专利名称：一种燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法及专用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化技术，该 技术是应用于燃煤火力发电厂尾气污染物一体化控制过程的技术，适合于 现有、新建大中小机组的污染物一体化控制及其资源化技术改造、建设工 程。
背景技术：
我国是以煤为主要能源的能源结构的国家，并将随着国民经济的增长 而持续增加，煤炭的大量燃用产生大量的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、 汞及其它重金属等污染物，严重影响我国国民经济的可持续发展，并且使 我国政府面临很大的国际环保压力。为实现我国国民经济的可持续发展， 改善我国的环境状况和人民的生存环境，降低燃煤污染物排放己经成为迫 在眉睫的任务。我国在燃煤电站烟气脱硫、脱硝方面，已有单元技术及工 程应用，而一体化控制技术与工程应用的研究尚处于起步阶段，现仅仅限 于机理方面研究。目前我国燃煤电站尚没有采用烟气污染物一体化控制装 置，也不掌握大型烟气污染物一体化控制装置的设计、制造的技术。烟气污染物一体化控制在西方发达国家的燃煤发电机组上同样处于实 验与示范研究阶段。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有污染物一体化控制效率高，不产生二次污染，且适用温度范围宽，回收的二氧化碳应用广泛，适用性更强，应 用范围更广的烟气污染物一体化控制技术。本发明涉及的技术是一种烟气污染物一体化控制的方法，该技术的基 本原理基于合成氨和碳酸氢氨生产技术。具体地，本发明提供了一种燃煤 电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法，所述燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气中含有浓度为1~18%二氧化碳，100~5000ppmSO2，3 30u g/Nm3Hg 以及Pm2.5，其特征在于一一将燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气进行预除尘处理，除去烟尘中99%以上的尘粒；——将氨基物质溶液喷入上述预除尘后的烟气中，以铵盐的形式吸收吸附煤燃烧中产生的污染物S02、 C02、 Hg， Pm2.5，减排烟气中100% S02， 20 95%的二氧化碳，10 80。/。的Hg， 10~70%的Pm2.5，反应温度在10 70 °C，氨的加入量为与烟气中二氧化碳的摩尔比0.3~3.0;——将上述吸收吸附污染物后的铵盐，在高温压力下分离净化出高纯 度的二氧化碳气，温度范围为30 200。C，压力范围为5 100atm;——将上述经过吸收吸附处理过后的烟气进行除雾处理，排放的干净 烟气中，粉尘浓度《40mg/Nm3，氨的逃逸率为《15mg/Nm3。本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法中，所述氨 基物质最好选用浓度为3 28%氨水或者尿素溶液。本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法中，所述高 纯度的二氧化碳气，不含重金属、粉尘等杂质，可以进一步用于工业、化工 业、食品加工、或者采油业驱油。 本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法中，所述预 除尘可以为静电除尘或者布袋除尘。本发明还提供了一种专门用于上述燃煤电站烟气污染物一体化控制及 其资源化方法的系统，其特征在于该系统由锅炉(1)、预除尘装置(2)、吸收主塔(3)、吸收副塔(4)、清洗塔(5)，除雾器(6)、多功能分离装 置(7)、氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)、清水储存装置(11)、 二氧化碳回收装置(12)、综合处理装置(13)、原氨基物质储存装置(14) 构成；锅炉(1)，预除尘装置(2)，吸收主塔(3)，吸收副塔(4)，清洗 塔(5)，除雾器(6)顺序连接；原氨基物质储存装置(14)与氨基物质循 环装置I (8)相连；清水储存装置(11)，清洗塔(5)，氨基物质循环装 置I (8)顺序连接；氨基物质循环装置I (8)，氨基物质循环装置II (9)， 吸收主塔(3)，氨基物质循环装置III (10)，吸收副塔(4)，多功能分离装 置(7)，氨基物质循环装置I (8)循环连接；多功能分离装置(7)分别 与二氧化碳回收装置(12)、综合处理装置(13)连接。本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系统中，所述吸收 主塔(3)，吸收副塔(4)，清洗塔(5)，均为填料式液气两相吸收塔。本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系统中，所述多功 能分离装置(7)为压力高温热分离装置，包括热分离反应器和气体分馏反 应器，工作温度范围为30-200°C，压力范围为5~80atm。本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系统中，所述二氧 化碳回收装置(12)为二氧化碳气体循环压縮装置。本发明燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系统中，所述吸收
主塔(3)、吸收副塔(4)、清洗塔(5)，除雾器(6)、多功能分离装置(7)、 氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)、清水储存装置(11)、 二氧 化碳回收装置(12)、综合处理装置(13)、原氨基物质储存装置(14)均 为高强度防酸碱腐蚀装置。 本发明具有下述优点(1) 污染物一体化控制效率高；(2) 适应温度范围宽；(3) 吸收剂严格按照等量反应摩尔比加入，反应吸附完全程度高，不 存在氨基物质过量问题；(4) 经分离回收的氨继续循环吸收吸附污染物；经分离回收的二氧化 碳用于工业、化工业、食品加工、采油业驱油等；(5) 还原剂严格按照等量反应摩尔比加入，反应完全程度高，回收液 经过分离回收、综合处理，无二次污染物产生。总之，本发明系统简单、操作稳定性好、吸收剂适应性强、污染物一 体化控制效率高，可达到卯％以上。初投资及运行费用低，占地面积小于 烟气单元污染物控制罗列。不论从生产能力方面，还是从工艺流程，生产 设备的种类和数量方面都具有明显的技术优势，因此具有更为广泛的应用 刖景。
图1为本发明设备连接示意；图中(1)锅炉，(2)预除尘装置，(3) 吸收主塔，(4)吸收副塔，(5)清洗塔，(6)除雾器，(7)多功能分离装 置，(8)氨基物质循环装置I、 (9)氨基物质循环装置II、 (10)氨基物质
循环装置III， (11)清水储存装置，(12) 二氧化碳回收装置，(13)综合处理装置，(14)原氨基物质储存装置。
具体实施例方式燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法的基本过程如下1) 燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气中含有浓度为1~18%二氧化碳，100 5000ppmSO2， 3 30y g/Nm3Hg以及Pm2.5;2) 经过预除尘的烟气进入综合吸收系统，包括二个吸收污染物的主、 副吸收塔；3) 氨基物质溶液在主、副吸收塔中均匀喷淋吸收吸附烟气中的污染物;4) 被吸收了污染物的烟气经过清洗除氨、除雾后被排放到大气中；5) 吸收了二氧化碳的吸收液在多功能分离装置(7)中分离，二氧化 碳被回收资源化，氨被回收循环使用。采用附图1所示的设备连接，具体流程叙述如下氨基物质由氨基物 质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)喷淋到进入主副吸收塔(3)、 (4) 吸收经过预除尘的烟气中的污染物后，进入多功能分离装置(7)经过分离 后氨进入氨基物质循环装置III (10);清水在清洗塔中洗涤未反应的氨、粉尘等进入氨基物质循环装置III (10);浓氨水由原氨基物质储存装置(14)补充到氨基物质循环装置in (io)继续循环。在多功能分离装置(7)中经过分离二氧化碳回收至二氧化碳回收装置(12)，被排出的废液在综合处理 装置(13)进行无害化处理；烟气经过吸收主塔(3)、吸收副塔(4)污染 物被吸收吸附，经过清洗塔(5)未吸收吸附污染物的氨被清水吸收，再经 过除雾器(6)后干净的烟气进入烟囱后排放到大气中。
实施例1某燃煤电站锅炉排放烟气17万立方米/小时，烟气中含有1 18%二氧化 碳，100~5000ppmSO2, 3 30 P g/Nm3Hg以及Pm2.5。在综合吸收装置中使 用15%的氨水溶液做吸收剂，氨与二氧化碳摩尔比为1.6。具体流程为氨水溶液由氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)喷淋到进入 综合吸收系统的主副吸收塔(3)、 (4)吸收经过预除尘的烟气中的污染物后，进入多功能分离装置(7)经过分离后氨进入氨基物质循环装置m (10);清水在清洗塔中洗涤为反应的氨、粉尘等进入氨基物质循环装置III (10);浓氨水由原氨基物质储存装置(14)补充到氨基物质循环装置ni (io)继续循环。在多功能分离装置(7)中经过分离二氧化碳回收至二氧化碳回收装置(12)，被排出的废液在综合处理装置(13)进行无害化处理；烟气经过吸收主塔(3)、吸收副塔(4)污染物被吸收吸附，经过清洗塔(5)未 吸收吸附污染物的氨被清水吸收，再经过除雾器(6)后干净的烟气进入烟 囱后排放到大气中。该系统的设计污染物减排效率为95%S02， 80%二氧 化碳，50。/。的Hg， 50。/。的Pm2.5，烟气中粉尘浓度《40mg/Nm3，氨的逃逸 率为《15mg/Nm3。 实施例2某燃煤电站锅炉排放烟气48.5万立方米/小时，烟气中含有1~18%二氧 化碳，100 5000ppmSO2， 3 30 P g/Nm3Hg以及Pm2.5。在三塔吸收装置中 使用15%的尿素溶液做吸收剂，尿素与二氧化碳摩尔比为1.0。具体流程为尿素溶液由氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)喷淋到进入 综合吸收系统的主副吸收塔(3)、 (4)吸收经过预除尘的烟气中的污染物
后，进入多功能分离装置(7)经过分离后氨进入氨基物质循环装置ni (10); 清水在清洗塔中洗涤为反应的氨、粉尘等进入氨基物质循环装置m (10);浓氨水由原氨基物质储存装置(14)补充到氨基物质循环装置III (10)继续循环。在多功能分离装置(7)中经过分离二氧化碳回收至二氧化碳回收装置(12)，被排出的废液在综合处理装置(13)进行无害化处理；烟气经过吸收主塔(3)、吸收副塔(4)污染物被吸收吸附，经过清洗塔(5)未 吸收吸附污染物的氨被清水吸收，再经过除雾器(6)后干净的烟气进入烟 囱后排放到大气中。该系统的设计污染物减排效率为95%S02， 90%二氧 化碳，60。/。的Hg， 60。/。的Pm2.5，烟气中粉尘浓度《40mg/Nm3，氨的逃逸 率为《15mg/Nm3。 实施例3某燃煤电站锅炉排放烟气30.5万立方米/小时，烟气中二氧化碳含量 14%，在三塔吸收装置中使用15%的氨水溶液做吸收剂，氨与二氧化碳摩 尔比为1.5。具体流程为氨水溶液由氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)喷淋到进入 二氧化碳吸收系统的主副吸收塔(3)、 (4)吸收经过预除尘的烟气中的二 氧化碳后，进入多功能分离装置(7)经过分离后氨进入氨基物质循环装置 III (10);清水在清洗塔中洗涤为反应的氨、粉尘等进入氨基物质循环装置 III (10);浓氨水由原氨基物质储存装置(14)补充到氨基物质循环装置III (10)继续循环。在多功能分离装置(7)中经过分离二氧化碳回收至二氧 化碳回收装置(12)，被排出的废液在综合处理装置(13)进行无害化处理; 烟气经过吸收主塔(3)、吸收副塔(4) 二氧化碳被吸收，经过清洗塔(5) 未吸收二氧化碳的氨被清水吸收，再经过除雾器(6)后干净的烟气进入烟 囱后排放到大气中。该系统的设计污染物减排效率为95%S02， 75%二氧化碳，60。/。的Hg， 60。/。的Pm2.5，烟气中粉尘浓度《40mg/Nm3，氨的逃逸 率为《15mg/Nm3。 实施例4某燃煤电站锅炉排放烟气30万立方米/小时，烟气中二氧化碳含量 14%，在三塔吸收装置中使用10%的尿素溶液做吸收剂，尿素与二氧化碳 摩尔比为0.75。具体流程为尿素溶液由氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)喷淋到进入 二氧化碳吸收系统的主副吸收塔(3)、 (4)吸收经过预除尘的烟气中的二 氧化碳后，进入多功能分离装置(7)经过分离后氨进入氨基物质循环装置 III (10);清水在清洗塔中洗涤为反应的氨、粉尘等进入氨基物质循环装置 III (10);浓氨水由原氨基物质储存装置(14)补充到氨基物质循环装置III (10)继续循环。在多功能分离装置(7)中经过分离二氧化碳回收至二氧 化碳回收装置(12)，被排出的废液在综合处理装置03)进行无害化处理; 烟气经过吸收主塔(3)、吸收副塔(4) 二氧化碳被吸收，经过清洗塔(5) 未吸收二氧化碳的氨被清水吸收，再经过除雾器(6)后干净的烟气进入烟 囱后排放到大气中。该系统的设计污染物减排效率为95%S02， 75% %二 氧化碳，60。/。的Hg， 60。/。的Pm2.5，烟气中粉尘浓度《40mg/Nm3，氨的逃 逸率为《15mg/Nm3。
权利要求
1、一种燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法，所述燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气中含有浓度为1～18％二氧化碳，100～5000ppmSO2，3～30μg/Nm3Hg以及Pm2.5，其特征在于——将燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气进行预除尘处理，除去烟尘中99％以上的尘粒；——将氨基物质溶液喷入上述预除尘后的烟气中，以铵盐的形式吸收吸附煤燃烧中产生的污染物SO2、CO2、Hg，Pm2.5，减排烟气中100％SO2，20～95％的二氧化碳，10～80％的Hg，10～70％的Pm2.5，反应温度在10～70℃，氨的加入量为与烟气中二氧化碳的摩尔比0.3～3.0；——将上述吸收吸附污染物后的铵盐，在高温压力下分离净化出高纯度的二氧化碳气，温度范围为30～200℃，压力范围为5～100atm；——将上述经过吸收吸附处理过后的烟气进行除雾处理，排放的干净烟气中，粉尘浓度≤40mg/Nm3，氨的逃逸率为≤15mg/Nm3。
2、 按照权利要求1所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的 方法，其特征在于所述氨基物质是浓度为3~28%氨水或者尿素溶液。
3、 按照权利要求1所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的 方法，其特征在于所述高纯度的二氧化碳气进一步用于工业、化工业、 食品加工、或者采油业驱油。
4、 按照权利要求1所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的 方法，其特征在于所述预除尘为静电除尘或者布袋除尘。
5、 一种专门用于权利要求1 4之一所述方法的燃煤电站烟气污染物 一体化控制及其资源化系统，其特征在于该系统由锅炉(1)、预除尘装置(2)、吸收主塔(3)、吸收副塔(4)、清洗塔(5)，除雾器(6)、多功 能分离装置(7)、氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)、清水储存 装置(11)、 二氧化碳回收装置(12)、综合处理装置(13)、原氨基物质储 存装置(14)构成；锅炉(1)，预除尘装置(2)，吸收主塔(3)，吸收副 塔(4)，清洗塔(5)，除雾器(6)顺序连接；原氨基物质储存装置(14) 与氨基物质循环装置I (8)相连；清水储存装置(11)，清洗塔(5)，氨基物质循环装置I (8)顺序连接；氨基物质循环装置I (8)，氨基物质循环装置II (9)，吸收主塔(3)，氨基物质循环装置III (10)，吸收副塔(4)， 多功能分离装置(7)，氨基物质循环装置I (8)循环连接；多功能分离装 置(7)分别与二氧化碳回收装置(12)、综合处理装置(13)连接。
6、 按照权利要求5所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系 统，其特征在于所述吸收主塔(3)，吸收副塔(4)，清洗塔(5)，均为 填料式液气两相吸收塔。
7、 按照权利要求5所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系 统，其特征在于所述多功能分离装置(7)为压力高温热分离装置，包括 热分离反应器和气体分馏反应器，工作温度范围为30 200。C，压力范围为 5 80atm。
8、 按照权利要求5所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系 统，其特征在于所述二氧化碳回收装置(12)为二氧化碳气体循环压縮 装置。
9、按照权利要求5所述燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化系 统，其特征在于所述吸收主塔(3)、吸收副塔(4)、清洗塔(5)，除雾器(6)、多功能分离装置(7)、氨基物质循环装置I (8)、 II (9)、 III (10)、 清水储存装置(11)、 二氧化碳回收装置(12)、综合处理装置(13)、原氨 基物质储存装置(14)均为高强度防酸碱腐蚀装置。
全文摘要
一种燃煤电站烟气污染物一体化控制及其资源化的方法，以氨基物质为吸收剂，其特征在于在燃煤锅炉尾部经预除尘后在综合吸收系统中向烟气中喷入氨基物质溶液以铵盐的形式吸收吸附煤燃烧中产生的污染物(SO<sub>2</sub>、CO<sub>2</sub>、Hg，Pm2.5)，减排烟气中100％SO<sub>2</sub>，20～95％的二氧化碳，10～80％的Hg，10～70％的Pm2.5；以铵盐的形式吸收的二氧化碳经分离净化为高纯度的二氧化碳气，用于工业、化工业、食品加工、采油业驱油等；经过除雾器后排放的干净烟气中粉尘浓度≤40mg/Nm<sup>3</sup>，氨的逃逸率为≤15mg/Nm<sup>3</sup>。不论从生产能力方面，还是从工艺流程，产生的经济、环境效益，生产设备的种类和数量方面都具有明显的技术优势，因此具有更为广泛的应用前景。
文档编号B01D53/34GK101130150SQ200610047520
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者于随影, 冯兆兴, 刚 刘, 庞开宇, 悦 张, 昀 张, 曾庆广, 朱利民, 李振中, 李辰飞, 智 王, 阳 王, 宁 祁, 董建勋, 贾莹光, 波 郭, 高冠帅 申请人:辽宁省燃烧工程技术中心;辽宁科林环保工程有限责任公司;辽宁东电燃烧设备有限公司