一种烟道气脱硫脱硝工艺及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气体脱硫脱硝工业领域，具体涉及一种烟道气或各种燃烧尾（废）气 脱硫脱硝的工艺和设备。
【背景技术】
[0002] 化石燃料燃烧产生大量的烟道气排放到大气中，其中除含有二氧化硫、三氧化硫、 氯化氢、氟化氢、氮氧化物和少量有害有机物外，还含有大量灰尘，这些灰尘中的微小的亲 水性和非亲水性粒子（主要为钙盐粒子、铝盐粒子、镁盐粒子、钛盐粒子、铁盐粒子、铅盐粒 子、锌盐粒子、钴盐粒子、稀土元素粒子、放射性元素粒子和其它有害元素粒子，以及二氧化 硅粒子、莫来石粒子、硅酸盐粒子、磷酸盐粒子等矿物粒子）；这些粒子和烟道气一起被排 放至大气中，同时这些粒子表面很容易吸附二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化氢、氮氧化 物、有害有机物和细菌等，引起大气悬浮粒子（这就是通常所说的PM100、PM10、PM2. 5等） 含量的显著增加，而引起雾霾和大气光化学反应现象，造成严重的环境污染。
[0003] 现在烟道气脱硫和脱硝过程是相互独立的，通常是先脱硝然后再脱硫。
[0004] 现脱硫工艺主要有炉膛喷钙燃烧法脱硫工艺，烟道气、含硫工业原料气和其它废 气的干法脱硫工艺和湿法脱硫工艺等。
[0005] 炉膛喷钙燃烧法脱硫工艺是在燃烧过程中脱硫的一种工艺，是向锅炉炉膛内直接 喷入含钙或镁元素的氧化物或碳酸盐等进行固硫的一种方法，或将含钙或镁元素的氧化物 或碳酸盐等直接与燃煤混合均匀送入炉膛内燃烧进行固硫的方法；这些含钙或镁元素的 氧化物或碳酸盐与燃烧生成的二氧化硫或三氧化硫在高温下反应生产硫酸钙或硫酸镁，同 时还会生产亚硫酸钙或亚硫酸镁，这些亚硫酸盐被烟气中的氧气部分氧化成硫酸钙或硫酸 镁，达到将部分硫固定在燃烧灰渣中，从而实现脱硫作用。其脱硫效率不高，通常低于80 % ; 且Ca/S(Mg/S)比远大于1. 5,含钙或镁元素的氧化物或碳酸盐的资源消耗很大。
[0006] 干法脱硫工艺是烟道气放空之前经过干法脱硫器，经过脱硫以后再放空。干法脱 硫器中装填了固体颗粒干法脱硫剂，干法脱硫剂通常有氧化铁、氧化锌、氧化锰、氧化钴、氧 化铬和氧化钥等，这些干法脱硫剂吸收烟道气中的二氧化硫后生成相应的亚硫酸盐，当这 些氧化物失去了吸收二氧化硫的能力以后就要重新更换新的干法脱硫剂。干法脱硫剂消耗 极大，且价格昂贵，同时产生大量的废渣需要堆积填埋，会造成严重的污染转移和二次污染 现象。
[0007] 湿法脱硫工艺具体有石灰石湿法脱硫工艺、石灰湿法脱硫工艺、氨法脱硫工艺、 双碱法脱硫工艺、磷铵肥脱硫工艺、湿式镁法脱硫工艺、海水法脱硫工艺、韦尔曼一洛德 (Wellman-Lord)法脱硫工艺、亚硫酸钠（或钾）法脱硫工艺和有机酸一有机酸盐缓冲溶液 法脱硫工艺等。
[0008] 石灰石湿法脱硫工艺是矿山来的碳酸钙石块经破碎机破碎，再经球磨机磨成目数 大于325目的细小粉末，然后将其配制成含碳酸钙粉末10%~15%的浆液；该碳酸钙浆液 在脱硫塔中与烟道气逆流接触（也可以顺流接触，或逆流和顺流混合接触），气体中二氧 化硫和浆液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙；碳酸钙浆液转变成亚硫酸钙浆液，亚硫酸钙浆 液在脱硫塔的空气强制氧化层被氧化成硫酸钙，亚硫酸钙浆液转变成硫酸钙浆液；硫酸钙 浆液流出脱硫塔，进入分离器分离出浆液中的硫酸钙；分离出的水返回用于制备碳酸钙浆 液，循环使用；分离出的硫酸钙要么作为废渣填埋或修路基，要么再经纯化后用于制造石膏 板。但是本工艺产生很多的硫酸钙固体物，其中还含有部分亚硫酸钙和未反应的碳酸钙等 固体废物，石灰石消耗量很大，破碎和磨粉设备庞大，电耗高，投资大，并且在吸收过程中就 有固体沉淀物产生，易引起设备堵塞，污水排放量较多，二次污染较严重。同时，由于碳酸钙 浆液中含有微小的亲水性和非亲水性粒子（主要为钙盐粒子、铝盐粒子、镁盐粒子、钛盐粒 子、铁盐粒子、铅盐粒子、锌盐粒子、钴盐粒子、稀土元素粒子、放射性元素粒子和其它有害 元素粒子，以及二氧化硅粒子、莫来石粒子、硅酸盐粒子、磷酸盐粒子等矿物粒子）被烟道 气带出，并排放至大气中，同时这些粒子表面很容易吸附二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化 氢、氮氧化物、有害有机物和细菌等，引起大气悬浮粒子（这就是通常所说的PM100、PM10、 PM2. 5等）含量的显著增加，而引起雾霾和大气光化学反应现象，造成严重的环境污染。
[0009] 石灰湿法脱硫工艺是利用锻烧好的氧化钙与水反应生成氢氧化钙水乳浆液，将其 配制成含氢氧化钙10%~15%的浆液；氢氧化钙浆液在脱硫塔中与烟道气逆流接触（也 可以顺流接触，或逆流和顺流混合接触），气体中二氧化硫和浆液中的氢氧化钙反应生成 亚硫酸钙，氢氧化钙浆液转变成亚硫酸钙浆液；亚硫酸钙浆液在脱硫塔的空气强制氧化层 被氧化成硫酸钙，亚硫酸钙浆液转变成硫酸钙浆液；硫酸钙浆液流出脱硫塔，进入分离器分 离出浆液中的硫酸钙；分离出的水返回用于制备氢氧化钙浆液，循环使用；分离出的硫酸 钙要么作为废渣填埋或修路基，要么再经纯化后用于制造石膏板。本工艺产生很多的硫酸 钙固体物，其中还含有部分亚硫酸钙、碳酸钙和未反应的氢氧化钙等固体废物，石灰消耗量 很大，设备庞大，投资大，并且在吸收过程中就有固体沉淀物产生，易引起设备堵塞，污水排 放量较多，二次污染较严重；而且，在生产氧化钙的煅烧过程中，要消耗大量的煤，还会产生 严重的污染。同时，由于氢氧化钙浆液中含有微小的亲水性和非亲水性粒子（主要为钙盐 粒子、铝盐粒子、镁盐粒子、钛盐粒子、铁盐粒子、铅盐粒子、锌盐粒子、钴盐粒子、稀土元素 粒子、放射性元素粒子和其它有害元素粒子，以及二氧化硅粒子、莫来石粒子、硅酸盐粒子、 磷酸盐粒子等矿物粒子）被烟道气带出，并排放至大气中，同时这些粒子表面很容易吸附 二氧化硫、三氧化硫、氯化氢、氟化氢、氮氧化物、有害有机物和细菌等，引起大气悬浮粒子 (这就是通常所说的PM100、PM10、PM2. 5等）含量的显著增加，而引起雾霾和大气光化学反 应现象，造成严重的环境污染。
[0010] 氨法脱硫工艺是用一定浓度的氨水作吸收剂,将烟道气中的二氧化硫吸收,反应 生成亚硫酸氢铵，再经强制氧化成硫酸氢铵，硫酸氢铵最后经氨碱化成硫酸铵，分离硫酸铵 作为化肥副产物。其工艺是经除尘和气气换热器换热以后的烟道气在脱硫塔中与氨水逆 流或顺流或逆流和顺流的混合流动的形式接触，烟道气中的二氧化硫被氨水吸收转变成亚 硫酸氢铵；脱硫后的烟道气经过气气换热器换热以后，经烟@排入大气；经过脱硫以后生 产的亚硫酸氢铵溶液经脱硫塔中的强制氧化段或单独的强制氧化器被空气或臭氧氧化后 转变成硫酸氢铵，然后再进入碱化器用氨气或浓氨水碱化转变成硫酸铵，并经结晶器结晶， 分离、干燥，得硫酸铵肥料副产品；分离出的氨水母液继续配入氨，增加氨的浓度后继续回 收利用。氨法脱硫工艺脱硫效率高、溶液循环量小；但是，氨毒性大、挥发性极强、沸点低， 烟气中夹带氨的现象严重，造成大量的氨损失，造成大气氨二次污染现象，同时，氨法脱硫 工艺氨消耗量很大，氨转化成了低价值的硫酸铵，脱硫成本高，还易产生结晶堵塞设备和管 道；而且氨的腐蚀性大，设备腐蚀严重，且氨的生产过程是高能耗、高污染的过程，过度消耗 氨实际也是间接增大环境污染和增加能耗的过程，所以应尽量减少氨的使用。
[0011] 双碱法脱硫工艺是用NaOH、或Na2CO3、或Na 2SO3等水溶性强的碱性金属盐类物质的 水溶液，在脱硫塔中吸收烟道气中的二氧化硫，反应生成水溶性的亚硫酸氢钠或碱性金属 的亚硫酸氢盐；净化后的烟道气经烟@排入大气；亚硫酸氢钠或碱性金属的亚硫酸氢盐水 溶液送至石灰反应器中用CaO或CaCO3进行中和反应，在反应过程中同时用空气进行氧化， 生成硫酸钙沉淀，分离得石膏；溶液又转化成NaOH、或Na2CO3等水溶性强的碱性金属盐类物 质的水溶液，重复使用。双碱法脱硫工艺是为了避免纯石灰石（或石灰）法工艺的沉淀堵 塞问题，但实质还是用石灰石（或石灰）作为脱硫剂。
[0012] 磷铵肥脱硫工艺（PAFP)是利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气脱硫过程中直接 生产磷铵复合肥料的一种脱硫技术和工艺。该工艺主要由吸附、萃取、中和、吸收、氧化、浓 缩干燥等单元操作组成。吸附是利用活性炭作为第一级脱硫吸附介质，对烟气中的SO2进 行吸附处理，在有氧气条件下，SO2被催化氧化成SO3，活性炭的吸附容量接近饱和时，对活 性炭洗涤再生即能得到稀硫酸，其浓度大于30%，再生后的活性炭重复使用；萃取磷矿石 制磷酸是将一级脱硫制备的稀硫酸与磷矿（Caw(PO4)F2)粉发生反应，生成氟化氢、磷酸和 硫酸钙；萃取过滤后可获得磷酸，磷矿萃取率大于90%，稀磷酸浓度大于10~14%;中和是 将氨与萃取获得的磷酸反应制备磷酸氢二铵，磷酸氢二铵作为二级脱硫剂，磷酸氢二铵在 第二级脱硫塔中吸收SO2生成亚硫酸氢二铵和磷酸二氢铵；氧化是将溶液中的亚硫酸氢二 铵氧化成硫酸铵，氧化后的溶液经浓缩、干燥的固体磷酸二氢铵和硫酸铵复合肥料。该工艺 非常复杂，投资大，蒸汽消耗量大，能耗高；同时，需要消耗大量的天然磷矿石，所以该技术 和工艺不是任何地方都适用，只有有天然磷矿石的地方才可以使用。
[0013] 湿式镁法脱硫工艺是氧化镁或氢氧化镁的浆液在脱硫塔中与烟道气逆流接触 (也可以顺流接触,或逆流和顺流混合接触），气体中二氧化硫和浆液中的氧化镁或氢氧化 镁反应生成亚硫酸镁；氧化镁或氢氧化镁浆液转变成亚硫酸镁浆液，亚硫酸镁浆液经沉淀， 进入分离器分离出浆液中的亚硫酸镁；分离出的水返回用于制备氧化镁或氢氧化镁浆液， 循环使用；分离出的亚硫酸镁在1235K以上煅烧，生产氧化镁和气体二氧化硫，生产的氧化 镁重复使用，二氧化硫可以回收。但是本工艺生成的亚硫酸镁固体物容易堵塞管道和设备， 同时，亚硫酸镁要在1235K以上煅烧才能分解，能耗高，投资大，二次污染较严重。同时，由 于氧化镁或氢氧化镁浆液中含有微小的亲水性和非亲水性粒子（主要为钙盐粒子、铝盐粒 子、镁盐粒子、钛盐粒子、铁盐粒子、铅盐粒子、锌盐粒子、钴盐粒子、稀土元素粒子、放射性 元素粒子和其它有害元素粒子，以及二氧化硅粒子、莫来石粒子、硅酸盐粒子、磷酸盐粒子 等矿物粒子）被烟道气带出，并排放至大气中，同时这些粒子表面很容易吸附二氧化硫、三 氧化硫、氯化氢、氟化氢、氮氧化物、有害有机物和细菌等，引起大气悬浮粒子（这就是通常 所说的PM100、PM10、PM2. 5等）含量的显著增加，而引起雾霾和大气光化学反应现象，造成 严重的环境污染。
[0014] 海水法脱硫工艺是利用海水中含有大