芮斌，卢平，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：84
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