CN103566726A - 白云石灰烟气脱硝脱硫制取氢氧化镁、氧化镁和石膏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种白云石灰用于烟气脱硝脱硫同时制取氢氧化镁、氧化镁和石膏的方法，属烟气污染控制技术领域。通过廉价NH4Cl溶液巧妙解决了白云石灰钙镁分离问题。加热进行钙镁分离过程中蒸氨获得的氨气(NH3)用于脱硝；钙镁分离过程形成的Mg(OH)2沉淀物用于烟气脱硫；钙镁分离后经过固液分离的CaCl2溶液用于沉淀脱硫后生成的MgSO4溶液副产出CaSO4·1／2H2O建筑石膏以及MgCl2溶液副产品；系统多余的Mg(OH)2经过烘干或者煅烧被制成了Mg(OH)2或者MgO成品，极大降低了脱销脱硫成本。同时创新了新的氢氧化镁、氧化镁产品的生产工艺。实现了废弃物综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫脱硝并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏工艺，尤其是以白云石灰为原料，在脱除烟气中特别是燃煤烟气中SOx、NOx同时制取氢氧化镁、氧化镁和石膏的工艺方法。
背景技术
SOx、NOx是造成空气污染的主要物质之一，对环境、生态、经济发展和人体健康危害很大。烟气脱硫、脱硝已经成为世界性技术课题，我国也将SO2、SO3、NO、NO2列为主要的法规控制空气污染物，有没有脱硫脱硝手段、有没有脱硫脱硝装备、脱硫脱硝达到达不到排放指标，已经成为一个企业能否立足和生存的重要考量。
从脱硫角度讲，“八五”以来，众多企业通过引进、消化、吸收取得了一系列比较有效的脱硫成果，并通过不断地摸索、实践和创新，获得了大量诸如石灰法、氧化镁法、氢氧化镁法、白云石灰法等成熟脱硫治理技术手段，基本可以满足社会生产的需要。
从脱硝角度讲，目前比较成熟的烟气脱硝技术主要有两种，一种是选择性催化还原(SCR)工艺，另一种是选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺。(SCR)和(SNCR)工艺依据的化学反应原理是同样的，都是将脱硝剂(如尿素或者氨气)与烟气接触，使脱硝剂与烟气中的NOx(90％左右的NO及10％左右的NO2)进行选择性还原反应生成氮气(N2)和水蒸汽(H2O)。二者不同之处在于SNCR工艺一般在锅炉炉膛内即燃烧区(800——1250℃)进行，SCR工艺则是在靠近锅炉尾部的烟道部位设置催化剂床层，即SCR脱硝反应器，在280——420℃温度下，在催化剂条件下进行的烟气选择性还原过程。目前SCR脱硝反应器在锅炉管道中布置是在锅炉省煤器后，空气预热器之前，此处烟气温度达到300—500℃，多数催化剂在这个温度区间具有足够的活性，烟气无需再加热就具有较好 的脱硝效果。
从制取氢氧化镁、氧化镁、石膏角度讲，这些都是单独的成熟的化工产品生产单元，现有脱硝、脱硫工艺上尚没有利用化工原理或者联合其他化工生产工艺将烟气中有害物质回收有价产品的成功例证，所以脱硝、脱硫都是围绕环保排放标准通过现成的脱硝脱硫剂进行的，只有单一投入，没有治理后的有价回收。正是如此，导致现在排污企业治理污染成本高昂，主动治理积极性不高。
本发明人在2011年02月14日向国家知识产权局专利局递交了“白云石灰用于烟气脱硫的方法”发明专利申请，申请号：201110039331.2，公开(公告)号：102172472A。该发明通过廉价MgCl2溶液巧妙解决了白云石灰钙镁分离问题，其过程中生成的Mg(OH)2很好地解决了烟气脱硫重要问题，也使得投入的白云石灰和补充的MgCl2溶液最终被制成了Mg(OH)2或者MgO成品以及CaSO4·1／2H2O建筑石膏，极大降低了脱硫成本，并使得脱硫行为从纯投入变成盈利成为现实。这对于引导众多企业改变消极对抗脱硫倾向，向脱硫要效益，增强脱硫积极性具有重要意义，同时，也为环保管理部门提供了具有强制执行力的技术手段，具有深远的推广意义。
虽然该发明很好地解决了烟气脱硫和副产品的回收利用，但是，却没有对脱硝技术问题同时提出解决方案，实际应用上还存在美中不足。
发明内容
本发明的目的，旨在“白云石灰用于烟气脱硫的方法”的技术工艺思路基础上，依靠廉价易得原料和辅助助剂，对原发明进行改进创新，使得脱硫、脱硝在一个工艺体系得以完成，并合理回收利用中间废物，形成一种新的氢氧化镁或者氧化镁以及建筑石膏的生产方法和产品，达到排放要求，追求废弃物零排放的白云石灰用于烟气脱硝脱硫并生产氢氧化镁或者氧化镁以及建筑石膏的方法。
本发明通过廉价NH4Cl溶液同样巧妙解决了白云石灰钙镁分离问题。加热进行钙镁分离过程中蒸氨获得的氨气(NH3)用于脱硝，钙镁分离过程形成的Mg(OH)2 沉淀物经过固液分离后的泥浆或者泥膏部分用于烟气脱硫，钙镁分离后经过固液分离的CaCl2溶液用于沉淀脱硫后生成的MgSO4溶液，最终系统多余的Mg(OH)2经过烘干或者煅烧被制成了Mg(OH)2或者MgO成品，并副产出CaSO4·1／2H2O建筑石膏以及MgCl2溶液副产品，极大降低了脱销脱硫成本。其中MgCl2溶液副产品既可以进一步提取碳酸镁、氧化镁，也可以作为镁盐初级原料销售。实现了废弃物综合利用。
在以白云石灰为主要原料并选择NH4Cl溶液为钙镁分离助剂形成的氨气(NH3)用于脱硝和形成的Mg(OH)2用于脱硫的同一个发明构思前提下，实现脱硫、脱硝的工艺步骤有两个。
本发明脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏方法采取的第一种工艺包括以下步骤：
①消化精制步骤：将白云石灰水解消化并精制为白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：所述白云石灰乳加入足量的NH4Cl溶液进行反应，加热反应生成的NH4OH(NH3·H2O)和CaCl2进入液相，Mg(OH)2进入固相，形成NH1OH-CaCl2-Mg(OH)2液-液-固三元体系，其中NH4OH不稳定，在加热状态下极易分解变成NH3和H2O，NH3用于脱硝；
③固液分离步骤：将步骤②所得混合液进行固液分离，过滤分离出部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于脱硫工序，部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于生产氢氧化镁或者氧化镁，滤清液为CaCl2溶液用于石膏沉淀反应；
④脱硝步骤：将氨气(NH3)输送至锅炉燃烧区域，在800-1250℃高温环境下完成SNCR选择性非催化还原；
⑤脱硫步骤：将步骤③所得Mg(OH)2泥膏或者泥浆调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2、SO3、O2反应进行脱硫，使Mg(OH)2吸收SO2以及SO3转化形成MgSO4水溶液；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将步骤⑤所得MgSO4溶液与步骤③所得的CaCl2液体进行反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液，沉淀物经沉降或过滤洗涤并 干燥分解得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，MgCl2溶液可以作为制镁盐的原料；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将步骤③所得部分Mg(OH)2干燥蒸发制得Mg(OH)2成品，或者煅烧分解制得MgO成品。
本发明脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏方法采取的第二种工艺包括以下步骤：
①消化精制步骤：将白云石灰水解消化并精制为白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：所述白云石灰乳加入足量的NH4Cl溶液进行反应，加热反应生成的NH4OH(NH3·H2O)和CaCl2进入液相，Mg(OH)2进入固相，形成NH1OH-CaCl2-Mg(OH)2三元液-液-固体系，其中NH4OH不稳定，在加热状态下极易分解变成NH3和H2O，NH3用于脱硝；
③固液分离步骤：将步骤②所得混合液进行固液分离，过滤分离出的部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于脱硫工序，另外部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于生产氢氧化镁或者氧化镁，滤清液为CaCl2溶液用于石膏沉淀反应；
④脱硝步骤：将氨气(NH3)输送至靠近锅炉尾部烟道上的SCR脱硝反应器，在催化床层的催化情况下，在300—500℃条件下完成SCR选择性催化还原工艺过程；在条件具备条件下，为了减少温降，保持脱硝过程较高温度，可在锅炉炉尾烟道出口采用高温旋风除尘之后连接SCR脱硝反应器，这样既可以减少催化剂污染和损失、延长寿命，又可保持脱硝的理想温度；
⑤脱硫步骤：将步骤③所得Mg(OH)2泥膏或者泥浆调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2、SO3、O2反应进行脱硫，使Mg(OH)2吸收SO2以及SO3转化形成MgSO4水溶液；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将步骤⑤所得MgSO4溶液与步骤③所得的CaCl2液体进行反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液，沉淀物经沉降或过滤洗涤并干燥分解得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，MgCl2溶液可以作为制镁盐的原料；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将步骤③所得部分Mg(OH)2干燥蒸发制得Mg(OH)2成品，或者煅烧分解制得MgO成品。
由以上两种脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏方法不难看出：两利方法基本工艺思路相同，其不同之处在于依据SCR和SNCR两种不同脱硝工艺要求，分别将氨气引入锅炉燃烧区和锅炉尾部烟道的SCR脱硝反应器，依据烟气温度条件选择了两种脱硝方案。
本发明方法首先将白云石灰水解消化并精制为白云石灰乳；与足量的NH1Cl溶液进行钙镁分离反应，使白云石灰乳中的Ca(OH)2转变成氨水和CaCl2液体进入液相，使白云石灰乳中的Mg(OH)2进入固相，利用氨水(NH4OH)的易分解性和易挥发性，通过加热使氨气(NH3)在钙镁分离过程中被蒸发出来，氨气输送至脱硝工序；经过滤洗涤实现了钙镁的固液分离，在进行钙镁分离反应过程中，加热有利于反应进行，也有利于氨气产生。实际过程中，这个反应可以加热进行，也就是钙镁分离与蒸氨是同时进行的。氨气用于锅炉燃烧区高温还原脱硝(SNCR)，或者氨气用于锅炉炉尾烟道部分进行选择性催化还原脱硝(SCR)。将一部分固液分离出的Mg(OH)2滤饼稀释调和成浆料，输送到吸收单元对烟气进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成MgSO4水溶液，达到脱硫目的。将另一部分固液分离出的Mg(OH)2滤饼干燥蒸发水分制得高活性Mg(OH)2成品，或者煅烧分解得到高活性的化学级MgO成品，这些固液分离出的Mg(OH)2滤饼本身就是效果极佳的脱硫反应物，也可以无需干燥或者煅烧，直接供应其他厂家或者锅炉由于脱硫剂。将脱硫形成的MgSO4溶液与钙镁分离中得到的足量的CaCl2液体进行石膏沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液，经过沉降或者过滤洗涤分离后，沉淀物或者滤饼经干燥分解得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，而MgCl2溶液可以制作氧化镁或者副产出售。石膏沉淀反应形成的CaSO4·2H2O沉淀中含有MgCl2成分，可以不经过洗涤直接用于生产建筑石膏。
使用足量的NH4Cl溶液进行钙镁分离反应，可以促进CaO或者Ca(OH)2彻底转化为溶解度高的CaCl2溶液实现钙镁分离并促进氨气形成，也可尽量防止Ca(OH)2进入脱硫工序与烟气中的SO2以及SO3反应生成不溶性的亚硫酸钙以及硫酸钙，避免堵塞管道、吸收塔喷嘴以及结垢，也最大限度防止了影响副产品 CaSO4·1／2H2O建筑石膏和Mg(OH)2的品质。
过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化而得到利用。用于白云石灰的水解消化时，CaCl2本身并不参与反应，而在接下来的钙镁分离步骤富集到新生成的CaCl2溶液中。
蒸氨热源可以利用热电厂蒸汽或者其他余热。
本发明所述干燥脱水以及煅烧所需要热源均可利用热电厂蒸汽或者其他余热，比如排污废汽、烟道气、换热器等。
CaSO4·2H2O滤饼或者沉淀物也可不经过洗涤直接经干燥分解得到含少量MgCl2成分的CaSO4·1／2H2O建筑石膏。
包括洗涤用水在内进入系统的水，部分在烟气脱硫中被蒸发掉，部分在滤饼干燥、煅烧中被蒸发掉；投入的白云石灰和补充的NH4Cl溶液最终被制成了Mg(OH)2或者MgO成品以及CaSO4·1／2H2O建筑石膏，实现了脱硝脱硫过程废弃物和废水的零排放。
从以上陈述中可以明显看出，无论采用SCR脱硝还是采用SNCR脱硝与本工艺总体发明构思相结合，过程中产生的氨气都极大程度的与烟气中的氮氧化物(NOx)结合还原出氮气消除污染。同时，在两种脱硝方法与脱硫结合过程中，使得烟气中的硫转化为硫酸镁而被过程中氯化钙沉淀最终变成建筑石膏和氯化镁溶液副产品，完成了一项建筑石膏生产新方法和得到建筑石膏；使得系统中富余的氢氧化镁滤饼经过干燥脱水完成了一项氢氧化镁生产新工艺和氢氧化镁产品；还使得系统中富余的氢氧化镁滤饼经过干燥脱水再煅烧或者直接煅烧完成了一项氧化镁生产新工艺和氧化镁产品。所以本工艺方法在白云石灰用于烟气脱硝脱硫同时，还发明出了新的石膏、氢氧化镁以及氧化镁的生产工艺和产品。这对于烟气脱硝脱硫无疑定将大幅降低成本甚至盈利，对于镁盐生产工艺开辟了一个新的途径。二者结合，可将诸如电厂锅炉污染物变废为宝，也可充分利用电厂余热、装备等优势降低镁盐化工生产成本，改变主导工艺布局。
本发明依据的化学反应原理是：
本发明的第一种优选的工艺步骤是：
①消化精制步骤：将白云石灰与水按照1：3—8重量比配料，在消化器中边搅拌边加料，将白云石灰水解消化为白云石灰乳。然后将白云石灰乳通过筛滤或者旋液分离进行精制，除去灰乳中的砂粒与白云石生块等杂质，得到重量百分比浓度10—20％(本发明所述浓度百分比除另外标注外均为重量百分比)的精制白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳与足量的浓度5—20％的NH4Cl溶液通过蒸汽加热完成钙镁分离，白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被蒸出送入脱硝工序；
③固液分离步骤：将钙镁分离或者蒸氨后的含Mg(OH)2沉淀的混合浆料进行过滤洗涤，使固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于脱硫工序，部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将氨气直接加压喷入锅炉燃烧区，实施高温无催化脱硝 还原反应；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：2—8重量比稀释调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离、过滤分离等分离手段进行分离，得到的上清液或者滤液为MgSO4溶液，输送到下步石膏沉淀过程，得到的未反应的Mg(OH)2浆状物或者滤饼返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液与钙镁分离步骤得到的足量的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液的上清液；CaSO4·2H2O沉淀经过水洗或者过滤洗涤后，滤饼再经150—250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏。该步骤生成的MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼在400-600℃进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼经过800-1000℃煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
本发明的第二种优选的工艺步骤是：
①消化精制步骤：将白云石灰与水按照1：3—8重量比配料，在消化器中边搅拌边加料，将白云石灰水解消化为白云石灰乳。然后将白云石灰乳通过筛滤或者旋液分离进行精制，除去灰乳中的砂粒与白云石生块等杂质，得到重量百分比浓度10—20％(本发明所述浓度百分比除另外标注外均为重量百分比)的精制白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳与足量的浓度5—20％的NH4C1溶液通过蒸汽加热完成钙镁分离，白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被蒸出送入脱硝工序，经过过滤洗涤使固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液 沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化；
③固液分离步骤：将钙镁分离或者蒸氨后的含Mg(OH)2沉淀的混合浆料进行过滤洗涤，使固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，部分Mg(OH)2滤饼用于脱硫工序，部分Mg(OH)2滤饼用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO1水溶液沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将氨气直接加压喷入锅炉尾部烟道部位的催化反应器中，在催化剂条件下的床层实施催化还原反应，反应温度满足300—500℃，或者更高温度；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：2—8重量比稀释调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离、过滤分离等分离手段进行分离，得到的上清液或者滤液为MgSO4溶液，输送到下步石膏沉淀过程，得到的未反应的Mg(OH)2浆状物或者滤饼返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液与钙镁分离步骤得到的足量的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液的上清液；CaSO4·2H2O沉淀经过水洗或者过滤洗涤后，滤饼再经150—250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏。该步骤生成的MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼在400—600℃进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼经过800-1000℃煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
本发明实施过程所涉及的一系列化学反应，在通常烟气处理条件下，反应迅速彻底，实践中可以根据具体的烟气指标和原料供应条件加以灵活运用，以满足整个过程物料输送顺畅、操作方便为宜。
本发明具有如下显著优点：
与“白云石灰用于烟气脱硫的方法”脱硫工艺相比，本发明除继续保持了其脱硫优势外，通过氯化铵的使用，科学合理改善了工艺路线，使脱硫同时也实现了脱硝，弥补了其不足，使技术设计更先进，同时，也开辟出一种新的氢氧化镁、氧化镁、石膏的生产工艺，更能够满足生产实践的实际需要，具有显著的技术进步和创造性，工业上易于实施，且白云石资源、氯化铵特别是农用氯化铵廉价易得，副产品Mg(OH)2或者MgO成品以及CaSO4·1／2H2O建筑石膏市场前景广泛，氯化镁溶液即可以加工成氧化镁系列产品，也可以做副产品直接销售，极大降低了脱硝脱硫成本，解决了脱硫过程废弃物和废水零排放要求，还具有原料来源丰富、价格低廉且工艺原理科学、配套实施方便、操作简单以及投资小等方面的优势，为实现节能减排、环境治理任务目标提供了有力的技术支撑。同时，用于在脱硝脱硫过程中大量采用了工业锅炉或者电厂锅炉余热，也使得氧化镁系列产品生产的能源成本大大降低，提供了一种新的氢氧化镁、氧化镁产生方法，这种方法的应用具有极大的竞争优势和变成镁盐生产主导工艺趋势。
具体实施方式
现通过实施例就本发明作进一步详细说明。
实施例1：本发明脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁、建筑石膏方法包括如下步骤：
①消化精制步骤：将含有5％砂粒和白云石生块等杂质的白云石灰与水按照1：6重量比在消化反应器中边加料边搅拌消化为白云石灰乳，使MgO·CaO(白云石灰)与水生成Mg(OH)2·Ca(OH)2水混合物。通过滤筛去除灰乳中的砂粒和白云石生块等杂质，得到浓度10—20％精制灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳注入钙镁分离蒸氨反应器中，加入足量的浓度10％的NH4Cl溶液，关闭加料口，开动搅拌器，通入蒸汽直接加热进行钙镁分离反应，启动空气排放口的引凤风机，将蒸发出的氨气沿风管输送 至脱硝工序，这时白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相不变，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被陆续蒸出；
③固液分离步骤：将钙镁分离蒸氨结束后的混合液，送压滤机过滤并洗涤完成固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，Mg(OH)2滤饼的一半用于脱硫工序，另一半Mg(OH)2滤饼用于生产氢氧化镁或者氧化镁，；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液一半与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，另一半用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将蒸氨工序获得的氨气直接用引风机输送至脱硝工序，加压喷入锅炉燃烧区，实施无催化还原反应，反应温度满足800——1250℃，或者更高温度；
⑤5O2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：8重量比稀释调和成浆料，泵送到吸收塔筛板上与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液汇集至塔底；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离，得到的上清液为MgSO4溶液，管道输送到下步石膏沉淀过程，沉降分离后底部得到的未反应完全的Mg(OH)2浆状物返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液泵入沉淀反应器，搅拌作用下注入足量的钙镁分离步骤得到的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液；将沉淀完成的反应物放入沉淀池，上清液为MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售，沉淀物为CaSO4·2H2O沉淀，将该沉淀取出再经150—250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼置于400-600℃的干燥床上进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼置于800—1000℃煅烧炉煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
实施例2：本发明脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁、建筑石膏方法包括如下步骤：
①消化精制步骤：将含有10％砂粒和白云石生块等杂质的白云石灰与水按照1：8重量比在消化反应器中边加料边搅拌消化为白云石灰乳，使MgO·CaO(白云石灰)与水生成Mg(OH)2·Ca(OH)2水混合物。通过滤筛去除灰乳中的砂粒和白云石生块等杂质，得到浓度10—20％精制灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳注入钙镁分离蒸氨反应器中，加入足量的浓度8％的NH4Cl溶液，关闭加料口，开动搅拌器，通入蒸汽间接加热进行钙镁分离反应，启动空气排放口的引风风机，将蒸发出的氨气沿风管输送至脱硝工序，这时白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相不变，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被陆续蒸出；
③固液分离步骤：将钙镁分离蒸氨结束后的混合液，送压滤机过滤并洗涤完成固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，Mg(OH)2滤饼的一半用于脱硫工序，Mg(OH)2滤饼的另一半用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液一半与CaCl2液体合并使用于MgSO1水溶液沉淀反应，另一半用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将蒸氨工序获得的氨气直接用引风机输送至脱硝工序，加压喷入锅炉尾部烟道部位的催化反应器中，在催化剂条件下的床层实施催化还原反应，反应温度满足300-500℃，或者更高温度；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：8重量比稀释调和成浆料，泵送到吸收塔筛板上与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液汇集至塔底；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离，得到的上清液为MgSO4溶液，管道输送到下步石膏沉淀过程，沉降分离后底部得到的未反应完全的Mg(OH)2浆状物返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液泵入沉淀反应器，搅拌作用下注入足量的钙镁分离步骤得到的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液；将沉淀完成的反应物放入沉淀池，上清液为 MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售，沉淀物为CaSO4·2H2O沉淀，将该沉淀取出再经150—250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼置于400-600℃的干燥床上进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼置于800-1000℃煅烧炉煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
Claims (6)
1.一种白云石灰用于烟气脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏的方法包括以下步骤：
①消化精制步骤：将白云石灰水解消化并精制为白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：所述白云石灰乳加入足量的NH4Cl溶液进行反应，加热反应生成的NH4OH(NH3·H2O)和CaCl2进入液相，Mg(OH)2进入固相，形成NH4OH-CaCl2-Mg(OH)2液-液-固三元体系，其中NH4OH不稳定，在加热状态下分解变成NH3和H2O，NH3用于脱硝；
③固液分离步骤：将步骤②所得混合液进行固液分离，过滤分离出部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于脱硫工序，部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于生产氢氧化镁或者氧化镁，滤清液为CaCl2溶液用于石膏沉淀反应；
④脱硝步骤：将氨气(NH3)输送至锅炉燃烧区域，在800-1250℃高温环境下完成SNCR选择性非催化还原；
⑤脱硫步骤：将步骤③所得Mg(OH)2泥膏或者泥浆调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2、SO3、O2反应进行脱硫，使Mg(OH)2吸收SO2以及SO3转化形成MgSO4水溶液；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将步骤⑤所得MgSO4溶液与步骤③所得的CaCl2液体进行反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液，沉淀物经沉降或过滤洗涤并干燥分解得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，MgCl2溶液可以作为制镁盐的原料；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将步骤③所得部分Mg(OH)2干燥蒸发制得Mg(OH)2成品，或者煅烧分解制得MgO成品。
2.一种白云石灰用于烟气脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏的方法包括以下步骤：
①消化精制步骤：将白云石灰水解消化并精制为白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：所述白云石灰乳加入足量的NH4Cl溶液进行反应，加热反应生成的NH4OH(NH3·H2O)和CaCl2进入液相，Mg(OH)2进入固相，形成NH4OH-CaCl2-Mg(OH)2三元液-液-固体系，其中NH4OH不稳定，在加热状态下分解变成NH3和H2O，NH3用于脱硝；
③固液分离步骤：将步骤②所得混合液进行固液分离，过滤分离出的部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于脱硫工序，部分Mg(OH)2泥膏或者泥浆用于生产氢氧化镁或者氧化镁，滤清液为CaCl2溶液用于石膏沉淀反应；
④脱硝步骤：将氨气(NH3)输送至靠近锅炉尾部烟道上的SCR脱硝反应器，在催化床层的催化情况下，在300—500℃条件下完成SCR选择性催化还原工艺过程；
⑤脱硫步骤：将步骤③所得Mg(OH)2泥膏或者泥浆调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2、SO3、O2反应进行脱硫，使Mg(OH)2吸收SO2以及SO3转化形成MgSO4水溶液；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将步骤⑤所得MgSO4溶液与步骤③所得的CaCl2液体进行反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液，沉淀物经沉降或过滤洗涤并干燥分解得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，MgCl2溶液可以作为制镁盐的原料；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将步骤③所得部分Mg(OH)2干燥蒸发制得Mg(OH)2成品，或者煅烧分解制得MgO成品。
3.根据权利要求1所述的白云石灰用于烟气脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏的方法包括以下步骤：
①消化精制步骤：将白云石灰与水按照1：3—8重量比配料，在消化器中边搅拌边加料，将白云石灰水解消化为白云石灰乳，然后将白云石灰乳通过筛滤或者旋液分离进行精制，除去灰乳中的砂粒与白云石生块等杂质，得到重量百分比浓度10—20％的精制白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳与足量的浓度5—20％的NH4Cl溶液通过蒸汽加热完成钙镁分离，白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被蒸出送入脱硝工序；
③固液分离步骤：将钙镁分离或者蒸氨后的含Mg(OH)2沉淀的混合浆料进行过滤洗涤，使固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，部分Mg(OH)2滤饼用于脱硫工序，部分Mg(OH)2滤饼用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将氨气直接加压喷入锅炉燃烧区，实施高温无催化脱硝还原反应；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：2-8重量比稀释调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离、过滤分离等分离手段进行分离，得到的上清液或者滤液为MgSO4溶液，输送到下步石膏沉淀过程，得到的未反应的Mg(OH)2浆状物或者滤饼返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液与钙镁分离步骤得到的足量的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液的上清液；CaSO4·2H2O沉淀经过水洗或者过滤洗涤后，滤饼再经150—250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，该步骤生成的MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼在400—600℃进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼经过800—1000℃煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
4.根据权利要求2所述的白云石灰用于烟气脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁和石膏的方法包括以下步骤：
①消化精制步骤：将白云石灰与水按照1：3—8重量比配料，在消化器中边搅拌边加料，将白云石灰水解消化为白云石灰乳，然后将白云石灰乳通过筛滤或者旋液分离进行精制，除去灰乳中的砂粒与白云石生块等杂质，得到重量百分比浓度10-20％的精制白云石灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳与足量的浓度5—20％的NH1Cl溶液通过蒸汽加热完成钙镁分离，白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被蒸出送入脱硝工序，经过过滤洗涤使固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化；
③固液分离步骤：将钙镁分离或者蒸氨后的含Mg(OH)2沉淀的混合浆料进行过滤洗涤，使固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，部分Mg(OH)2滤饼用于脱硫工序，部分Mg(OH)2滤饼用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液或者与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，或者用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将氨气直接加压喷入锅炉尾部烟道部位的催化反应器中，在催化剂条件下的床层实施催化还原反应，反应温度满足300—500℃；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：2—8重量比稀释调和成浆料，输送到吸收单元与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离、过滤分离等分离手段进行分离，得到的上清液或者滤液为MgSO4溶液，输送到下步石膏沉淀过程，得到的未反应的Mg(OH)2浆状物或者滤饼返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液与钙镁分离步骤得到的足量的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液的上清液；CaSO4·2H2O沉淀经过水洗或者过滤洗涤后，滤饼再经150—250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏，该步骤生成的MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼在400-600℃进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼经过800—1000℃煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
5.根据权利要求1或3所述的白云石灰用于脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁、石膏的方法包括如下步骤：
①消化精制步骤：将含有5％砂粒和白云石生块等杂质的白云石灰与水按照1：6重量比在消化反应器中边加料边搅拌消化为白云石灰乳，使MgO·CaO(白云石灰)与水生成Mg(OH)2·Ca(OH)2水混合物，通过滤筛去除灰乳中的砂粒和白云石生块等杂质，得到浓度10—20％精制灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳注入钙镁分离蒸氨反应器中，加入足量的浓度10％的NH4Cl溶液，关闭加料口，开动搅拌器，通入蒸汽直接加热进行钙镁分离反应，启动空气排放口的引凤风机，将蒸发出的氨气沿风管输送至脱硝工序，这时白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相不变，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被陆续蒸出；
③固液分离步骤：将钙镁分离蒸氨结束后的混合液，送压滤机过滤并洗涤完成固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，Mg(OH)2滤饼的一半用于脱硫工序，另一半Mg(OH)2滤饼用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液一半与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，另一半用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将蒸氨工序获得的氨气直接用引风机输送至脱硝工序，加压喷入锅炉燃烧区，实施无催化还原反应，反应温度1200℃；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：8重量比稀释调和成浆料，泵送到吸收塔筛板上与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液汇集至塔底；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离，得到的上清液为MgSO4溶液，管道输送到下步石膏沉淀过程，沉降分离后底部得到的未反应完全的Mg(OH)2浆状物返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液泵入沉淀反应器，搅拌作用下注入足量的钙镁分离步骤得到的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液；将沉淀完成的反应物放入沉淀池，上清液为MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售，沉淀物为CaSO4·2H2O沉淀，将该沉淀取出再经200℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼置于480℃的干燥床上进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼置于950℃煅烧炉煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
6.根据权利要求2或4所述的白云石灰用于脱硝脱硫并制取氢氧化镁、氧化镁、石膏的方法包括如下步骤：
①消化精制步骤：将含有10％砂粒和白云石生块等杂质的白云石灰与水按照1：8重量比在消化反应器中边加料边搅拌消化为白云石灰乳，使MgO·CaO(白云石灰)与水生成Mg(OH)2·Ca(OH)2水混合物，通过滤筛去除灰乳中的砂粒和白云石生块等杂质，得到浓度10—20％精制灰乳；
②钙镁分离蒸氨步骤：将精制白云石灰乳注入钙镁分离蒸氨反应器中，加入足量的浓度8％的NH4Cl溶液，关闭加料口，开动搅拌器，通入蒸汽间接加热进行钙镁分离反应，启动空气排放口的引凤风机，将蒸发出的氨气沿风管输送至脱硝工序，这时白云石灰乳中的Mg(OH)2沉淀物保持固相不变，而Ca(OH)2则反应形成CaCl2液体进入液相，同时氨气被陆续蒸出；
③固液分离步骤：将钙镁分离蒸氨结束后的混合液，送压滤机过滤并洗涤完成固液分离分别得到Mg(OH)2滤饼和CaCl2溶液，Mg(OH)2滤饼的一半用于脱硫工序，Mg(OH)2滤饼的另一半用于生产氢氧化镁或者氧化镁；此过程中洗涤Mg(OH)2滤饼的洗液含CaCl2液体成分，该洗液一半与CaCl2液体合并使用于MgSO4水溶液沉淀反应，另一半用于白云石灰的水解消化；
④NOx的脱硝步骤：将蒸氨工序获得的氨气直接用引风机输送至脱硝工序，加压喷入锅炉尾部烟道部位的催化反应器中，在催化剂条件下的床层实施催化还原反应，反应温度满足300-500℃；
⑤SO2、SO3脱除步骤：将Mg(OH)2滤饼与水按照1：8重量比稀释调和成浆料，泵送到吸收塔筛板上与烟气中SO2及其SO3以及烟气中的O2反应进行脱硫，使SO2以及SO3转化形成高溶解度的MgSO4溶液汇集至塔底；将MgSO4溶液与脱硫吸收塔底部汇集的部分没有反应完全的Mg(OH)2沉淀物通过沉降分离，得到的上清液为MgSO4溶液，管道输送到下步石膏沉淀过程，沉降分离后底部得到的未反应完全的Mg(OH)2浆状物返回本步骤并调和成料浆供重复脱硫使用；
⑥石膏沉淀干燥分解步骤：将脱硫后形成的MgSO4溶液泵入沉淀反应器，搅拌作用下注入足量的钙镁分离步骤得到的CaCl2溶液进行二水石膏的沉淀反应，形成CaSO4·2H2O沉淀和MgCl2溶液；将沉淀完成的反应物放入沉淀池，上清液为MgCl2溶液用于制取氧化镁或者作为副产品出售，沉淀物为CaSO4·2H2O沉淀，将该沉淀取出再经250℃干燥粉碎得到CaSO4·1／2H2O建筑石膏；
⑦干燥脱水和煅烧分解步骤：将钙镁分离步骤得到的经过洗涤的Mg(OH)2滤饼置于500℃的干燥床上进行干燥粉碎得到具有高活性的Mg(OH)2成品，将该滤饼置于1000℃煅烧炉煅烧得到高活性的化学级MgO成品。
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