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，嚴重污染環(huán)境。各行業(yè)中，電力行業(yè)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(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各行業(yè)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(yè)。
[0003]目前，國際或國內(nèi)對于污染物的排放要求越來越嚴格。1980年之前，火電廠執(zhí)行的《工業(yè)“三廢”排放試行標準》(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(guī)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(guī)定新建火電機組排塵濃度執(zhí)行50mg/Nm3標準，二氧化硫排放濃度執(zhí)行400mg/Nm3。自該規(guī)定出臺后，全國開始大規(guī)模的上馬脫硫設(shè)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DB11/139-2002《鍋爐污染物綜合排放標準》規(guī)定，新建燃煤鍋爐排塵濃度執(zhí)行30mg/Nm3標準，二氧化硫排放濃度執(zhí)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(fā)出，2011年初會頒布執(zhí)行。根據(jù)該意見稿的規(guī)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(guī)劃中也明確氮氧化物總量控制將在全國范圍內(nèi)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(chǎn)的進行。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。
[0006]雖然原煤中汞的含量僅在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(yīng)后形成劇毒的甲基汞(MeHg)，在魚類和其他生物體內(nèi)富集后又會循環(huán)進入人體，對人類造成極大的危害。美國科學(xué)協(xié)會研究發(fā)現(xiàn)，攝入受甲基汞污染的魚類和海鮮會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(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》，其中已有“建設(shè)火電機組煙氣脫硫、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(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，均是采用獨立單元分別實現(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(dǎo)致除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此，除塵器的阻力達到一定數(shù)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(dǎo)致除塵操作不能連續(xù)進行。
[0011]靜電除塵的工作原理是利用高壓電場使煙氣發(fā)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(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因素的影響。粉塵的比電阻是評價導(dǎo)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(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象，這些情況都會造成除塵效率下降，因此靜電除塵器對設(shè)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?；蚴诡w粒增大的裝置。根據(jù)濕式除塵器的凈化機理，可將其大致分成七類:(1)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CaC03 (石灰石)為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以他#03為基礎(chǔ)的鈉法，以順3為基礎(chǔ)的氨法，以有機堿為基礎(chǔ)的有機堿法。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(CaC03)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2C03)等漿液作洗滌劑，在反應(yīng)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(jīng)過不斷地改進和完善后，技術(shù)比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%?98% )，機組容量大，煤種適應(yīng)性強，運行費用較低和副產(chǎn)品易回收等優(yōu)點。據(jù)美國環(huán)保局(EPA)的統(tǒng)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(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)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(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進行，該法具有無污水廢酸排出、設(shè)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(yōu)點，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。
[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，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢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，N