[发明专利]锅炉烟气脱硫脱硝除汞以及资源化利用的综合治理方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉烟气治理技术，具体涉及一种锅炉烟气脱硫脱硝除汞以及资源化利用的综合治理方法。

背景技术

随着人类能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力不断加大。由于来源丰富且价格低廉，目前煤仍然是发电燃料的首选。因此，以一种保护人类健康和生态系统的方式来使用这种能源非常重要。如果使煤的燃烧能够满足当前和今后越来越严格的环保法规，一方面需要发展新的、更经济的清洁煤制造技术，另一方面还需要开发高效的大气污染控制技术。

有关烟气的净化研究最早始于1927年，英国为了保护伦敦高层建筑，在泰吾士河岸的巴特富安和班支赛德两电厂(共120MW)建设了石灰石烟气脱硫工艺系统(Flue Gas Desulfurization，简称FGD)。迄今为止，FGD发展了三代技术：第一代，起始于20世纪70年代，首先在美国和日本使用，包括石灰基流质、钠基溶液、石灰石基流质、碱性飞灰基流质、双碱(石灰和钠)、镁基流质、Wellman-Lord等流程，该装置初始投资不高，但运行维护费高，系统可靠性差，结垢和材料失效是最大问题；20世纪80年代初，为了克服第一代工艺的结垢和材料问题，开发了干法喷射吸收技术，第二代FGD工艺在运行维护费用和系统可靠性方面都有所提高，然而因其存在设备庞大、投资高昂、效率偏低、操作技术要求高等问题，FGD技术仍然占主流，主要是石灰基、石灰石基的湿法洗涤技术；第三代FGD工艺改进了炉膛和烟道喷射工艺，开发了LIFAC和流化床技术，基本解决了结垢问题，进一步提高了工艺可靠性，投资和运行费用大幅度降低。第三代FGD工艺特点较为突出：(1)在火电厂得到长期应用；(2)脱硫效率和吸收利用率高(有的机组在Ca/S接近于1时，脱硫率超过90％)；(3)适用性强。随着烟气净化技术的发展，人们改变了对湿法工艺效率低、运行费用高的偏见。

如上所述，脱除烟气中SO₂的最常见和有效的方法是用石灰石浆作洗涤液的FGD烟气脱硫技术，其SO₂脱除率超过95％。此外，对于烟气中氮氧化物(NO_x)现有许多处理技术，如选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、湿式洗涤、电子束照射和吸附等，其中SCR和SNCR是用于除去NO_x最有效的商业化技术。SCR脱硝效率很高，达到80％-90％，但处理费用较高，而且烟气中的灰尘、硫、氯化物会导致催化剂中毒。烟气中Hg的脱除主要通过吸附、氧化脱除、注入HgCl₂等方式处理，由于单独操作，能源浪费较大。

近年来，国内外锅炉烟气净化技术的相关研究大多集中在能够进行多种污染物控制的湿式高级催化氧化一体化工艺及装置。如：CN103406020公开了用于烟气脱硫脱硝的添加剂及一种烟气脱硫脱硝的方法，使用钙基吸收和四价铈化合物作添加剂，其脱污效率虽高但易堵塞设备，且会造成二次污染；CN1843574公开了一种液相脱硫脱硝净化方法及装置，通过氧化剂亚氯酸钠与添加剂搭配使用，将S、N等氧化物氧化后用氨水吸收成盐，脱硫脱硝效率较高，同时产物资源化，但氧化剂消耗量大，成本过高；CN102258936公开了一种多污染物控制技术中汞回收的装置及方法，在脱硫脱硝预处理的基础上，能高效脱汞，但过程繁琐，运营费用高；CN102658021公开了一种高级氧化催化脱硫脱硝一体化工艺以及装置，在脱污的同时得到资源化产物，但过程繁琐，操作复杂；CN103041698公开了一种烟气电催化-吸附脱硫脱硝除尘除重金属一体化装置，将吸附剂与电催化过程结合起来，脱污效率高，但同时运营费用也过高；CN103657368公开了一种同时脱硫脱硝脱汞的干法烟气净化方法及装置，主要是使用吸附剂吸附，工艺简洁，但成本高，易二次污染；CN103505997公开了一种烟气多污染物高效协同净化方法及其应用，将烟气分流并氧化吸收，脱污效率高，但氧化剂过于昂贵；CN103585869公开了一种碱吸收液可循环利用的烟气净化方法，臭氧氧化污染物后使用碱液吸收，是一种循环工艺，没有二次污染，但脱污效率有待提高；CN101879404公开了一种资源化的烟气脱硫脱硝方法，脱硫后再用臭氧氧化脱氮，最后统一结晶处理，该方法引入的杂质离子过多，资源化产物纯度难以保证。

烟气净化处理工艺主要有五项评价指标(脱污率、液气比、阻损率、后处理和成本)，这些指标相互制约，然而，现有的技术大都存在阻损、后处理和成本的瓶颈。显然需要开发更先进的技术，既要有高的脱污率、合适的气液比、低的阻损率，又能够后处理简单、成本低廉。

发明内容