[发明专利]整合的干和湿烟道气清洁方法和系统

说明书

发明背景

(1)发明领域

本发明通常涉及一种系统，其用于从化石燃料燃烧的燃烧 器的烟道气中除去硫氧化物、其它酸性气体、微粒和汞。特别地，本 发明涉及一种整合的干/湿烟道气清洁系统。

(2)相关领域说明

化石燃料燃烧的燃烧器等会产生大量的硫氧化物和其它 酸性气体。硫氧化物通过烟道气从燃烧器排放到大气中。燃烧过程将 煤中自然存在的硫转化为气态二氧化硫(SO₂，一种标准的污染物和酸 雨的前体)，并通过三氧化硫(SO₃，PM2.5的前体并引起可见的排放) 冷凝而形成硫酸雾。PM2.5指的是2.5微米或更小尺寸的微粒物质。 由于细小微粒对于人的健康和环境的危害，因此它们引起关注。还会 产生其它不期望的酸性气体污染物例如氯化氢(HCl)和氟化氢(HF)。

清洁的和合乎环境要求的发电和废物焚化需要经济的空 气污染控制系统。空气污染控制系统有时候是复杂的，并典型地由用 于除去微粒、酸性化合物、有机物质、重金属的阶段，以及处理这些 过程的副产物组成。

两种目前用来除去烟道气中的硫氧化物的方法类型是湿 烟道气脱硫(WFGD)和干烟道气脱硫(DFGD)。在WFGD中，烟道气进 入大的容器例如喷雾塔或吸收器中，其通常被称为湿涤气器，在这里 将它用水性浆体进行喷雾，该浆体例如是水和至少部分不溶物质(例 如碱性物质例如石灰、石灰石等)的混合物。浆体中的钙与SO₂反应 来形成亚硫酸钙或硫酸钙。将亚硫酸钙和/或硫酸钙通过不同的手段脱 水来产生固体副产物。当副产物主要是亚硫酸钙时，其通常与飞灰和 固定石灰进行混合并进行垃圾填埋处理。可选择的，可以通过将压缩 空气注入到湿涤气器中来从WFGD废产物中产生可销售的石膏。

在DFGD中，将水浆体(例如水与生石灰混合来形成氢氧 化钙或者类似物)引入到喷雾干燥器塔中。将浆体喷雾并注入到烟道 气中，在这里当它们在容器中蒸发时，小滴与SO₂发生反应。将所形 成的干废产物收集在喷雾干燥器底部和除微粒装置例如静电沉淀器 (ESP)或者袋式过滤器中。典型地，收集除微粒装置中的干废产物并通 过垃圾填埋进行处理。

由于使用昂贵的耐腐蚀材料和大量的试剂和副产物处理 系统，因此WFGD典型地具有高的投资成本。WFGD系统典型地产 生液体清洗物流(purge stream)，其必须在废弃之前进行处理，并且可 能产生三氧化硫(SO₃)酸雾排放，这是一种产生令人厌恶的可见排放的 污染物，并且是PM2.5的前体。使用现有的WFGD工艺，必须通过 昂贵的装置例如湿静电沉淀器(WESP)或者碱注入来消除SO₃雾。可以 采用可替代的脱硫方法例如氨水洗涤，但是其通常与现有的湿法和干 法相比不具有经济上的竞争性。

DFGD可能需要高成本的运转，这是因为昂贵的石灰试剂 的相对低效率的使用以及会产生固体废弃物处理问题。现有的干燥脱 硫方法通常不能减轻问题例如低的硫氧化物除去百分比和差的试剂 利用率。通常，喷雾干燥对于运行条件是敏感的，这使得难以取得最 大的结果。根据存在的氧化物的量，必须将温度精确调整来产生期望 的反应。因为该温度必须保持在窄的范围内，因此加工性能典型地降 低了。但是，DFGD系统具有高的SO₃除去效率的优点，因此避免了 上述的与酸雾排放有关的问题。

发明概述

本发明的一方面是一种用于除去烟道气中的硫氧化物、其 它酸性气体和微粒的方法。该方法包括下面的步骤：在喷雾干燥器中 利用浆体来处理烟道气，该浆体由水、碱性试剂和来自湿涤气器的清 洗物流(purge stream)形成，其中从烟道气中除去一部分的酸性气体， 并且产生干燥副产物，和蒸发所述的清洗物流；过滤烟道气来除去飞 灰和至少一部分所述的干燥副产物，并导致酸性气体进一步减少；在 湿涤气器中湿洗涤从所述的喷雾干燥器中出来的烟道气，作为净化步 骤用于除去酸性气体和微粒；加入石灰或者石灰石试剂到所述的湿涤 气器，其中所述的石灰或者石灰石试剂与所述的湿涤气器中所存在的 至少一部分剩余的酸性气体进行反应，来产生湿涤气器副产物；将清 洗物流从湿涤气器排放到喷雾干燥器；和从湿涤气器副产物中产生石 膏。