[发明专利]联合脱除多种污染物的湿式氨法烟气净化工艺及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电站的烟气净化处理技术，具体地指一种联合脱除多种污染物的湿式氨法烟气净化工艺及其系统。

背景技术

煤是中国目前及今后相当长一段时期内电站燃料的主体。煤粉燃烧在提供必需的热源和电力资源的同时，会带来严重的可吸入颗粒物(空气动力学直径小于10μm的颗粒物，简称PM₁₀)、二氧化硫SO₂和氮氧化物NO_x污染。据统计：2005年我国燃煤电站排放可吸入颗粒物PM₁₀的总量占发电用煤量的1.2～1.5％，约为6.34～7.92万吨；同年，燃煤电站排放二氧化硫SO₂的总量高达2549万吨。2002年我国燃煤电站排放的氮氧化物NO_x总量约为520万吨。这些污染物对环境和人体健康造成了严重的危害：可吸入颗粒物PM₁₀由于其具有较大的比表面积，富集了大量的有毒重金属和有机物，并且能在空气中长时间停留，可引发大气能见度降低、城市空气质量下降、气温降低、植物生长缓慢等一系列环境问题，同时可对人体的呼吸系统、心血管系统、生殖系统和神经系统造成广泛的损害。二氧化硫SO₂排放所造成的酸雨给我国生态环境和工农业生产带来了巨大的损失，当前我国的酸雨区域已经接近国土面积的40％。氮氧化物NO_x主要由约占总量95％的一氧化氮NO和约占总量5％的二氧化氮NO₂组成，它们对人体的毒性很大，也损害植物，形成光化学烟雾等。鉴于上述污染物的巨大排放量及其严重危害，从根本上控制其排放迫在眉睫。

目前，用于燃煤电站的烟气净化技术，如烟气除尘、烟气脱硫和烟气脱硝等大都是单独进行技术开发，形成各自的技术体系和工艺流程。国内外燃煤电厂为了达到环保排放的要求，除去烟气中的SO₂、NO_x和粉尘，绝大多数采用至少两套以上独立的除尘系统、脱硫系统或脱硝系统。

对于烟气中可吸入颗粒物的脱除技术，传统的除尘设备如静电除尘器对大颗粒有很高的收集效率，可以达到99％以上，但对数目众多的小颗粒的收集效率却很低，特别是对亚微米颗粒(空气动力学直径小于1.0μm的颗粒物)的收集效率会显著降低，导致大量飞灰颗粒直接排入大气中。对于可吸入颗粒物PM₁₀的脱除技术，其主导思想是通过对颗粒物施加外力场如温度场、电场和磁场等，使小颗粒团聚或凝结成大颗粒，便于后续的除尘设备脱除。此外，还有利用相变凝结或添加团聚剂来促进可吸入颗粒物PM₁₀团聚的技术。例如，公开号为CN1663668A和CN1872423A的中国发明专利申请公开说明书分别介绍了一种非能动翅片管可吸入颗粒物脱除塔和一种微细颗粒物热泳式旋风分离器，两者均是利用热泳技术来促进小颗粒团聚，其主要特点是利用烟气与烟道管壁的温度差形成热泳段，促使颗粒向低温管壁移动，达到小颗粒团聚的目的。但它们均需要在烟道管壁设置水冷装置，其工艺装置复杂，而且依靠单一的热泳技术，对烟气的流速以及管道的尺寸等都有严格的要求，其对小颗粒的团聚效率并不高。公开号为CN1562444A的中国发明专利申请公开说明书提出了一种燃煤超细颗粒物团聚促进方法及其装置，采用在除尘器前的烟道内喷入团聚剂的方法来促进小颗粒团聚为大颗粒，其优点是结构相对简单、成本较低、占地面积较小，但其对小颗粒的团聚效率也不高，仅有35％左右。

对于烟气脱硝技术而言，传统的方法主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，SCR法虽然可以实现很高的脱硝效率，满足严格的烟气排放标准，但其工艺和设备系统复杂，且需要特殊的催化剂，整个系统投资与运行成本偏高。SNCR法虽然工艺和设备系统简单，投资和运行成本较低，但其脱硝效率不高，有时很难达到国家排放标准的要求。

对于烟气脱硫技术而言，传统的方法主要有石灰石一石膏法、海水脱硫法、循环流化床干式烟气脱硫法和湿式氨法烟气脱硫法等等。石灰石一石膏法和海水脱硫法存在占地面积大、系统复杂、能耗和运行成本高的缺陷。循环流化床干式烟气脱硫法虽然系统简单、占地面积小、运行成本低，但其对脱硫剂的质量要求较高，且脱硫副产品亚硫酸钙很难综合利用。湿式氨法脱硫技术具有占地面积小、投资和运行费用低、脱硫副产品为有价值的化学原料和农作物化肥等优点，但其脱硝效率很低。