一種煙氣凈化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煙氣凈化工藝。
【背景技術(shù)】
[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(jīng)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(yán)重污染環(huán)境。各行業(yè)中，電力行業(yè)是我國(guó)大氣污染物排放的大戶，特別是我國(guó)以燃煤等化石燃料為原料的火力發(fā)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(guó)各行業(yè)前列。因此國(guó)家各時(shí)期頒布的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)首先針對(duì)的是電力行業(yè)。
[0003]目前，國(guó)際或國(guó)內(nèi)對(duì)于污染物的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格。1980年之前，火電廠執(zhí)行的《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ 4—1973)規(guī)定，煙塵排放量按煙囪高度限制，利用高煙囪排放對(duì)策除塵效率為80%?90%即可達(dá)標(biāo)。1991年的《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—1991)規(guī)定，煙塵濃度只要達(dá)到2000mg/Nm3，甚至只要彡3300mg/Nm3即可達(dá)標(biāo)。1996年的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—1996)提高了排放標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2003)進(jìn)一步提高了排放標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定新建火電機(jī)組排塵濃度執(zhí)行50mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)，二氧化硫排放濃度執(zhí)行400mg/Nm3。自該規(guī)定出臺(tái)后，全國(guó)開(kāi)始大規(guī)模的上馬脫硫設(shè)施。
[0004]除國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外，各省市紛紛出臺(tái)地方標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格限制煙氣中污染物的排放，比如北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DBl 1/139-2002《鍋爐污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，新建燃煤鍋爐排塵濃度執(zhí)行30mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)，二氧化硫排放濃度執(zhí)行50mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙氣中污染物的限制，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]除此之外，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也有進(jìn)一步嚴(yán)格限制煙氣中污染物排放的趨勢(shì)。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二次征求意見(jiàn)稿已發(fā)出，2011年初會(huì)頒布執(zhí)行。根據(jù)該意見(jiàn)稿的規(guī)定，其進(jìn)一步嚴(yán)格限制了各污染物成分的排放，并新增對(duì)氮氧化物排放的限制。同時(shí)，“十二五”規(guī)劃中也明確氮氧化物總量控制將在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)行。自此，沒(méi)有煙氣脫硝裝置，則排到大氣的煙氣中氮氧化物會(huì)超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限制，影響生產(chǎn)的進(jìn)行。因此在現(xiàn)有煙氣凈化處理裝置中增加氮氧化物凈化裝置，已成行業(yè)必然趨勢(shì)。
[0006]雖然原煤中汞的含量?jī)H在0.012?33mg/L范圍內(nèi)，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(dá)到3000t以上。美國(guó)EPA估計(jì)，1999年美國(guó)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(guò)干沉降或濕沉降污染水體，生物反應(yīng)后形成劇毒的甲基汞(MeHg)，在魚(yú)類和其他生物體內(nèi)富集后又會(huì)循環(huán)進(jìn)入人體，對(duì)人類造成極大的危害。美國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)研究發(fā)現(xiàn)，攝入受甲基汞污染的魚(yú)類和海鮮會(huì)造成一定程度的神經(jīng)和發(fā)育方面的危害。2000年12月，美國(guó)EPA宣布開(kāi)始控制燃煤電廠鍋爐煙氣中汞的排放。
[0007]我國(guó)也逐漸加強(qiáng)了對(duì)煙氣中汞排放的限制。2010年5月11日，國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中已有“建設(shè)火電機(jī)組煙氣脫硫、脫硝、除塵和除汞等多污染物協(xié)同控制技術(shù)示范工程”的內(nèi)容?？梢灶A(yù)期，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在不久以后就會(huì)對(duì)煙氣中汞的排放作出嚴(yán)格的限制。
[0008]因此，現(xiàn)有的產(chǎn)生燃煤煙氣的企業(yè)，特別是燃煤電廠，必須要實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣除塵、脫硫、脫硝、脫汞和排煙操作?，F(xiàn)有的燃煤煙氣凈化處理中，均是采用獨(dú)立單元分別實(shí)現(xiàn)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(guò)濾工藝或靜電除塵工藝。
[0010]在過(guò)濾工藝中，以袋式除塵器最為典型，袋式除塵利用濾袋過(guò)濾粉塵。袋式除塵器是一種干式濾塵裝置，它適用于捕集細(xì)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(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器時(shí)，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來(lái)，落入灰斗，含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過(guò)濾料時(shí)，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(huì)使除塵器的阻力過(guò)高，導(dǎo)致除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此，除塵器的阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰，同時(shí)清灰時(shí)不能破壞初層，否則除塵效率會(huì)下降，這就導(dǎo)致除塵操作不能連續(xù)進(jìn)行。
[0011]靜電除塵的工作原理是利用高壓電場(chǎng)使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場(chǎng)作用下與氣流分離。靜電除塵器的負(fù)極由不同斷面形狀的金屬導(dǎo)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(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。粉塵的比電阻是評(píng)價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo)，它對(duì)除塵效率有直接的影響。比電阻過(guò)低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流，比電阻過(guò)高，到達(dá)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(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象，這些情況都會(huì)造成除塵效率下降，因此靜電除塵器對(duì)設(shè)備要求比較嚴(yán)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(jù)濕式除塵器的凈化機(jī)理，可將其大致分成七類:(I)重力噴霧洗滌器，(2)旋風(fēng)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(jī)械誘導(dǎo)噴霧洗滌器。在現(xiàn)有工藝中，為節(jié)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(jiǎn)稱FGD)，在FGD技術(shù)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(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3S基礎(chǔ)的鈉法，以NH 3為基礎(chǔ)的氨法，以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法。世界上普遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，所占比例在90 %以上。
[0014]脫硫技術(shù)按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過(guò)程中的干濕狀態(tài)又可分為濕法、干法和半干(半濕)法。
[0015]濕法FGD技術(shù)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(yīng)塔中對(duì)煙氣進(jìn)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(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)和完善后，技術(shù)比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%?98% )，機(jī)組容量大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用較低和副產(chǎn)品易回收等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)美國(guó)環(huán)保局(EPA)的統(tǒng)計(jì)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(guó)(如德國(guó)、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(yīng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高及易造成二次污染等問(wèn)題。
[0016]干法FGD技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無(wú)污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過(guò)程中無(wú)明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問(wèn)題。
[0017]半干法FGD技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又有干法無(wú)污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢(shì)而受到人們廣泛的關(guān)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(duì)煙氣中的氮氧化物進(jìn)行進(jìn)一步的處理。由于NO難溶于水，因此對(duì)NO的處理不能用簡(jiǎn)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(lì)2再用水或堿性溶液吸收，從而實(shí)現(xiàn)脫硝。
[0020]O3氧化吸收法用O 3將NO氧化成NO 2，然后用水吸收，該法的生成物順03液體需經(jīng)濃縮處理，而且03需要高電壓制取，初投資及運(yùn)行費(fèi)用高。
[0021](:102氧化還原法是用(:102將勵(lì)氧化成NO2，然后用Na2SOyK溶液將N02還原成N2，該法可以和采用