电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统及方法 【技术领域】
本发明属于环保脱碳技术领域，具体涉及一种适用于电厂燃煤烟气二氧化碳捕集前烟气净化处理的多旁路可调式烟气净化处理装置及其方法。
背景技术
目前，燃煤电厂烟气的碳捕集和封存技术是实现未来温室气体减排目标最有效的技术途径之一。该类技术多采用化学吸收工艺，其中，由于化学吸收工艺中吸收溶剂及电厂燃煤烟气成分的特点，二氧化碳捕集前基本都要设置烟气洗涤系统对烟气进行净化处理，基本除去烟气中的二氧化硫和氮氧化物，减少二氧化碳捕集工艺中溶剂的损耗。
烟气洗涤系统通常包括烟气进口烟道、洗涤塔、烟气出口烟道、洗涤剂循环系统、洗涤剂制备系统。烟气洗涤基本流程如下：烟气经进口烟道由洗涤塔下部引入，洗涤溶剂经洗涤溶剂循环系统由洗涤塔上部引入，烟气与洗涤溶剂在洗涤塔内逆流接触，发生化学反应除去烟气中的二氧化硫和氮氧化物，洗涤后烟气从洗涤塔上部经烟气出口烟道引出，完成洗涤过程，进入二氧化碳捕集工艺的烟气精净化流程，该洗涤过程目的是使经过预处理洗涤塔后的烟气二氧化硫、氮氧化物含量始终维持在设计值附近(小于10‑50毫克/标立方米)，合理减小二氧化碳捕集工艺的烟气精净化负荷，既降低二氧化碳捕集运行成本又保证所得二氧化碳产品的质量。
目前，该烟气洗涤系统的缺点是：当洗涤前烟气流量和二氧化硫和氮氧化物含量在设计范围内经常波动时，循环洗涤溶剂流量、浓度不能即时相应调整，从而不能使洗涤系统经济优化运行；当洗涤前烟气二氧化硫、氮氧化物成分远小于设计值时，循环洗涤剂流量、浓度不能即时相应调整，造成洗涤系统较大运行能耗损失；当洗涤前烟气二氧化硫和氮氧化物含量远大于设计值时，洗涤系统洗涤净化能力不能保证洗涤塔的烟气净化处理效果，从而增大后续烟气精净化工序负荷，恶劣情况下会对其后精净化系统造成严重损失，急剧增加二氧化碳捕集成本，严重时还会迫使二氧化碳捕集装置进行停机保护，使二氧化碳产品不能连续生产。
【发明内容】
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出一种电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统，适用于电厂燃煤烟气二氧化碳捕集前烟气净化处理，设置有多个旁路，并能根据烟气浓度，实时调节旁路的开启和关闭，使烟气净化处理系统能经济优化运行并保证烟气净化处理效果。
本发明的目的是这样实现的，电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统，包括洗涤塔、燃煤烟气进口烟道、烟气出口烟道、洗涤剂循环系统，所述燃煤烟气进口烟道一端连接电厂燃煤烟气系统，另一端与洗涤塔下部的烟气进口连通，所述洗涤剂循环系统包括洗涤剂循环水池和设置于洗涤塔内的洗涤剂喷淋系统，洗涤剂循环水池通过洗涤剂循环泵与洗涤剂喷淋系统的洗涤剂入口连通，所述烟气出口烟道设置洗涤塔上部，用于与燃煤烟气二氧化碳捕集系统连通，所述燃煤烟气进口烟道内设置有烟气流量监测及成分分析装置，所述燃煤烟气二氧化碳捕集前电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统还包括第一控制器以及连通于燃煤烟气进口烟道与烟气出口烟道之间的洗涤塔旁路烟道，所述洗涤塔旁路烟道中设置有第一电动调节阀，所述第一控制器根据烟气流量监测及成分分析装置的输出结果对第一电动调节阀进行控制。
所述燃煤烟气二氧化碳捕集前电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统还包括第二控制器以及燃煤烟气旁路烟道系统，所述燃煤烟气旁路烟道系统包括连通于燃煤烟气进口烟道与电厂燃煤烟气系统之间的燃煤烟气旁路烟道、设置于燃煤烟气旁路烟道内的第二电动阀，所述燃煤烟气旁路烟道上设置有引风机，所述第二控制器根据烟气流量监测及成分分析装置的输出结果对第二电动调节阀和引风机进行控制。
进一步，所述洗涤剂循环系统还包括高浓度洗涤剂存槽和洗涤剂计量泵，所述高浓度洗涤剂存槽通过洗涤剂计量泵与洗涤剂喷淋系统的洗涤剂入口连通，所述燃煤烟气二氧化碳捕集前电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统还包括第三控制器，所述第三控制器根据烟气流量监测及成分分析装置的输出结果对洗涤剂计量泵和洗涤剂循环泵进行实时控制。
本发明还提供一种基于上述电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统的多旁路可调式烟气预处理方法，包括以下步骤：
烟气流量监测及成分分析装置检测燃煤烟气进口烟道内的烟气流量及成分，并将检测结果输出到第一控制器和第二控制器；
当检测结果显示燃煤烟气进口烟道内的烟气中二氧化硫和氮氧化物含量小于第一阈值时，第一控制器控制第一电动调节阀开启，使部分烟气通过洗涤塔旁路烟道直接排往燃煤烟气二氧化碳捕集系统；
当检测结果显示燃煤烟气进口烟道内的烟气中二氧化硫和氮氧化物成分大于第二阈值时，第二控制器控制第二电动调节阀开启，使部分烟气通过燃煤烟气旁路烟道系统直接排回电厂燃煤烟气系统。
进一步，所述第一阈值为预设的小于洗涤塔的设计处理能力的值；
进一步，所述第二阈值为预设的大于洗涤塔的设计处理能力的值；
进一步，还包括如下步骤：
烟气流量监测及成分分析装置还将燃煤烟气进口烟道内的烟气流量及成分检测结果输出到第三控制器；
当检测结果显示燃煤烟气进口烟道内的烟气中二氧化硫和氮氧化物含量在洗涤塔的设计处理能力范围内时，第三控制器根据检测结果，对洗涤剂计量泵和洗涤剂循环泵进行实时控制，以实时调节进入洗涤剂喷淋系统的洗涤剂流量及浓度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：设置有多条旁路，可以根据燃煤烟气进口烟道内的烟气中二氧化硫和氮氧化物含量控制旁路的开启与关闭，当二氧化硫和氮氧化物含量小于洗涤塔的设计处理能力时，开启洗涤塔旁路烟道，使部分烟气通过洗涤塔旁路烟道直接排往燃煤烟气二氧化碳捕集系统，可降低烟气净化处理的成本，当二氧化硫和氮氧化物含量大于洗涤塔的设计处理能力时，为保证烟气净化处理效果，防止增大后续烟气精净化工序负荷和精净化系统损坏，保证二氧化碳产品的连续生产，开启燃煤烟气旁路烟道系统，使部分烟气通过燃煤烟气旁路烟道系统直接排回电厂燃煤烟气系统；进一步，当检测结果显示燃煤烟气进口烟道内的烟气中二氧化硫和氮氧化物含量在小于洗涤塔的设计处理能力范围内时，实时调节进入洗涤剂喷淋系统的洗涤剂流量及浓度，使经过洗涤塔后的烟气二氧化硫、氮氧化物含量始终维持在设计值附近，进一步优化烟气净化处理系统本身的运行成本。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
图1为电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统的结构示意图。
【具体实施方式】
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
参见图1，本实施例的电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统，包括洗涤塔8、燃煤烟气进口烟道13、烟气出口烟道14和洗涤剂循环系统，所述燃煤烟气进口烟道13一端连接电厂燃煤烟气系统的出口，另一端与洗涤塔8下部的烟气进口连通，所述洗涤剂循环系统包括洗涤剂循环水池9和设置于洗涤塔内的洗涤剂喷淋系统，洗涤剂循环水池9通过洗涤剂循环泵10与洗涤剂喷淋系统的洗涤剂入口连通，所述烟气出口烟道14设置于洗涤塔8上部，用于与燃煤烟气二氧化碳捕集系统连通，所述燃煤烟气进口烟道13内设置有烟气流量监测及成分分析装置1，所述燃煤烟气二氧化碳捕集前电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统还包括第一控制器3以及连通于燃煤烟气进口烟道13与烟气出口烟道14之间的洗涤塔旁路烟道5，所述洗涤塔旁路烟道5中设置有第一电动调节阀15，所述第一控制器3根据烟气流量监测及成分分析装置1的输出结果对第一电动调节阀15进行控制。
所述燃煤烟气二氧化碳捕集前电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统还包括第二控制器2以及燃煤烟气旁路烟道系统，所述燃煤烟气旁路烟道系统包括连通于燃煤烟气进口烟道13与电厂燃煤烟气系统之间的燃煤烟气旁路烟道6、设置于燃煤烟气旁路烟道6内的第二电动阀16，由于通常烟气预处理系统据电厂燃煤烟气系统距离较远，因此在燃煤烟气旁路烟道6上设置引风机7，所述引风机7用以增加排回电厂燃煤烟气系统的烟气的压力，所述第二控制器2根据烟气流量监测及成分分析装置1的输出结果对第二电动调节阀16和引风机7进行控制。
所述洗涤剂循环系统还包括高浓度洗涤剂存槽12和洗涤剂计量泵11，所述高浓度洗涤剂存槽12通过洗涤剂计量泵11与洗涤剂喷淋系统的洗涤剂入口连通，所述燃煤烟气二氧化碳捕集前电厂碳捕集多旁路可调式烟气预处理系统还包括第三控制器4，所述第三控制器4根据烟气流量监测及成分分析装置1的输出结果对洗涤剂计量泵10和洗涤剂循环泵11进行实时控制。
本实施例的多旁路可调式烟气预处理方法，包括以下步骤：
烟气流量监测及成分分析装置1检测燃煤烟气进口烟道13内的烟气流量及成分，并将检测结果输出到第一控制器2、第二控制器3以及第三控制器4；
当检测结果显示燃煤烟气进口烟13道内的烟气中二氧化硫和氮氧化物含量小于第一阈值时，第一控制器2控制第一电动调节阀15开启，使部分烟气通过洗涤塔旁路烟道5直接排往燃煤烟气二氧化碳捕集系统；所述第一阈值为预设的远小于洗涤塔的设计处理能力的值。
当检测结果显示燃煤烟气进口烟道13内的烟气中二氧化硫和氮氧化物成分大于第二阈值时，第二控制器3控制第二电动调节阀16开启，使部分烟气通过燃煤烟气旁路烟道系统直接排回电厂燃煤烟气系统；所述第二阈值为预设的远大于洗涤塔的设计处理能力的值；
当检测结果显示燃煤烟气进口烟道13内的烟气中二氧化硫和氮氧化物含量在洗涤塔的设计处理能力范围内时，第三控制器4根据检测结果，对洗涤剂计量泵11和洗涤剂循环泵10进行实时控制，以实时调节进入洗涤剂喷淋系统的洗涤剂流量及浓度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。