本发明涉及环保方面燃煤锅炉烟气净化技术领域，具体地说是一种燃煤锅炉污染物超低排放的运行方式。
背景技术：
众所周知，燃煤是造成大气污染的主要因素。燃煤锅炉污染物排放包括烟尘、so2、nox和汞等，大气中so2含量增加，会对人体呼吸系统造成伤害，会形成酸雨危害农作物生长。
nox的主要来源除了高空中的氮气和氧气闪电产生等天然源之外，还有人为活动中，如煤炭燃烧、工业炉窑、硝酸生产等也产生大量nox。大气中nox含量增加，会对人体造成伤害，大气中nox主要成分no（占95%）与血红蛋白的结合能力比co大100多倍；nox在大气中会形成酸雨，造成土壤、河流酸化，危害农作物；nox中的n2o是大气中主要温室气体；nox中的no还会破坏臭氧层，对地面生物生长造成伤害。
目前，对于燃煤锅炉烟气排放采用了多种控制技术。对于颗粒物控制主要有静电除尘技术、袋式除尘技术、电袋复合除尘技术（相关专利号cn201410057368.1，cn204522737u等），以上技术的单一应用和复合应用，对于燃煤锅炉都存在：(1)设备庞大，需高压变电和整流设备，通常高压供电设备的输出峰值电压为70～100kv，故投资高。(2)制造、安装和管理的技术水平要求较高。(3)除尘效率受粉尘比电阻影响大，一般对比电阻小于104～105ω·cm或大于1010～1011ω·cm的粉尘，若不采取一定措施，除尘效率将受到影响。(4)对初始浓度大于300mg/nm3的含尘气体需设置预处理装置。(5)不具备离线检修功能，一旦设备出现故障，或者带病运行，或者只能停炉检修。
对于硫氧化物的控制主要有石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术（wfgd）、海水脱硫工艺、炉内喷钙、氨法脱硫等技术（相关专利号cn201510153108.9，cn200310112013.x，cn201120481785.0等）。湿式石灰石/石膏烟气脱硫工艺占地面积大，脱硫塔和循环管路容易磨损、结垢和堵塞，脱硫塔选型受到限制，只能采用喷淋塔，脱硫产物易造成二次污染。
海水脱硫工艺适用于海边，用海水作为冷却水、燃用低硫煤的锅炉。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可产生的重金属沉积和对海洋环境的影响对于环境要求较高的地区需要慎重考虑。
炉内喷钙脱硫工艺和湿法结合，可保证一定脱硫效率，但该工艺的脱硫只适用于循环流化床锅炉，且存在磨损的问题，对于燃煤锅炉无法达到较高效率。
氨法脱硫工艺，若采用液氨运行，则运行费用较高，是制约氨法脱硫大规模推广的真正原因。
针对氮氧化物控制主要有低氮燃烧技术、选择性催化还原技术（scr）和选择性非催化还原技术（sncr），相关专利号：cn201120390796.8等。低氮燃烧技术可从源头控制氮氧化物生成，可实现氮氧化物排放小于300mg/nm3，脱除效率需进一步提高;sncr技术采用炉内喷氨、尿素等作为还原剂还原nox，可将nox排放降至200mg/nm3，尿素利用率不高且会造成氨逃逸；scr技术是目前最主流的炉后烟气脱硝技术，该技术脱除效率可达80%以上，但存在催化剂成本较高问题。
国内外对于除尘脱硫脱硝成套集成方案也有专利论述，相关专利cn104759192a，采用的技术方案主要为静电除尘+低氮燃烧+选择性催化还原法+湿法脱硫，也可达到超低排放的效果，但投资成本较高，运行费用也高，一般小型锅炉厂家无法承担相应改造、投入、运行费用。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服现有的技术不足，提供一种燃煤锅炉污染物超低排放的运行方式，经济适用、效率高、运行成本低的燃煤锅炉污染物超低排放运行方式：包括采用多管旋风除尘+离线脉冲布袋除尘器+钠钙双碱脱硫+臭氧脱硝一体化烟气净化系统的技术方案，废水接近于零排放，极大降低了环境污染程度，同时达到超低排放效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃煤锅炉污染物超低排放的运行方式，其特征在于包括下列步骤：
（1）锅炉烟气进入陶瓷多管除尘器，当含尘气体进入陶瓷多管除尘器入口，气体通过陶瓷导向器在内部进行高速旋转，在离心力作用下与粉尘分离；
（2）大颗粒烟尘降至集尘箱内，烟气通过介质换热降低10～20℃，烟尘含量降至200mg/nm3以下，获得一次除尘烟气；
（3）一次除尘烟气进入脉冲布袋除尘器，含尘气体在滤袋外，洁净空气在滤袋内，清灰功能利用差压进行，启动脉冲喷吹阀喷吹，使滤袋径向变形，抖落灰尘；
（4）当含尘气体进入灰斗后，一部分较粗尘粒在这里由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧，净化后的气体则由滤袋内部进入箱体，再由阀板孔、出风口排出，达到除尘的目的；
（6）对经过脉冲布袋除尘器的含尘气流的阻力的控制，使滤料保持最大的捕获尘粒的能力，此控制为周期性的对布袋清灰，防止气流阻力过大，经检测排放烟尘含量控制在5mg/nm3以内；
（7）经过二级除尘的烟气在引风机的作用下，经过一段距离的烟道，由引风机入口进入引风机风室，在叶轮风压的作用下，从引风机出口排出；
（8）经过引风机排出的具有一定风压和风量的达标烟尘，经过一段烟道进入脱硝器，此时臭氧发生器产生的臭氧也排放在引风机出口与烟气混合，将烟气中的nox的主要成分no氧化成可溶于水生成hno2和hno3的no2、n2o3、n2o5等高价态氮氧化物；
(9)引风机的出口烟道内含有燃煤烟气未处理的硫氧化物、氮氧化物等污染物在风压的作用下一同进入脱硫、脱硝主塔，在脱硫、脱硝主塔内烟气与氢氧化钠溶液混合反应，烟气由下而上与喷淋氢氧化钠溶液逆流接触，两者充分混合，烟气中so2、nox与氢氧化钠溶液再次反应，脱除90%以上的二氧化硫、氮氧化物；
（10）经过脱硫、脱硝主塔的烟气含有大量水分，主塔内的雾状液体均匀分布，烟气较长时间内在雾化区中穿行，烟气中so2有了充足的机会与氢氧化钠溶液接触，并不断与雾滴相碰，其中so2、nox与氢氧化钠溶液进行反应，从而被脱除，同时残留烟尘被带上水珠，质量增大，落入脱硫、脱硝主塔底部，没有脱除的雾状水滴经折返向上，在上部连通口进入脱硫、脱硝副塔，进一步除去水分；
（11）烟气经过除尘、脱硫、脱硝检测已经达标的烟气，再经过一段烟道随烟囱排放进入大气中；
（12）在脱硫、脱硝主塔内与烟气发生反应的氢氧化钠溶液回流至再生沉淀池，生石灰经灰浆搅拌器加入，进行再生后的钠碱清液经清液池、循环池进入药碱池，完成下一步脱硫系统循环过程。
本发明的有益效果是，能够实现多种污染的协同高效控制，同时降低成本、降低耗水量。本发明将各系统有机地串联起来，使锅炉的环保设备有序连接、实行联动控制，实现烟气污染物超低排放的整体的优化控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，本发明的工艺流程示意图。
图中1.陶瓷多管除尘器，2.脉冲布袋除尘器，3.引风机，4.液氧罐，5.气化器，6.调节阀门组，7.臭氧发生器，8.换热器，9.脱硝器，10.碱液搅拌器，11.灰浆搅拌器，12.再生沉淀池，13.清液池，14.循环池，15.药碱池，16.循环泵，17.反洗泵，18.脱硫、脱硝主塔，19.脱硫、脱硝副塔，20.烟囱。
具体实施方式
包括下列步骤：
燃煤锅炉烟气进入陶瓷多管除尘器1，当含尘气体进入陶瓷多管除尘器1入口，气体通过陶瓷导向器在内部进行高速旋转，在离心力作用下与粉尘分离。
大颗粒烟尘降至集尘箱内，烟气通过介质换热降低10～20℃，烟尘含量降至200mg/nm3以下，获得一次除尘烟气。
一次除尘烟气进入脉冲布袋除尘器2，含尘气体在滤袋外，洁净空气在滤袋内，袋口向上，清灰功能利用差压进行，自动功能控制离线阀关闭清灰仓室，启动脉冲喷吹阀喷吹，使滤袋径向变形，抖落灰尘。
当含尘气体进入灰斗后，一部分较粗尘粒在这里由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧，净化后的气体则由滤袋内部进入箱体，再由阀板孔、出风口排出，达到除尘的目的。
对经过脉冲布袋除尘器2的含尘气流的阻力的控制，使滤料保持最大的捕获尘粒的能力，此控制为周期性的对布袋清灰，防止气流阻力过大，经检测排放烟尘含量控制在5mg/nm3以内。
经过二级除尘的烟气在引风机3的作用下，经过一段距离的烟道，由引风机3入口进入引风机风室，在叶轮风压的作用下，从引风机3出口排出。
液氧罐4中的液氧经过气化器5后变成氧气并通过调压阀门组6进入臭氧发生器7，产生臭氧的过程产生热量经换热器8冷却，产生的臭氧经过一段管路后进入引风机3后端主烟道与烟气混合，经脱硝器9将烟气中的nox的主要成分no氧化生成可溶于水的no2、n2o3、n2o5等高价态氮氧化物，经过一段烟道进入脱硫、脱硝主塔18与氢氧化钠溶液反应生成硝酸盐或亚硝酸盐，达到脱硝目的。
碱液搅拌器10用于系统脱硫脱硝加碱使用，药碱池15中氢氧化钠溶液经循环泵16到达脱硫、脱硝主塔18，引风机3的出口烟道内含有燃煤烟气未处理的硫氧化物、氮氧化物等污染物在风压的作用下一同进入脱硫、脱硝主塔18。锅炉产生的烟气首先由引风机3正压沿切线送入旋流板式的脱硫、脱硝主塔18内（烟气进口设置在脱硫、脱硝主塔18中下部），在脱硫、脱硝主塔18的入口处设置了预降温脱硫脱硝系统，经过降温后的烟气进入脱硫、脱硝主塔18。在脱硫、脱硝主塔18内首先设置一层吸收旋流板----烟气与氢氧化钠溶液混合反应层，烟气由下而上与喷淋的氢氧化钠溶液逆流接触，两者充分混合；在吸收旋流板上、下设置二层高效雾化系统，烟气中so2、nox与吸收氢氧化钠溶液再次反应，脱除90%以上的二氧化硫、氮氧化物。
经过脱硫、脱硝主塔18的烟气含有大量水分，脱硫、脱硝主塔18内的雾状液体均匀分布，烟气较长时间内在雾化区中穿行，烟气中so2有了充足的机会与氢氧化钠溶液接触，并不断与雾滴相碰，其中so2、nox与氢氧化钠溶液进行反应，从而被脱除，同时残留烟尘被带上“水珠”，质量增大，落入脱硫除尘塔底部，没有脱除的雾状水滴经折返向上，在上部连通口进入脱硫、脱硝副塔19，进一步除去水分。经过检测已经达标的烟气，再经过一段烟道随烟囱20排放进入大气中。
在脱硫、脱硝主塔18内与烟气发生反应的氢氧化钠溶液回流至再生沉淀池12，生石灰经灰浆搅拌器11加入，进行再生后的钠碱清液经清液池13、循环池14进入药碱池15，完成下一步脱硫系统循环过程，反洗泵17用于冲刷、清洗脱硫、脱硝主塔18、管路、喷头等部位残留氢氧化钠溶液，防止结垢。
用于脱硫脱硝的氢氧化钠溶液经过事先配置好，在循环泵16的作用下经脱硫、脱硝主塔18喷淋，与烟气中so2、nox进行反应，进行脱除。吸收完成烟气中的so2、nox化学反应混合液，在风压作用下进入再生沉淀池12沉淀，其主要成分是nahso3、na2so3、nano3的混合液，此混合液在再生沉淀池12使用生石灰再生，重新生成naoh溶液重新利用。
使用前述运行方式三角华达轮胎复新有限公司现有3台锅炉，分别为szl10-1.25-aⅱ10t锅炉2台；szl10-2.5-aⅱ10t锅炉1台。对3台锅炉进行除尘脱硫脱硝项目改造，确保锅炉烟气排放粉尘和so2和nox按照国家和山东沿海环保要求的超低排放标准。
3台锅炉共用1套脱硫、脱硝主塔及脱硫、脱硝副塔，并配置相应的脱硫剂制备、臭氧制备、循环液喷淋、脱硫副产物处理等公用系统。
陶瓷多管除尘器是由若干个并联的陶瓷旋风除尘器单元组成的除尘设备。本项目中陶瓷多管除尘器陶瓷管直径为180mm，陶瓷管数量为24组，所选的除尘器净化烟气量为32000m3/h。
脉冲布袋除尘器属旋风类除尘器，当含尘气体进入除尘器入口，气体通过陶瓷导向器内部进行高速旋转，在离心力作用下与粉尘分离。粉尘降至集尘箱内，清洁气体则由净化室排出。
陶瓷材料耐磨，寿命长，可处理500℃以内的高温烟气；投资成本小，管理方便，维修简单。本陶瓷多管除尘器先行用于大颗粒粉尘除尘，在直接不能满足环保达标排放要求的情况下（排放浓度小于200mg/m³），可将烟气迅速降温，由140～170℃降到120～130℃。
除尘效率控制在(对捕集粒径小于5ppm的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低)92%～95%之间，除尘先期进行过滤，以便于后续离线脉冲布袋除尘器发挥最佳效率。
本项目中采用长袋离线脉冲除尘器，是一种清灰效果好、除尘效率高、运行可靠、维护方便的大型除尘设备。
离线脉冲布袋除尘器为外滤式除尘器，每台套配置288个φ160×6000滤袋。含尘气体在滤袋外，洁净空气在滤袋内，袋口向上。清灰功能利用差压进行，自动功能控制离线阀关闭清灰仓室，启动脉冲喷吹阀喷吹，使滤袋径向变形，抖落灰尘。当含尘气体进入灰斗后，一部分较粗尘粒在这里由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧，净化后的气体则由滤袋内部进入箱体，再由阀板孔、出风口排出，达到除尘的目的。随着过滤过程的不断进行，滤袋外侧的积尘逐渐增高，除尘器的运行阻力也逐渐增高，当阻力增到预先设定值(800～1200pa)时，清灰控制器发生信号，首先提升阀板孔关闭，以切断过滤气流，停止过滤，然后电磁脉冲阀打开，以极短的时间（0.1秒左右）向箱体内喷入压力为0.5～0.7mpa的压缩空气，压缩空气在箱体内迅速膨胀，涌入滤袋内部，使滤袋产生变形、抖动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘便被清除下来掉入灰斗，清灰完毕后，提升阀再次打开，除尘器又进入过滤工作状态。
3台10t锅炉共有一套脱硫系统，保证烟气中的so2达标排放。脱硫系统由so2吸收系统、烟气系统、脱硫剂供给系统、脱硫副产物处理系统、工艺水系统、仪表自控系统和电气控制系统组成。
锅炉产生的烟气首先由引风机正压沿切线送入旋流板脱硫除尘塔内（烟气进口设置在脱硫、脱硝主塔中下部），在脱硫除尘塔的入口处设置了预降温脱硫系统，经过降温后的烟气进入脱硫除尘塔。在脱硫除尘塔内首先设置一层吸收旋流板----烟气与脱硫剂混合反应层，烟气由下而上与喷淋浆液逆流接触，两者充分混合；在吸收旋流板上、下设置二层高效雾化系统，在该区段空间充满着由雾化器喷出的粒径为100～300μｍ的雾化液滴，烟气中so2与吸收氢氧化钠溶液再次反应，脱除90%以上的二氧化硫。雾化区段雾状液体均匀分布，烟气较长时间内在雾化区中穿行，烟气中so2有了充足的机会与脱硫液接触，并不断与雾滴相碰，其中so2与吸收液进行反应，从而被脱除，同时残留烟尘被带上“水珠”，质量增大，落入脱硫除尘塔底部。在二层高效雾化喷淋层上方设置一层除尘旋流板及水膜溢流槽，用以提升除尘效果。
脱硫除尘后的液体由脱硫除尘塔底部流入反应池与石灰浆液进行再生反应，反应后的浆液流入再生沉淀池进行沉淀再生，再生后的上清液（钠碱）溢流入清液池，在清液池内适当补充一定量的氢氧化钠溶液后经循环泵再次送入喷淋系统中。
经脱硫后的烟气通过塔顶旋流板除雾器时，利用其导向作用产生强大的离心力，将烟气中的液滴分离出来，达到同时除尘除雾的效果，洁净烟气最终达标排放。
钠钙双碱法[naoh/ca(oh)2]采用烧碱启动，氢氧化钠溶液吸收so2、石灰再生的方法。其基本化学原理可分脱硫过程和再生过程：
ⅰ、脱硫过程
2naoh+so2→na2so3+h2o(1)
na2so3+so2+h2o→2nahso3(2)
(1)式为主要反应式，ph＞9（碱性较高时）
(2)式为当碱性降低到中性甚至酸性时（5＜ph＜9）
ⅱ、再生过程
2nahso3+ca(oh)2→na2so3++caso3↓+2h2o(3)
na2so3+ca(oh)2+1/2h2o→2naoh+caso3•1/2h2o↓(4)
在石灰浆液（石灰达到饱和状况）中，中性的nahso3很快跟石灰反应从而释放出[na+]，随后生成的[so32-]又继续跟石灰反应，反应生成的亚硫酸钙以半水化合物形式慢慢沉淀下来，从而使[na+]得到再生，吸收液恢复对so2的吸收能力，循环使用。
脱硫除尘副产物为亚硫酸钙或硫酸钙（氧化后），可以根据自己的需要，对副产品进行处理。
采用钠－钙双碱法脱硫工艺，主脱硫剂为石灰，辅脱硫剂为钠碱（钠碱或烧碱，项目中使用烧碱）。钠钙双碱法脱硫工艺（naoh/ca(oh)2）是在石灰石/石膏法基础上结合钠碱法发展起来的工艺，克服了石灰石/石膏法容易结垢、钠碱法运行费用高的缺点。利用钠盐易溶于水，在脱硫除尘塔内部采用钠碱吸收so2，吸收后的脱硫液在再生池内利用廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。与石灰石或石灰湿法脱硫工艺相比，双碱法有以下优点：
（1）用钠碱脱硫，循环水基本上是[na+]的水溶液，在循环过程中对水泵、管道均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养；
（2）钠基吸收液吸收so2速度快，故可用较小的液气比，达到较高的脱硫效率，一般在90%以上；
经实测，经过钠-钙双碱法脱硫，大气so2排放浓度低于30mg/m3。
本项目用臭氧作为氧化剂将烟气中nox的主要成分no氧化成可溶于水生成hno2和hno3的no2、n2o3、n2o5等高价态氮氧化物。然后采用naoh溶液进行吸收，最终将nox转化为硝酸盐或亚硝酸盐，达到脱除的目的，nox的去除率高达95%以上。
臭氧发生器是产生臭氧所必需的，是脱硝部分的关键装置，主要包括臭氧发生装置和臭氧电源两大部分，还包括必要的检测仪表，本改造项目中的臭氧发生器采用气隙电晕放电的方式制取臭氧，原料气体是一种干燥的经过液氧汽化的富氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。臭氧发生器由1台臭氧放电室、1套臭氧专用中频高压电源、1套制氧操作系统和1套仪表组成。臭氧发生器工作时，整流逆变电路将供电电源转换成辉光放电所要求的中、高频交流电源，经过高压变压器升压后，中频高压电源通过高压端子输送到臭氧放电室。
本项目中的臭氧发生器采用原料气体是一种干燥的经过液氧汽化的富氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。
排放烟气中的氮氧化物不想回收利用，可采用氧化吸收还原法。采用氧化后使用氢氧化钠溶液吸收技术脱除氮氧化物，液相氧化剂中，硝酸氧化法成本较低，硝酸的来源和吸收不成问题，硝酸氧化—氢氧化钠溶液吸收是实际运行中常见的处理方法。利用脱硫生成的亚硫酸钙浆液，在催化剂的作用下与烟气中no2反应，将no2还原为水、氮气、和硫酸钙。最终反应机理如下：
3caso3+2hno2=3caso4+h2o+n2（5）
通过对臭氧脱硝过程中no的氧化机理进行研究，构建出o3与nox之间详细的化学反应机理。低温条件下，o3与no之间的关键反应如下：
no+o3→no2+o2（6）
no2+o3→no3+o2（7）
no3+no2→n2o5（8）
no+o+m→no2+m（9）
no2+o→no3（10）
采用臭氧氧化技术脱硝，在典型烟气温度下，臭氧对no的氧化效率可达84%以上，脱硝效率也在o3/no摩尔比为0.9时达到86.27%。将臭氧通入烟气中对no进行氧化，然后采用na2s和naoh溶液进行吸收，nox的去除率高达95%。
臭氧低温氧化技术，将臭氧注入烟道，将nox氧化成高价态且易溶于水的n2o3和n2o5，然后通过洗涤形成hno3。
反应如下：
no+o3→no2+o2（11）
2no2+o3→n2o5+o2（12）
n2o5+h2o→2hno3（13）
hno3+naoh→nano3+h2o（14）
该系统可使nox排放减少到50mg/m3以下，可满足最严格的减排要求，并且不会使so2转化为so3，此外，烟气中的颗粒物和硫化物对臭氧消耗或nox脱除效率的影响并不明显，该系统不仅可以高效去除氮氧化物，而且对二氧化硫和粉尘等颗粒物也有明显的去除效果。经烟囱检测口实测，nox排放低于40mg/m3。