一種煙氣凈化工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煙氣技術領域，具體涉及一種煙氣凈化工藝。
【背景技術】
[0002]煙氣，特別是燃煤煙氣，含有大量的煙塵、硫化物、硝化物和重金屬(特別是汞)。煙氣如不經凈化處理或處理程度不夠，則容易形成浮塵、酸雨和重金屬等污染，嚴重污染環境。各行業中，電力行業是我國大氣污染物排放的大戶，特別是我國以燃煤等化石燃料為原料的火力發電所占比重較大，其排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞和/或二氧化碳的排放均位居全國各行業前列。因此國家各時期頒布的污染物排放標準首先針對的是電力行業。
[0003]目前，國際或國內對于污染物的排放要求越來越嚴格。1980年之前，火電廠執行的《工業“三廢”排放試行標準》(GBJ 4—1973)規定，煙塵排放量按煙囪高度限制，利用高煙囪排放對策除塵效率為80%?90%即可達標。1991年的《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223—1991)規定，煙塵濃度只要達到2000mg/Nm3，甚至只要彡3300mg/Nm3即可達標。1996年的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223—1996)提高了排放標準，將排塵濃度限值提高到200?600mg/Nm3。2003年的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223—2003)進一步提高了排放標準，其規定新建火電機組排塵濃度執行50mg/Nm3標準，二氧化硫排放濃度執行400mg/Nm3。自該規定出臺后，全國開始大規模的上馬脫硫設施。
[0004]除國家標準外，各省市紛紛出臺地方標準，嚴格限制煙氣中污染物的排放，比如北京市地方標準DBl 1/139-2002《鍋爐污染物綜合排放標準》規定，新建燃煤鍋爐排塵濃度執行30mg/Nm3標準，二氧化硫排放濃度執行50mg/Nm3標準。地方標準對煙氣中污染物的限制，要遠遠高于同期的國家標準。
[0005]除此之外，國家標準也有進一步嚴格限制煙氣中污染物排放的趨勢。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》二次征求意見稿已發出，2011年初會頒布執行。根據該意見稿的規定，其進一步嚴格限制了各污染物成分的排放，并新增對氮氧化物排放的限制。同時，“十二五”規劃中也明確氮氧化物總量控制將在全國范圍內實行。自此，沒有煙氣脫硝裝置，則排到大氣的煙氣中氮氧化物會超出國家標準的限制，影響生產的進行。因此在現有煙氣凈化處理裝置中增加氮氧化物凈化裝置，已成行業必然趨勢。
[0006]雖然原煤中汞的含量僅在0.012?33mg/L范圍內，但是由于煤的大量燃燒，全世界每年從燃煤中逸出的汞總量達到3000t以上。美國EPA估計，1999年美國燃煤電廠鍋爐排放的汞約為75t，其中約48t排入了大氣中。大量的汞通過干沉降或濕沉降污染水體，生物反應后形成劇毒的甲基汞(MeHg)，在魚類和其他生物體內富集后又會循環進入人體，對人類造成極大的危害。美國科學協會研究發現，攝入受甲基汞污染的魚類和海鮮會造成一定程度的神經和發育方面的危害。2000年12月，美國EPA宣布開始控制燃煤電廠鍋爐煙氣中汞的排放。
[0007]我國也逐漸加強了對煙氣中汞排放的限制。2010年5月11日，國務院辦公廳下發《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》，其中已有“建設火電機組煙氣脫硫、脫硝、除塵和除汞等多污染物協同控制技術示范工程”的內容。可以預期，國家標準在不久以后就會對煙氣中汞的排放作出嚴格的限制。
[0008]因此，現有的產生燃煤煙氣的企業，特別是燃煤電廠，必須要實現燃煤煙氣除塵、脫硫、脫硝、脫汞和排煙操作。現有的燃煤煙氣凈化處理中，均是采用獨立單元分別實現除塵、脫硫、脫硝、脫汞和排煙操作。其中:
[0009]除塵的工藝主要有干式除塵和濕式除塵工藝。干式除塵的主要代表工藝是過濾工藝或靜電除塵工藝。
[0010]在過濾工藝中，以袋式除塵器最為典型，袋式除塵利用濾袋過濾粉塵。袋式除塵器是一種干式濾塵裝置，它適用于捕集細小、干燥、非纖維性粉塵。濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過濾作用對含塵氣體進行過濾，當含塵氣體進入袋式除塵器時，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來，落入灰斗，含有較細小粉塵的氣體在通過濾料時，粉塵被阻留，使氣體得到凈化。但隨著粉塵在濾料表面的積聚，會使除塵器的阻力過高，導致除塵系統的風量顯著下降。因此，除塵器的阻力達到一定數值后，要及時清灰，同時清灰時不能破壞初層，否則除塵效率會下降，這就導致除塵操作不能連續進行。
[0011]靜電除塵的工作原理是利用高壓電場使煙氣發生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。靜電除塵器的負極由不同斷面形狀的金屬導線制成，叫放電電極，正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵器的性能受粉塵性質、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響。粉塵的比電阻是評價導電性的指標，它對除塵效率有直接的影響。比電阻過低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流，比電阻過高，到達集塵電極的塵粒電荷不易放出，在塵層之間形成電壓梯度會產生局部擊穿和放電現象，這些情況都會造成除塵效率下降，因此靜電除塵器對設備要求比較嚴格。
[0012]濕式除塵俗稱“水除塵”，它是使含塵氣體與液體(水)密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆粒或使顆粒增大的裝置。根據濕式除塵器的凈化機理，可將其大致分成七類:(I)重力噴霧洗滌器，(2)旋風洗滌器，(3)自激噴霧洗滌器，(4)板式洗滌器，(5)填料洗滌器，(6)文丘里洗滌器，(7)機械誘導噴霧洗滌器。在現有工藝中，為節省空間、減少成本等考慮，濕式除塵多與脫硫單元集成一體。
[0013]煙氣脫硫(Flue gas desulfurizat1n，簡稱FGD)，在FGD技術中，按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種方法:以CaCO3 (石灰石)為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3S基礎的鈉法，以NH 3為基礎的氨法，以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法，所占比例在90 %以上。
[0014]脫硫技術按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可分為濕法、干法和半干(半濕)法。
[0015]濕法FGD技術主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑，在反應塔中對煙氣進行洗滌，從而除去煙氣中的硫氧化物。濕法FGD工藝已有50年的歷史，經過不斷地改進和完善后，技術比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%?98% )，機組容量大，煤種適應性強，運行費用較低和副產品易回收等優點。據美國環保局(EPA)的統計資料，全美火電廠采用濕式脫硫裝置中，濕式石灰法占39.6 %，石灰石法占47.4 %，兩法共占87% ;雙堿法占4.1 %，碳酸鈉法占3.1%。世界各國(如德國、日本等)，在大型火電廠中，90%以上采用濕式石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝流程。該法雖然具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。
[0016]干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行，該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點，但存在脫硫效率低，反應速度較慢、設備龐大等問題。
[0017]半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法，以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。
[0018]在脫硫工序中，只有呈酸性的氮氧化物被去除，NO、N2O等非酸性氣體仍存在于煙氣中，而煙氣中的氮氧化物90%以上以NO的形式存在，因此必須對煙氣中的氮氧化物進行進一步的處理。由于NO難溶于水，因此對NO的處理不能用簡單的洗滌法。煙氣脫硝的主要工藝有:氧化法、O3氧化吸收法、ClO2氧化還原法、選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。
[0019]煙氣氧化法脫硝的原理是用氧化劑將NO氧化成NO2,生成的勵2再用水或堿性溶液吸收，從而實現脫硝。
[0020]O3氧化吸收法用O