燃煤烟气多污染物协同处理方法及其系统技术领域
本发明涉及燃煤烟气处理，特别涉及一种燃煤烟气多污染物协同处理方法
及其系统。
背景技术
酸雨问题和温室效应是当今人类面临的全球性环境问题。燃煤所产生的二
氧化硫SO2和氮氧化物NOX污染是酸雨的主要原生物，所生产的二氧化碳CO2
则是主要的温室气体，其中CO2的排放量约占人类活动引起的CO2总排放量的
30％。我国的能源结构以煤炭为主，对燃煤烟气污染进行控制是实现经济、社
会、环境协调发展的要求，也是发挥我国煤炭储量优势、实现社会自身可持续
发展的要求。目前，对燃煤烟气污染的控制技术，如脱硫、脱硝、除尘和脱碳
等大多数还是单独开发的，形成各自独立的技术装备和工艺流程。国内外燃煤
电厂为了达到环保排放的要求，消除烟气中的SO2、NOX和粉尘，至少需要采
用两套以上独立的脱硫、脱硝和除尘设备。面对全球性温室效应的加剧，国内
外燃煤电厂也不得不研究燃煤烟气的脱碳技术，一些大型企业甚至已经在建设
独立的电厂脱碳工程。为了解决燃煤烟气污染物分散脱除技术所存在的问题，
公开号为CN2712446Y和CN274697IY的中国实用新型专利说明书分别提出了
一种《烟气脱硫脱硝装置》和一种《脱硫脱硝一体化烟气净化塔》，但其脱硫脱
硝设备均为体积笨大的填料装置，且直接采用氨水溶液来吸收烟气中的NOX，
不仅整个脱硫脱硝设备的阻力大幅增加，而且也不能有效除去烟气中的NOX，
因为NOX组份中90％以上为一氧化氮NO，而NO很难溶解于水中，采用简单
的洗涤法很难将NO吸收。公开号为CN1559654A的中国发明专利申请公开说
明书介绍了一种《脱硫、除尘、脱氮、脱氟湿式烟气净化机组及其净化方法》，
其利用碱液与烟气混合来脱除烟气中的多种污染物，但该机组及净化方法会产
生大量的废水，不仅需要对废水进行再处理，而且该技术方案对NOX的脱除
效率太低，同时对设备的防腐要求也极高，导致工艺复杂、运行成本增高。现
有的单一污染物控制系统只是简单的组合，成本高、资源浪费严重、很难实现
多种污染物的超洁净排放，尤其是对三氧化硫，其存在可导致SCR在低负荷时
退运，造成氮氧化物排放超标，甚至严重腐蚀后置设备。因此，亟需开发出成
本合理，运行可靠，低能耗的燃煤烟气超洁净排放技术系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃煤烟气多污染物协同处理方法及
其系统,实现多种污染物的超洁净排放，最大程度降低烟气多种污染物的排放
浓度。
本发明的燃煤烟气多污染物协同处理方法，包括以下步骤：
a.使燃料烟气在低温缺氧环境下预燃烧除氮氧化物后对烟气进行脱汞处
理；
b.将脱汞处理的烟气经脱三氧化硫处理后再经脱硝处理；
c.将脱硝处理后的烟气经低低温电除尘处理后再先后经沸腾式泡沫脱硫
除尘和湿式电除尘处理；
进一步，步骤a中，将溴化活性炭吸附剂雾化后与烟气混合进行脱汞处理；
进一步，步骤b中，将三氧化硫吸收剂雾化后与烟气混合进行脱三氧化硫
处理，所述三氧化硫吸收剂为碳酸钠和蒸馏除盐水组成的质量分数为10～30％
的碳酸钠溶液；
进一步，步骤b中，所述碳酸钠溶液的温度为30℃～50℃；所述碳酸钠溶
液的雾化喷射覆盖率不低于150％；
进一步，步骤b中，采用CR选择催化还原脱硝对烟气进行脱硝处理，所述
催化剂对SO2转化率不高于1％；
进一步，对低低温电除尘处理前的烟气经余热回收和对湿式电除尘处理后
的烟气进一步脱除粉尘和硫酸雾滴，低低温电除尘的入口烟气温度为85～95℃，
烟气比电阻为1010～1011Ω·cm。
本发明的燃煤烟气多污染物协同处理系统，包括低氮燃烧器、脱汞吸附剂
喷射系统、三氧化硫脱除系统和脱硫脱硝除尘系统以及与湿式电除尘器出口烟
道连通的吸收塔，燃料经低氮燃烧器燃烧处理后经脱汞吸附剂喷射系统进行脱
汞处理，然后经三氧化硫脱除系统脱除三氧化硫后进入脱硫脱硝除尘系统；
进一步，所述脱硫脱硝除尘系统包括SCR脱硝装置、低低温电除尘器、沸
腾式泡沫脱硫除尘吸收塔和湿式电除尘器，经三氧化硫脱除系统处理的烟气经
低低温电除尘器进行一级除尘后进入沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔进行二级除尘
和脱硫处理，然后经湿式电除尘器进行三级除尘并脱除烟气中的硫酸雾滴，所
述低低温电除尘器的烟气进口设置有余热回收系统；
进一步，所述沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔内设置有沸腾式泡沫传质构件、
壁环、浆液喷淋层和蜂窝式离心除雾器；
进一步，所述的沸腾式泡沫传质构件设置两层，第一层泡沫构件离烟道入
口顶标高距离不小于1m，第二层泡沫构件离第一层喷淋层距离不小于1.5m，两
层泡沫构件间间距不小于2m，所述的壁环设置1～3层，壁环宽度不低于200mm，
所述的浆液喷淋层为交叉错位分布的3～5层，所述的蜂窝式离心除雾器设置1～
2层，除雾器叶片离心偏角为30°，每层除雾器上下分别设置冲洗水，除雾器
出口雾滴浓度小于20mg/Nm3，总压阻小于350Pa。
本发明的有益效果：本发明的燃煤烟气多污染物协同处理方法及其系统，
对传统的燃煤锅炉尾部烟气脱硫、脱硝、除尘和脱汞各单元工艺和装置进
行有机合理的组合、综合一体化的设计、高度集成化的处理，实现多种污染物
的超洁净排放，最大程度降低烟气多种污染物的排放浓度，省去了各单元工艺
和装置独立运行所需的庞大烟道连接系统、以及相应的烟气收集和扩散分布设
施，大幅减少了投资和占地面积，也有效减少了设备的烟气流动阻力，节省了
大量运行费用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，如图所示：本发明的本发明的燃煤烟气多污
染物协同处理方法，包括以下步骤：
a.使燃料烟气在低温缺氧环境下预燃烧除氮氧化物后对烟气进行脱汞处
理；首先一次风和燃料在预燃室内快速混合，燃料在低温缺氧环境下预燃烧并
释放挥发分，从而减少NOx的生成；脱汞处理采用脱汞吸附剂喷射处理，提高对
单质汞的氧化效果，用于对燃料烟气进行初次脱汞；
b.将脱汞处理的烟气经脱三氧化硫处理后再经脱硝处理；燃煤电站烟气中，
SO3来自两方面:一是煤燃烧过程中，煤中可燃性硫燃烧生成SO2，部分SO2进一
步氧化成SO3，其中大约0.5％～2％的SO2进一步被氧化成SO3；二是在SCR脱硝过
程中，烟气中部分SO2被催化剂催化氧化为SO3，约0.5％～1.5％的SO2被催化氧
化为SO3，SO2氧化率取决于催化剂的类型和运行工况；烟气中的SO3对脱硝处理
及以后工艺存在如下危害：
1.脱硝反应设备中，在235～308℃的温度区间内，NH3与SO3发生反应生成
硫酸氢铵，硫酸氢铵沉积在催化剂表面，堵塞催化剂孔隙，除低催化剂的活性
和寿命，使得脱硝反应设备在低负荷时需停止喷氨退出运行，低温催化剂也无
法使用；硫酸氢铵的粘性造成大量飞灰沉积在空预器表面引起空预器堵塞，同
时造成电除尘器糊板、电袋复合除尘器糊袋等问题；
2.烟气中SO3与Hg在飞灰表面的活性上存在竞争吸附，SO3吸附在飞灰表
面，降低了飞灰对烟气Hg的吸附能力，从而除低了除尘系统协同脱汞能力，
目前，烟煤电厂建设的脱硫、脱硝、除尘设施对烟气中的SO3的脱除能力有限，
并且SCR运行后，在一定程度上增加了烟气中的SO3浓度，造成设备腐蚀、堵塞、
“蓝羽”等问题，危及机组的安全运行及造成环境污染；
c.将脱硝处理后的烟气经低低温电除尘处理后再先后经沸腾式泡沫脱硫
除尘和湿式电除尘处理；该步骤实现SO2、SO3、粉尘(包括PM10、PM2.5及以下颗
粒污染物)、汞等污染物的协同处理，最终实现多种污染物的超洁净排放，最大
程度降低烟气多种污染物的排放浓度。
本实施例中，步骤a中，将溴化活性炭吸附剂雾化后与烟气混合进行脱汞
处理；脱汞吸附剂喷射系统选用氧化能力强的溴化活性炭，喷射位置为锅炉炉
膛喷射，提高对单质汞的氧化效果。
本实施例中，步骤b中，将三氧化硫吸收剂雾化后与烟气混合进行脱三氧
化硫处理，所述三氧化硫吸收剂为碳酸钠和蒸馏除盐水组成的质量分数为10～
30％的碳酸钠溶液；配制溶液的溶剂采用电厂蒸馏除盐水，碳酸钠溶液的喷射位
置可选SCR脱硝系统进出口烟道、空气预热器出口烟道、湿法脱硫吸收塔入口
烟道，碳酸钠溶液喷射采用喷射格栅或双流体雾化喷枪。
本实施例中，步骤b中，所述碳酸钠溶液的温度为30℃～50℃；所述碳酸
钠溶液的雾化喷射覆盖率不低于150％；吸收剂溶液储存设备及输送管道应采取
一定的加热保温措施，控制碳酸钠溶液温度在30℃～50℃,防止因温度降低而导
致结晶等问题，碳酸钠溶液喷射系统采用双流体雾化喷枪喷射时，应设置相应
的冷却保护风，防止碳酸钠溶液在未喷射前固化。
本实施例中，步骤b中，采用CR选择催化还原脱硝对烟气进行脱硝处理，
所述催化剂对SO2转化率不高于1％；脱硝效率不低于80％。
本实施例中，对低低温电除尘处理前的烟气经余热回收和对湿式电除尘处
理后的烟气进一步脱除粉尘和硫酸雾滴，低低温电除尘的入口烟气温度为85～
95℃，烟气比电阻为1010～1011Ω·cm；采用特氟龙塑料换热器进行余热回收，抗
腐蚀性强，换热能力大，深度回收烟气余热资料，降低烟气温度，使得SO3凝集
在烟尘表面，进入电除尘后脱除，提高对SO3的脱除率；
低低温电除尘的入口烟气温度低，烟气比电阻小，除尘效率高，二次扬尘
少，深度回收烟气余热资料，降低烟气温度，使得SO3凝集在烟尘表面，进入电
除尘后脱除，提高对SO3的脱除率。
本发明的燃煤烟气多污染物协同处理系统，包括低氮燃烧器1、脱汞吸附剂
喷射系统2、三氧化硫脱除系统3和脱硫脱硝除尘系统，燃料经低氮燃烧器1燃
烧处理后经脱汞吸附剂喷射系统2进行脱汞处理，然后经三氧化硫脱除系统3
脱除三氧化硫后进入脱硫脱硝除尘系统；低氮燃烧器1减少NOx的生成，脱汞吸
附剂喷射系统2用于对燃料烟气进行初次脱汞，脱硫脱硝除尘系统用于实现SO2、
SO3、粉尘(包括PM10、PM2.5及以下颗粒污染物)、汞等污染物的协同处理，最终
实现多种污染物的超洁净排放，最大程度降低烟气多种污染物的排放浓度；三
氧化硫脱除系统3脱除三氧化硫解决NH3与SO3发生反应生成硫酸氢铵，硫酸氢
铵沉积在催化剂表面，堵塞催化剂孔隙，除低催化剂的活性和寿命，造成脱硝
系统在低负荷时需停止喷氨退出运行以及后续工艺中低温催化剂也无法使用的
问题；同时解决硫酸氢铵的粘性造成大量飞灰沉积在设备表面引起的堵塞问题，
以及进而引起设备短路造成的安全运行问题。
本实施例中，所述脱硫脱硝除尘系统包括SCR脱硝装置4、低低温电除尘器
6、沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔7和湿式电除尘器8以及与湿式电除尘器出口烟
道连通的吸收塔9，经三氧化硫脱除系统3处理的烟气经低低温电除尘器6进行
一级除尘后进入沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔7进行二级除尘和脱硫处理，然后
经湿式电除尘器8和吸收塔9进行三级除尘并脱除烟气中的硫酸雾滴，所述低
低温电除尘器6的烟气进口设置有余热回收系统；三氧化硫脱除系统3脱除三
氧化硫后，避免NH3与SO3发生反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵沉积在催化剂表面，
保证催化剂的活性和寿命，确保SCR、低低温电除尘器6、沸腾式泡沫脱硫除尘
吸收塔7和湿式电除尘器8及空预器的正常运行，同时避免造成湿式电除尘器8
出现故障问题(如电除尘器糊板、电袋复合除尘器糊袋等问题)。各设备不会出
现腐蚀、堵塞、“蓝羽”等问题，保证机组各设备的安全运行以及避免环境污染
问题。
本实施例中，所述沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔7内设置有沸腾式泡沫传质
构件、壁环、浆液喷淋层和蜂窝式离心除雾器；泡沫传质构件、壁环、浆液喷
淋层和蜂窝式离心除雾器为现有结构，此处不再一一赘述。
本实施例中，所述的沸腾式泡沫传质构件设置两层，第一层泡沫构件离烟
道入口顶标高距离不小于1m，第二层泡沫构件离第一层喷淋层距离不小于1.5m，
两层泡沫构件间间距不小于2m，所述的壁环设置1～3层，壁环宽度不低于
200mm，所述的浆液喷淋层为交叉错位分布的3～5层，所述的蜂窝式离心除雾
器设置1～2层，除雾器叶片离心偏角为30°，每层除雾器上下分别设置冲洗水，
除雾器出口雾滴浓度小于20mg/Nm3，总压阻小于350Pa；通过对沫传质构件、壁
环、浆液喷淋层和蜂窝式离心除雾器的位置分布提高烟气处理效果，提高脱硫
除尘效率，烟气随除雾器内叶片旋转离心，每层除雾器上下分别设置冲洗水；
所述的湿式除尘器可选用管式和板式两种形式，优先采用与吸收塔整体布置，
湿式除尘器进、出口设置气流均布装置，湿式除尘器电源采用恒流高压电源，
阴极线采用针刺型，冲洗水系统采用间接冲洗方式，冲洗时间间隔24h。
实施例一
a.将燃煤烟气通入低氮燃烧器1，首先一次风和燃料在预燃室内快速混
合，燃料在低温缺氧环境下预燃烧并释放挥发分，从而减少NOx的生成；对经低
氮燃烧器1处理的烟气通过脱汞吸附剂喷射系统2喷射脱汞吸附剂，吸附剂选
用氧化能力强的溴化活性炭，喷射位置为锅炉炉膛喷射；
b.将脱汞处理的烟气经与雾化后的三氧化硫吸收剂混合进行脱三氧化硫
处理，所述三氧化硫吸收剂为碳酸钠和蒸馏除盐水组成的质量分数为10％的碳酸
钠溶液；配制溶液的溶剂采用电厂蒸馏除盐水，碳酸钠溶液的喷射位置可选SCR
脱硝系统进出口烟道、空气预热器出口烟道、湿法脱硫吸收塔入口烟道，碳酸
钠溶液喷射采用喷射格栅或双流体雾化喷枪，碳酸钠溶液的雾化喷射覆盖率不
低于160％；吸收剂溶液储存设备及输送管道应采取一定的加热保温措施，控制
碳酸钠溶液温度在30℃；碳酸钠溶液喷射系统采用双流体雾化喷枪喷射时，应
设置相应的冷却保护风，防止碳酸钠溶液在未喷射前固化；
c.将脱硝处理后的烟气进行余热回收后经低低温电除尘处理后再先后经沸
腾式泡沫脱硫除尘和湿式电除尘器8以及与湿式电除尘器出口烟道连通的吸收
塔9处理；低低温电除尘的入口烟气温度为85℃，烟气比电阻为1010Ω·cm
选用特氟龙塑料换热器，抗腐蚀性强，换热能力大，深度回收烟气余热资
料，降低烟气温度，使得SO3凝集在烟尘表面，进入电除尘后脱除，提高对SO3
的脱除率；所述沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔7内设置有沸腾式泡沫传质构件、
壁环、浆液喷淋层和蜂窝式离心除雾器；所述的沸腾式泡沫传质构件设置两层，
第一层泡沫构件离烟道入口顶标高距离为2m，第二层泡沫构件离第一层喷淋层
距离为2.5m，两层泡沫构件间间距为2m，所述的壁环设置3层，壁环宽度为
200mm，所述的浆液喷淋层为交叉错位分布的5层，所述的蜂窝式离心除雾器设
置2层，除雾器叶片离心偏角为30°，每层除雾器上下分别设置冲洗水，除雾
器出口雾滴浓度小于20mg/Nm3，总压阻小于350Pa；烟气随除雾器内叶片旋转离
心，每层除雾器上下分别设置冲洗水；所述的湿式除尘器可选用管式和板式两
种形式，优先采用与吸收塔整体布置，湿式除尘器进、出口设置气流均布装置，
湿式除尘器电源采用恒流高压电源，阴极线采用针刺型，冲洗水系统采用间接
冲洗方式，冲洗时间间隔24h。
实施例二
a.将燃煤烟气通入低氮燃烧器1，首先一次风和燃料在预燃室内快速混
合，燃料在低温缺氧环境下预燃烧并释放挥发分，从而减少NOx的生成；对经低
氮燃烧器1处理的烟气通过脱汞吸附剂喷射系统2喷射脱汞吸附剂，吸附剂选
用氧化能力强的溴化活性炭，喷射位置为锅炉炉膛喷射；
b.将脱汞处理的烟气经与雾化后的三氧化硫吸收剂混合进行脱三氧化硫
处理，所述三氧化硫吸收剂为碳酸钠和蒸馏除盐水组成的质量分数为30％的碳酸
钠溶液；配制溶液的溶剂采用电厂蒸馏除盐水，碳酸钠溶液的喷射位置可选SCR
脱硝系统进出口烟道、空气预热器出口烟道、湿法脱硫吸收塔入口烟道，碳酸
钠溶液喷射采用喷射格栅或双流体雾化喷枪，碳酸钠溶液的雾化喷射覆盖率不
低于150％；吸收剂溶液储存设备及输送管道应采取一定的加热保温措施，控制
碳酸钠溶液温度在50℃；碳酸钠溶液喷射系统采用双流体雾化喷枪喷射时，应
设置相应的冷却保护风，防止碳酸钠溶液在未喷射前固化；
c.将脱硝处理后的烟气进行余热回收后经低低温电除尘处理后再先后经沸
腾式泡沫脱硫除尘和湿式电除尘器8以及与湿式电除尘器8出口烟道连通的吸
收塔9处理；低低温电除尘的入口烟气温度为95℃，烟气比电阻为1011Ω·cm；
选用特氟龙塑料换热器，抗腐蚀性强，换热能力大，深度回收烟气余热资料，
降低烟气温度，使得SO3凝集在烟尘表面，进入电除尘后脱除，提高对SO3的脱
除率；所述沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔7内设置有沸腾式泡沫传质构件、壁环、
浆液喷淋层和蜂窝式离心除雾器；所述的沸腾式泡沫传质构件设置两层，第一
层泡沫构件离烟道入口顶标高距离为1m，第二层泡沫构件离第一层喷淋层距离
为2m，两层泡沫构件间间距为2.5m，所述的壁环设置1层，壁环宽度为220mm，
所述的浆液喷淋层为交叉错位分布的5层，所述的蜂窝式离心除雾器设置1层，
除雾器叶片离心偏角为30°，每层除雾器上下分别设置冲洗水，除雾器出口雾
滴浓度小于20mg/Nm3，总压阻小于350Pa；烟气随除雾器内叶片旋转离心，每层
除雾器上下分别设置冲洗水；所述的湿式除尘器可选用管式和板式两种形式，
优先采用与吸收塔整体布置，湿式除尘器进、出口设置气流均布装置，湿式除
尘器电源采用恒流高压电源，阴极线采用针刺型，冲洗水系统采用间接冲洗方
式，冲洗时间间隔24h。
实施例三
a.将燃煤烟气通入低氮燃烧器1，首先一次风和燃料在预燃室内快速混
合，燃料在低温缺氧环境下预燃烧并释放挥发分，从而减少NOx的生成；对经低
氮燃烧器1处理的烟气通过脱汞吸附剂喷射系统2喷射脱汞吸附剂，吸附剂选
用氧化能力强的溴化活性炭，喷射位置为锅炉炉膛喷射；
b.将脱汞处理的烟气经与雾化后的三氧化硫吸收剂混合进行脱三氧化硫
处理，所述三氧化硫吸收剂为碳酸钠和蒸馏除盐水组成的质量分数为20％的碳酸
钠溶液；配制溶液的溶剂采用电厂蒸馏除盐水，碳酸钠溶液的喷射位置可选SCR
脱硝系统进出口烟道、空气预热器出口烟道、湿法脱硫吸收塔入口烟道，碳酸
钠溶液喷射采用喷射格栅或双流体雾化喷枪，碳酸钠溶液的雾化喷射覆盖率不
低于150％；吸收剂溶液储存设备及输送管道应采取一定的加热保温措施，控制
碳酸钠溶液温度在40℃；碳酸钠溶液喷射系统采用双流体雾化喷枪喷射时，应
设置相应的冷却保护风，防止碳酸钠溶液在未喷射前固化；
c.将脱硝处理后的烟气进行余热回收后经低低温电除尘处理后再先后经沸
腾式泡沫脱硫除尘和湿式电除尘器8以及与湿式电除尘器8出口烟道连通的吸
收塔9处理；低低温电除尘的入口烟气温度为90℃，烟气比电阻为1010Ω·cm；
选用特氟龙塑料换热器，抗腐蚀性强，换热能力大，深度回收烟气余热资料，
降低烟气温度，使得SO3凝集在烟尘表面，进入电除尘后脱除，提高对SO3的脱
除率；所述沸腾式泡沫脱硫除尘吸收塔7内设置有沸腾式泡沫传质构件、壁环、
浆液喷淋层和蜂窝式离心除雾器；所述的沸腾式泡沫传质构件设置两层，第一
层泡沫构件离烟道入口顶标高距离为1.5m，第二层泡沫构件离第一层喷淋层距
离为2.5m，两层泡沫构件间间距为2.5m，所述的壁环设置2层，壁环宽度为
250mm，所述的浆液喷淋层为交叉错位分布的4层，所述的蜂窝式离心除雾器设
置2层，除雾器叶片离心偏角为30°，每层除雾器上下分别设置冲洗水，除雾
器出口雾滴浓度小于20mg/Nm3，总压阻小于350Pa；烟气随除雾器内叶片旋转离
心，每层除雾器上下分别设置冲洗水；所述的湿式除尘器可选用管式和板式两
种形式，优先采用与吸收塔整体布置，湿式除尘器进、出口设置气流均布装置，
湿式除尘器电源采用恒流高压电源，阴极线采用针刺型，冲洗水系统采用间接
冲洗方式，冲洗时间间隔24h。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管
参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，
可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的
宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。