[发明专利]一种燃煤烟气的处理方法及装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种燃煤烟气的处理方法及装置，特别是主要成分为烟尘颗粒、硫蒸气、二氧化硫、二氧化碳的燃煤烟气的处理。

(二)背景技术

根据国家环保总局公布的全国环境质量检测状况表明，全国酸雨(pH值小于或等于5.6)污染呈加重趋势。燃煤电厂以高架源形式排放的二氧化硫是形成酸雨的主要原因。控制燃煤电厂大气污染物排放，已成为改善中国空气质量和控制酸雨污染的关键。

国内外通常采用水洗的方式进行脱硫，即把含硫的高温烟尘通入水中，使得含有的SO₂溶解在水中。这种方法不仅对水造成二次污染，而且还损失了高温气体中残余的大量显热，造成可再用能源的浪费。

我国火电厂绝大多数脱硫装置采用湿法、半干法等技术工艺过程。将石灰石/石膏作为处理介质，利用SO₂与石灰石反应形成石膏的过程脱除SO₂。这些脱硫技术的缺陷在于形成的产物成分复杂，含有大量的残余烟尘颗粒，再利用效果不好，同时也不能实现能量的回收利用。

美国、德国等发达国家普遍采用过滤除尘的方法实现脱硫过程。一方面使火电厂排放的气体达到排放标准，另一方面可以把高温气体中含有的残余热量进行再利用，如用于供热、再发电等，从而显著节约资源和能源；此外，由于该方法是一种物理方法，升华的硫经冷却后凝华，形成单质硫，这种单质硫纯度非常高，因此，可以回收大量的副产品，从而带来显著的附加经济效益。因此，干法过滤脱硫是最先进、最实用、最经济的脱硫方法，但此方法将其中的二氧化硫作为废弃物脱除，无法便利的对二氧化硫资源再利用，此外该方法设备昂贵，不适用于我国现有的火电厂的烟气处理装置，如果全盘引进又会造成大量原有资源的浪费。

此外，由CO₂过度排放引起的全球温室效应已经成为挑战人类生存环境的极其严重的问题，引起世界各国的重视。然而，到目前为止，世界上还没有任何一家研究或生产单位设计生产脱碳装置，现有的脱硫装置也无法实现对CO₂的脱除。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种主要是针对火电厂排放的燃煤烟气的处理方法，能达到较好的二氧化硫脱除效果，生成高附加值的副产品；工艺简单，适合于我国现有的工艺在原有的基础上改进。

本发明进一步的目的是对烟气含有的能量合理回收利用；回收烟气中的硫和二氧化碳并生成高附加值的副产品。

同时本方法的目的还在于提供一种燃煤烟气处理的装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃煤烟气的处理方法，先将燃煤烟气通过干法过滤脱除烟尘颗粒和硫，然后再湿法脱除二氧化硫；其中干法过滤的工艺为：将燃煤烟气通过陶瓷过滤材料；湿法脱除二氧化硫的工艺为将干法处理后的燃煤烟气与碳酸钙浆液反应除去二氧化硫。

脱除二氧化硫也可以使用其他可与二氧化硫反应的物质，但从成本和安全性方面考虑，碳酸钙浆液为最佳。

较好的，所述的干法过滤采用二级过滤，将烟气中的烟尘颗粒和硫蒸气分开过滤：先将燃煤烟气通过孔径不大于100μm的陶瓷过滤材料进行一次过滤滤去烟尘颗粒，待烟气温度降至150～200℃，再通过孔径不大于10μm的陶瓷过滤材料进行二次过滤。

两次过滤采用的过滤元件均为陶瓷过滤材料，虽然玻璃纤维此处也可以用于烟尘的过滤，但因为无法承受火电厂烟气的高温，它自身软化、变形、甚至融化等都会影响过滤效果。而陶瓷材料具有强度高、耐热腐蚀、耐热冲击、结构稳定、使用寿命长和使用稳定性好等优点。与电收尘器和袋式收尘器相比，陶瓷过滤材料则可以直接用于过滤高温含尘烟气。通过合理的结构设计，可使烟尘中的有害气体过滤排除，提高排放气体的清洁度。本发明优选气孔呈立体网状分布的SiC多孔陶瓷过滤片。并且采用孔径梯度分布设计，显著提高了过滤精度和过滤速率。

所述的SiC多孔陶瓷过滤片可按照以下方法进行制备：采用10～100μm的碳化硅微粉、碳粉和粘土，按30～70∶30～50∶5～20的质量份比例湿法混合，干压成型后，在1200-1300℃的高温下烧结即可获得高强度、耐高温、耐腐蚀的SiC多孔陶瓷片。

具体的，一次过滤装置中SiC多孔陶瓷过滤片可以采用载体支撑，垫圈密封，并用法兰连接。由于含尘气体的温度可达1000℃以上且含有水气、酸性气体等强腐蚀气体，本发明采用石墨垫圈。