CN108211698A - 燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法，系统包括：第一级：塔式湿法净化系统；第二级：组合型活性碳纤维净化系统；第三级：臭氧净化系统；第四级：氨法脱碳系统。系统中的每一级净化系统均具有燃煤烟气多种污染物脱除功能，四级净化系统组合起来，形成了燃煤烟气全部污染物梯级脱除系统，最终可实现燃煤烟气全部污染物超低或近零排放。本四级净化系统可根据各地不同的环保要求或使用单位具体情况灵活运用。如不要求脱除CO2，可去掉第四级；如仅需达标排放，可去掉第二级或第三级。本系统具有能耗低、水耗低、运营费用低、无废水排放、无固体废弃物、无二次污染及脱污效率高、脱污种类齐全等多项优点。

Description

燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法
技术领域
本发明是一种燃煤烟气污染物控制技术，具体来说涉及一种燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法、属资源及环境领域。
背景技术
燃煤烟气中含有大量粉尘，SOx、NOx、CO2、汞、铅等有毒重金属及可挥发性有机污染物，是造成酸雨、雾霾、全球温室效应及大气污染的头号污染源。因此，控制烟气中各种污染物的排放，是大气污染控制领域中最重要的任务。
目前燃煤电厂烟气污染物控制主要针对不同污染物采用单一污染物控制技术，如针对颗粒物控制主要有(干、湿式)静电除尘技术、袋式除尘技术及电、袋复合除尘技术，以上技术是目前应用最广泛的主流除尘技术。
针对SOx控制、石灰石/石膏湿法脱硫(WFGD)技术，是当前火电行业主流脱硫技术。
针对NOx控制，主要有低氮燃烧技术、SCR技术、SNCR技术以及以上技术的组合技术。
针对CO2的控制，工业上普遍采用胺法脱碳技术，但由于其能耗大、成本高、根本不适合火电行业烟气量巨大、CO2浓度低、氧含量较高的特点。目前，火电行业几乎没有CO2的控制技术在实行规模化或商业化运用。
单一污染物控制技术的缺点是投资大、运营成本高、能耗高、水耗高、占地大、脱除效率相对较低。
目前国内外开发出许多集成化超低排放技术，其技术路线主要为：低氮燃烧器+SCR+静电除尘+湿法脱硫+湿式静电除尘 或者低氮燃烧器+SCR+SNCR+半干法烟气净化系统+湿式静电深度净化系统。
以上技术路线虽可达到超低排放效果，但基本属于各种主流单一污染物控制技术的组合，因此原技术的所有缺陷几乎全部保留，没有太多创新。
在一体化集成脱除多种污染物技术中(N203525547U)公开了一种湿式集成脱硫脱硝脱汞除尘的脱除塔，在塔内由下至上依次实现了湿法脱硫、氧化脱硝脱汞、湿式电除尘。其除尘方式不仅电耗高，且除尘效果较差，尤其对PM2.5的过滤甚微，其脱硝脱汞采用次氯酸钠，其氧化性能差，脱硝脱汞效率较低。对于多种污染物一体化脱除技术，虽有设备用量少、占地少、投资相对较低的优点，但由于工艺过度紧凑浓缩，对污染物的脱除往往一次通过，难以进行深层次的精细脱除，也难以做到对每一种污染物的脱除都具有最低运营成本和最高脱除效率。
CO2的脱除，是今后烟气治理工作的重中之重，当今的燃煤污染物治理技术，无论是单项的，技术集成的或是一体化多种污染物脱除的，都未涉及CO2的脱除，原因是目前还未有低能耗、低运营成本的CO2脱除技术可以借鉴和运用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法，通过四套系统的协同作用，对燃煤烟气所有污染物实行梯级脱除，最终可以低成本、低能耗的实现CO2达标排放，其余所有污染物超低排放或近零排放。
(二)技术方案
根据本发明，提供了一种燃煤烟气所有污染物四级净化系统，该系统包括：
第一级：塔式湿法净化系统1；
第二级：组合型活性碳纤维净化系统2；
第三级：臭氧净化系统3；
第四级：氨法脱碳系统4。
所述第一级塔式湿法净化系统1的烟气进口连接锅炉烟道烟气出口，其烟气出口连接第二级组合型活性碳纤维净化系统2的烟气进口。
所述第二级组合型活性碳纤维净化系统2的烟气出口，通过泵22连接第三级臭氧净化系统3的烟气出口。
所述第三级臭氧净化系统3的烟气出口，通过泵34连接第四级氨法脱碳系统4的烟气进口。
所述第四级氨法脱碳系统4的烟气出口，连接烟囱的烟气进口，其CO2出口连接CO2处置装置的CO2进口。
本发明所述的第一级塔式湿法净化系统包括：喷淋塔11、排放阀12、固液分离器13、泵14；
所述喷淋塔11内含至上而下与烟气逆流接触的由冲灰水、电厂废水、以及由第四级氨法脱碳系统4通过回收逃逸氨获得的氨水组成的混合液，其上部设有混合液补充进口，下部设有烟气进口，设在底部的灰水排放口通过排放阀12与固液分离器13连接，用于洗涤烟气中固体颗粒物，并通过混合液中烟尘中所含碱性物质及氨等部分脱除烟气中SOX及NOX。
所述固液分离器13的循环水出口通过泵14与喷淋塔11的循环水进口相连，其固定颗粒物排放12与固体颗粒物蓄运系统相连，其作用是用于分离水和固体颗粒物，并使混合液能循环使用。
本发明所述的第二级组合型活性碳纤维净化系统包括：组合型活性碳纤维净化装置21、泵22。
所述组合型活性活性碳纤维净化装置21是由二种(或以上)不同材质、不同热处理改性工艺加工的，重点针对SOX、NOX或HgO等污染物具有极高脱除效率的活性碳纤维组合而成，通过活性碳纤维的巨量微孔的吸附作用及氧化催化作用，高效脱除SOX、NOX、HgO及其它微量污染物。
本发明所述的第三级臭氧净化系统包括：臭氧发生器31、填料塔32、泵34、35、阀33、36、37。
所述臭氧发生器31的臭氧出口与填料塔32的烟气进气管相连，其作用是以空气或氧气为原料，通过电离产生臭氧，并通过臭氧的超强氧化作用，将难溶于水的低价硫氧化物、氮氧化物氧化成易与水反应的高价硫氧化物、氮氧化物。HgO氧化为HgO，将挥发性有机污染物氧化并最终降解为CO2和H2O。
所述填料塔32的烟气出口，通过泵35与第四级氨法脱碳系统中吸收塔41的烟气进口相连，其排放液出口通过排放阀33与排放液蓄罐相连，作用是通过填料塔中循环流动的水与被臭氧氧化成的高价硫氧化物及氮氧化物反应生成硫酸、亚硫酸及硝酸。HgO再与水中的各种酸反应生成汞盐，同时，烟气中未反应完的O3将溶于填料塔中的循环水生成低浓度臭氧水，与烟气中未氧化的SOX、NOX、HgO及其它残余微量污染物继续反应，达到深层次超洁净净化目的。
本发明所述的第四级氨法脱碳系统包括：吸收塔41、吸收液蓄罐42、精吸塔43、贫富液热交换器44、再生塔45、贫液冷却装置46、逃逸氨回收塔47、热载体循环加热器410、清洁烟气加热器411。
本发明还提供一种利用上述系统对燃煤烟气所有污染物四级净化系统的净化方法，包括如下步骤：
①第一级：塔式湿法除尘、脱硫、脱硝、脱汞步骤
烟气由塔下部进入，与冲灰水、电厂废水、回收逃逸氨产生的氨水组成的混合液逆流接触，被混合液洗涤掉绝大部分烟尘颗粒物，Hg、Hg+2，通过固液分离器分离出固体颗粒物，混合水通过泵14返回喷淋塔11循环使用，同时烟气中的SOx、NOx与冲灰水及烟尘释放于水中的大量碱性物质以及氨水中的氨发生反应，生成各种硫酸盐、硝酸盐。
②第二级：组合型活性碳纤维对所有污染物(不含CO2)的深度脱除步骤：
利用活性碳纤维巨量微孔的吸附作用及氧化催化作用，将难溶于水的SO2、NO氧化为易溶于水的高价硫氧化物及高价氮氧化物，将HgO氧化为HgO，将挥发性有机污染物氧化降解为无害的CO2和H2O，将PM等微尘吸附于微孔之中。并通过烟气中的水汽与高价硫氧化物反应生成硫酸，与高价氮氧化物反应生成硝酸，被吸附的所有污染物最终通过水汽积成水滴最后靠自重脱附。本步骤在第一级净化基础上对所有污染物进行深度脱除(不含CO2)可实现所有污染物达标排放(不含CO2)。
③第三级：臭氧精细脱除步骤，其作用有三：A在前二级净化基础上实现超洁净脱除，本级系统利用臭氧的超强氧化作用，将低价的难溶于水的SO2、NO氧化成高价的易与水反应的SO3、NO2，将Hgo氧化成HgO，在烟气通过填料塔32时，SO3、NO2与填料塔中循环流动的水反应生产硫酸、亚硫酸、硝酸，然后与HgO等金属氧化物反应生成盐，挥发性有机污染物被臭氧氧化后最终降解为CO2及H2O，烟尘、PM将被填料塔中循环水反复洗涤脱除，未反应完的臭氧将溶于循环水中，形成臭氧水，对未被氧化的微量污染物层层氧化，达到彻底清除目的。B可用作前级净化系统的备用系统，当二级净化系统效率非常高时，或认为没有必要过度精细脱除时，可以通过关闭阀36，打开阀37，关闭本系统，将烟气通过旁路管道直接进入下级净化系统。但当二级净化系统脱除效率下降，不能达标排放时，可开启本系统，协助二级净化系统共同完成净化任务。C当二级净化系统需要清洗、维修暂停工作时，第三级净化系统可直接取代二级净化系统，独立完成全部净化工作。
④第四级：氨法脱碳步骤包括：
A、CO2吸收步骤：通过CO2吸收液(氨液+添加剂)在吸收塔内吸收烟气中CO2，生成碳酸氢氨(富液)。
B、加热富液，析出CO2步骤：利用烟道内高温烟气余热通过热载体(水或导热油)加热富液，使其再生，析出CO2，再生后的吸收液经换热冷却后返回吸收塔循环使用。
C、烟气精细脱碳及逃逸氨回收步骤：吸收塔排出的脱碳烟气中仍有少量未脱尽的CO2及逃逸氨气，通过精吸塔内循环流动的低浓度氨水吸收残余CO2，生成碳酸氢氨(富液)，氨液中的水吸收烟气中逃逸氨生成氨水，氨水再吸收残余CO2生成碳酸氢按。在利用逃逸氨吸收残余CO2循环过程中，须根据情况补充一定氨液，以维持一定的氨液浓度。
D、清洁烟气加热排放步骤：从精吸塔排放的清洁烟气，经氨水多次洗涤，温度较低，须通过设在烟道内的烟气加热装置，加热烟气，以利于烟囱排入大气。
E、从解析CO2气中回收逃逸氨步骤：富液再生析出的CO2气含有一定量的逃逸氨气，系统通过逃逸氨气回收塔内循环流动的清水对逃逸氨进行吸收，生成氨水，该氨水大部分用于补充在脱碳循环中氨及水分的损失，余下部分用于第一级净化系统中喷淋塔内制作混合水，用于脱硫、脱汞。脱除逃逸氨气的CO2气将进入CO2处置装置进行处置。
F、多种污染物超洁净脱除步骤：A步骤及C步骤中的吸收塔及精吸塔内循环流动的氨液，在吸附CO2的同时，仍对烟气中可能残留的微量NOx、SOx、烟尘颗粒物、汞等多种污染物进行超洁净脱除。
根据权利要求1-6所述的系统，其特征在于，所述的四级净化系统中每一级净化系统都具有独立的多种污染物脱除功能。因此，可根据各地不同的环保要求及使用单位的具体情况，将四级净化系统打散后重新组合使用，由于组合方法不同，脱除效率会有差异。总的来说，所用级数越多，梯级脱除效率越高，如：
1级+2级 可实现全部污染物(不含CO2)达标排放，但设备清洗或维修时段可能会超标排放。
1级+3级 可实现全部污染物(不含CO2)稳定达标排放。
1级+2级+3级 可实现全部污染物(不含CO2)稳定超低排放
1级+3级+4级 可实现全部污染物稳定超低排放，CO2达标呀超低排放。
四级全用 可实现全部污染物近零排放，CO2达标或超低排放。
(三)有益效果
通过以上技术方案，不难看出，本发明所提供的系统及方法，通过四级净化系统，对烟气所有污染物实行梯级净化，最终可实现燃煤烟气所有污染物近零排放、CO2达标(或超低)排放，使燃煤发电无论在排放的烟气清洁度上或是发电成本上都大幅度优于燃气发电。
附图说明
图1为本发明燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法具体实施例示意图
本发明主要元件说明：
虚线框1塔式湿法净化系统：11、喷淋塔 12、排放阀 13、固液分离器 14、泵
虚线框2组合型活性碳纤维净化系统：21组合型活性碳纤维净化装置 22、泵
虚线框3臭氧净化系统：31、臭氧发生器 32、填料塔 33、36、37、阀 34、35、泵
虚线框4氨法脱碳系统：41、吸收塔 42、吸收液蓄罐 43、精吸塔 44、贫、富液热交换器 45、再生塔(内置富液加热装置) 46、贫液冷却装置 47、逃逸氨回收塔 48、省煤器49、空气预热器 410、热载体循环加热器 411、清洁烟气加热器
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明；需要说明的是，附图中无绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普遍通技术人员所知的形式。
在本发明示例性实施例中，提供了一种燃煤烟气所有污染物四级净化系统。请参照图1，该系统包括：第一级：塔式净化系统；第二级：组合型活性碳纤维净化系统；第三级：臭氧净化系统；第四级：氨法脱碳系统。
以下分别对本实施例燃煤烟气所有污染物四级净化系统的各个组成部分进行详细说明。
第一级：塔式湿法净化系统包括喷淋塔11，其作用是利用与烟气逆流接触循环流动的，由冲灰水、电厂废水、以及由氨法脱碳系统回收逃逸氨获得的氨水组成的混合液对烟气进行充分洗涤，脱除烟气中绝大部分颗粒物及Hg、Hg+2，并利用冲灰水及烟尘中所含的碱性物质以及氨水中的氨与烟气中的SOx、NOx反应生成各种硫酸盐、硝酸盐。
本级系统还包括排放阀12，其作用是将含高浓度颗粒物的混合水排入固液分离器；本级系统还包括固液分离器13，其作用是将混合水从固体颗粒物中分离出来循环使用。本级系统还包括泵14，其作用是将固液分离器分离出的混合水泵入喷淋塔循环使用。本级系统的优点是充分利用电厂废水及回收逃逸氨除尘、脱硫、脱汞，具有能耗低、水耗低、运营成本低的特点。
第二级：组合型活性碳纤维净化系统，包括组合型活性硕纤维净化装置21、泵22、实验数据表明，不同的活性碳材质及不同的热处理改性方法，对各种污染物的脱除效率差异较大。本系统优选了脱除SOx效率最高的粘胶基ACF通过热处理改性后用于前级脱硫，另优选聚丙烯睛或沥清为原料的活性碳纤维经热处理后用于后级脱硝，将可获得最佳的脱硫脱硝效果。同时，活性碳纤维巨量微孔的吸附作用及氧化催化作用能高效脱除汞等有毒重金属、微量有机污染物以及PM等。本级系统与目前国内外广泛使用的石灰石-石膏湿法脱硫技术相比，具有以下优点：1、设备简单、成本低、占地少 2、不消耗脱硫剂(石灰、石膏等) 3、用水量少 4、没有固体废弃物排放 5、无废水排放 6、能耗低 7、脱硫效率高(四级系统最终脱硫率100％)
本级系统与当前主流脱硝技术(低氮燃烧器+SCR+SNCR)相比，具有以下优点：1、设备简单、成本低 2、不消耗氨也没有氨泄漏问题 3、脱硝率高(四级净化系统的最终脱率约为99.9％) 4、能同时脱除除CO2外的几乎所有污染物。
第三级：臭氧净化系统，包括臭氧发生器31，其作用是以空气或氧气为原料，通过电离产生臭氧，利用臭氧的超强氧化特性，将难与水反应的SO2氧化为SO3，NO氧化为NO2，Hgo氧化为HgO，将可挥发性有机污染物氧化并最终降解为CO2和H2O。
本系统还包括填料塔32，其作用是通过塔内循环流动的清水，与烟气中已完成氧化的SO3、NO2反应生成硫酸、硝酸，再与烟气中HgO等重金属氧化物反应生成各种盐，未反应完的剩余臭氧将溶于水中，形成低浓度臭氧水，通过泵34的循环作用，对烟气中少量未被氧化的污染物反复洗涤氧化，从而达到超精细深度脱除全部污染物的目的。另外，由于烟气在前二级净化中已脱除得比较干净，因此，进入第三级净化系统的残余污染物数量非常少，因此对臭氧的消耗量非常低，只需补充少量臭氧，维持填料塔循环水中一定量的臭氧浓度，即可彻底清除烟气中微量的残余污染物，达到超低甚至近零排放的超高脱除率。
本系统还包括阀36、37，其作用是当第二级净化系统效率非常高，或者认为不用第三级净化系统也能满足排放要求时，可通过阀36关闭第三级净化系统，并打开阀37，让烟气通过旁路管道直接进入下一级净化系统或升温后直接排放。反之，当第二级净化系统效率降低，不能达到排放要求时，则可通过打开阀36，关闭阀37，启动第三级净化系统，协助第二级净化系统达到排放要求。另外，当第二级净化系统需要清洗、维修、暂时停止工作期间，第三级净化系统能够独立完成第二级净化系统的全部工作。
第四级：氨法脱碳系统，包括吸收塔41，其作用是利用氨液吸收烟气中CO2，生成碳酸氢氨溶液(富液)，脱碳后的烟气进入精吸塔进行精细脱除。
本系统还包括精吸塔43，其作用是利用塔内循环流动的低浓度氨液吸收脱碳烟气中残留的CO2，同时也吸附脱碳烟气中的逃逸氨气，生成的氨水又用于吸收残余的CO2，如此循环，达到了在回收逃逸氨的同时，又除掉了脱碳烟气中的残余CO2的双重目的。
本系统还包括吸收液蓄罐42，其作用是将从再生塔脱碳后返回循环使用的贫液，以及从精吸塔过来的富液，再根据需要补充适量的氨水混合均匀后通过泵413送入吸收塔吸收烟气中CO2。
本系统还包括贫、富液热交换器44，用于使脱碳后的高温贫液与从吸收塔出来的低温富液进行热交换以节省贫液降温及富液升温能耗。
本系统还包括再生塔45，塔内设有利用烟道内高温烟气热能通过热载体循环加热富液的装置，其作用是利用烟气余热加热富液脱碳再生，析出CO2。再生后的氨液(贫液)经降温后返回吸收液蓄罐循环使用。与传统的利用锅炉蒸气加热富液脱碳工艺相比，能大幅降低再生能耗，减少整体运营成本。
本系统还包括贫液冷却装置46，其作用是将从贫、富液热交换器降温后的贫液进一步降温到工艺设定温度。
本系统还包括逃逸氨回收塔47，其作用是将再生后析出的CO2气中混入的氨气通过塔内循环流动的清水回收生成氨水，该氨水大部分送入吸收液罐用于补充吸收液在循环中损失的氨及水份，多余的氨水送入第一级塔式湿法净化系统用于脱硫、脱硝。脱除氨气后的CO2气进入CO2处置装置进行干燥、压缩、液化。
本系统还包括热载体循环加热器410，该装置设置在烟道内省煤器48，空气预热器49之后，其作用是利用烟道内高温烟气余热加热热载体(水或导热油)，并通过循环流动的高温热载体加热富液解析出CO2，以代替传统的用锅炉蒸气加热富液脱碳工艺，从而大幅降低脱碳能耗及运营费用。
本系统还包括清洁烟气加热器411，该装置设置在烟道内热载体循环加热器410之后，用于提升排烟温度，利于烟气排出。
本发明示例性实施例2请参照图1，燃煤烟气所有污染物四级净化方法，包括下述步骤：
①第一级：塔式湿法除尘、脱硫、脱硝、脱汞步骤
烟气由塔下部进入，与冲灰水、电厂废水、回收逃逸氨产生的氨水组成的混合液逆流接触，被混合液洗涤掉绝大部分烟尘颗粒物，Hg、Hg+2，通过固液分离器分离出固体颗粒物，混合水通过泵14返回喷淋塔11循环使用，同时烟气中的SOx、NOx与冲灰水及烟尘释放于水中的大量碱性物质以及氨水中的氨发生反应，生成各种硫酸盐、硝酸盐。
②第二级：组合型活性碳纤维对所有污染物(不含CO2)的深度脱除步骤：
利用活性碳纤维巨量微孔的吸附作用及氧化催化作用，将难溶于水的SO2、NO氧化为易溶于水的高价硫氧化物及高价氮氧化物，将HgO氧化为HgO，将挥发性有机污染物氧化降解为无害的CO2和H2O，将PM等微尘吸附于微孔之中。并通过烟气中的水汽与高价硫氧化物反应生成硫酸，与高价氮氧化物反应生成硝酸，被吸附的所有污染物最终通过水汽积成水滴最后靠自重脱附。本步骤在第一级净化基础上对所有污染物进行深度脱除(不含CO2)可实现所有污染物达标排放(不含CO2)。
③第三级：臭氧精细脱除步骤，其作用有三：A在前二级净化基础上实现超洁净脱除，本级系统利用臭氧的超强氧化作用，将低价的难溶于水的SO2、NO氧化成高价的易与水反应的SO3、NO2，将Hgo氧化成HgO，在烟气通过填料塔32时，SO3、NO2与填料塔中循环流动的水反应生产硫酸、亚硫酸、硝酸，然后与HgO等金属氧化物反应生成盐，挥发性有机污染物被臭氧氧化后最终降解为CO2及H2O，烟尘、PM将被填料塔中循环水反复洗涤脱除，未反应完的臭氧将溶于循环水中，形成臭氧水，对未被氧化的微量污染物层层氧化，达到彻底清除目的。B可用作前级净化系统的备用系统，当二级净化系统效率非常高时，或认为没有必要过度精细脱除时，可以通过关闭阀36，打开阀37，关闭本系统，将烟气通过旁路管道直接进入下级净化系统。但当二级净化系统脱除效率下降，不能达标排放时，可开启本系统，协助二级净化系统共同完成净化任务。C当二级净化系统需要清洗、维修暂停工作时，第三级净化系统可直接取代二级净化系统，独立完成全部净化工作。
④第四级：氨法脱碳步骤包括：
A、CO2吸收步骤：通过CO2吸收液(氨液+添加剂)在吸收塔内吸收烟气中CO2，生成碳酸氢氨(富液)。
B、加热富液，析出CO2步骤：利用烟道内高温烟气余热通过热载体(水或导热油)加热富液，使其再生，析出CO2，再生后的吸收液经换热冷却后返回吸收塔循环使用。
C、烟气精细脱碳及逃逸氨回收步骤：吸收塔排出的脱碳烟气中仍有少量未脱尽的CO2及逃逸氨气，通过精吸塔内循环流动的低浓度氨水吸收残余CO2，生成碳酸氢氨(富液)，氨液中的水吸收烟气中逃逸氨生成氨水，氨水再吸收残余CO2生成碳酸氢按。在利用逃逸氨吸收残余CO2循环过程中，须根据情况补充一定氨液，以维持一定的氨液浓度。
D、清洁烟气加热排放步骤：从精吸塔排放的清洁烟气，经氨水多次洗涤，温度较低，须通过设在烟道内的烟气加热装置，加热烟气，以利于烟囱排入大气。
E、从解析CO2气中回收逃逸氨步骤：富液再生析出的CO2气含有一定量的逃逸氨气，系统通过逃逸氨气回收塔内循环流动的清水对逃逸氨进行吸收，生成氨水，该氨水大部分用于补充在脱碳循环中氨及水分的损失，余下部分用于第一级净化系统中喷淋塔内制作混合水，用于脱硫、脱汞。脱除逃逸氨气的CO2气将进入CO2处置装置进行处置。
F、多种污染物超洁净脱除步骤：A步骤及C步骤中的吸收塔及精吸塔内循环流动的氨液，在吸附CO2的同时，仍对烟气中可能残留的微量NOx、SOx、烟尘颗粒物、汞等多种污染物进行超洁净脱除。
根据权利要求1-6所述的系统，其特征在于，所述的四级净化系统中每一级净化系统都具有独立的多种污染物脱除功能。因此，可根据各地不同的环保要求及使用单位的具体情况，将四级净化系统打散后重新组合使用，由于组合方法不同，脱除效率会有差异。总的来说，所用级数越多，梯级脱除效率越高，如：
1级+2级 可实现全部污染物(不含CO2)达标排放，但设备清洗或维修时段可能会超标排放。
1级+3级 可实现全部污染物(不含CO2)稳定达标排放。
1级+2级+3级 可实现全部污染物(不含CO2)稳定超低排放
1级+3级+4级 可实现全部污染物稳定超低排放，CO2达标呀超低排放。
四级全用 可实现全部污染物近零排放，CO2达标或超低排放。
从上述实施例可以看出，本发明燃煤烟气所有污染物四级净化系统及方法在低成本、低能耗前提下可以实现燃煤烟气所有污染物超低或近零排放。在烟气排放清洁度上和发电成本上大幅超越燃气发电。
本发明并不限于上述实施方式及附图所公开的内容，在不脱离本发明实质内容的情况下完成的等效或修改、变形、替换均落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种燃煤烟气所有污染物四级净化系统，其特征在于包括：
第一级：塔式湿法净化系统1；
第二级：组合型活性碳纤维净化系统2；
第三级：臭氧净化系统3；
第四级：氨法脱碳系统4。(已另申请专利)
所述第一级塔式湿法净化系统1的烟气进口连接锅炉烟道烟气出口，其烟气出口连接第二级组合型活性碳纤维净化系统2的烟气进口。
所述第二级组合型活性碳纤维净化系统2的烟气出口，通过泵22连接第三级臭氧净化系统3的烟气出口。
所述第三级臭氧净化系统3的烟气出口，通过泵34连接第四级氨法脱碳系统4的烟气进口。
所述第四级氨法脱碳系统4的烟气出口，连接烟囱的烟气进口，其CO2出口连接CO2处置装置的CO2进口。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一级塔式湿法净化系统包括：喷淋塔11、排放阀12、固液分离器13、泵14；
所述喷淋塔11内含至上而下与烟气逆流接触的由冲灰水、电厂废水、以及由第四级氨法脱碳系统4通过回收逃逸氨获得的氨水组成的混合液，其上部设有混合液补充进口，下部设有烟气进口，设在底部的灰水排放口通过排放阀12与固液分离器13连接，用于洗涤烟气中固体颗粒物，并通过混合液中烟尘中所含碱性物质及氨等部分脱除烟气中SOX及NOX。
所述固液分离器13的循环水出口通过泵14与喷淋塔11的循环水进口相连，其固定颗粒物排放12与固体颗粒物蓄运系统相连，其作用是用于分离水和固体颗粒物，并使混合液能循环使用。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第二级组合型活性碳纤维净化系统2包括：组合型活性碳纤维净化装置21、泵22。
所述组合型活性活性碳纤维净化装置21是由二种(或以上)不同材质、不同热处理改性工艺加工的，重点针对SOX、NOX或HgO等污染物具有极高脱除效率的活性碳纤维组合而成，通过活性碳纤维的巨量微孔的吸附作用及氧化催化作用，高效脱除SOX、NOX、HgO及其它微量污染物。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三级臭氧净化系统3包括：臭氧发生器31、填料塔32、泵34、35、阀33、36、37。
所述臭氧发生器31的臭氧出口与填料塔32的烟气进气管相连，其作用是以空气或氧气为原料，通过电离产生臭氧，并通过臭氧的超强氧化作用，将难溶于水的低价硫氧化物、氮氧化物氧化成易与水反应的高价硫氧化物、氮氧化物。HgO氧化为HgO，将挥发性有机污染物氧化并最终降解为CO2和H2O。
所述填料塔32的烟气出口，通过泵35与第四级氨法脱碳系统中吸收塔41的烟气进口相连，其排放液出口通过排放阀33与排放液蓄罐相连，作用是通过填料塔中循环流动的水与被臭氧氧化成的高价硫氧化物及氮氧化物反应生成硫酸、亚硫酸及硝酸。HgO再与水中的各种酸反应生成汞盐，同时，烟气中未反应完的O3将溶于填料塔中的循环水生成低浓度臭氧水，与烟气中未氧化的SOX、NOX、HgO及其它残余微量污染物继续反应，达到深层次超洁净净化目的。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第四级氨法脱碳系统包括：吸收塔41、吸收液蓄罐42、精吸塔43、贫富液热交换器44、再生塔45、贫液冷却装置46、逃逸氨回收塔47、热载体循环加热器410、清洁烟气加热器411。
6.根据权利要求1-5任一项所述的燃煤烟气所有污染物四级净化系统的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
①第一级：塔式湿法除尘、脱硫、脱硝、脱汞步骤
烟气由塔下部进入，与冲灰水、电厂废水、回收逃逸氨产生的氨水组成的混合液逆流接触，被混合液洗涤掉绝大部分烟尘颗粒物，Hg、Hg+2，通过固液分离器分离出固体颗粒物，混合水通过泵14返回喷淋塔11循环使用，同时烟气中的SOx、NOx与冲灰水及烟尘释放于水中的大量碱性物质以及氨水中的氨发生反应，生成各种硫酸盐、硝酸盐。
②第二级：组合型活性碳纤维对所有污染物(不含CO2)的深度脱除步骤：
利用活性碳纤维巨量微孔的吸附作用及氧化催化作用，将难溶于水的SO2、NO氧化为易溶于水的高价硫氧化物及高价氮氧化物，将HgO氧化为HgO，将挥发性有机污染物氧化降解为无害的CO2和H2O，将PM等微尘吸附于微孔之中。并通过烟气中的水汽与高价硫氧化物反应生成硫酸，与高价氮氧化物反应生成硝酸，被吸附的所有污染物最终通过水汽积成水滴最后靠自重脱附。本步骤在第一级净化基础上对所有污染物进行深度脱除(不含CO2)可实现所有污染物达标排放(不含CO2)。
③第三级：臭氧精细脱除步骤，其作用有三：A在前二级净化基础上实现超洁净脱除，本级系统利用臭氧的超强氧化作用，将低价的难溶于水的SO2、NO氧化成高价的易与水反应的SO3、NO2，将Hgo氧化成HgO，在烟气通过填料塔32时，SO3、NO2与填料塔中循环流动的水反应生产硫酸、亚硫酸、硝酸，然后与HgO等金属氧化物反应生成盐，挥发性有机污染物被臭氧氧化后最终降解为CO2及H2O，烟尘、PM将被填料塔中循环水反复洗涤脱除，未反应完的臭氧将溶于循环水中，形成臭氧水，对未被氧化的微量污染物层层氧化，达到彻底清除目的。B可用作前级净化系统的备用系统，当二级净化系统效率非常高时，或认为没有必要过度精细脱除时，可以通过关闭阀36，打开阀37，关闭本系统，将烟气通过旁路管道直接进入下级净化系统。但当二级净化系统脱除效率下降，不能达标排放时，可开启本系统，协助二级净化系统共同完成净化任务。C当二级净化系统需要清洗、维修暂停工作时，第三级净化系统可直接取代二级净化系统，独立完成全部净化工作。
④第四级：氨法脱碳步骤包括：
A、CO2吸收步骤：通过CO2吸收液(氨液+添加剂)在吸收塔内吸收烟气中CO2，生成碳酸氢氨(富液)。
B、加热富液，析出CO2步骤：利用烟道内高温烟气余热通过热载体(水或导热油)加热富液，使其再生，析出CO2，再生后的吸收液经换热冷却后返回吸收塔循环使用。
C、烟气精细脱碳及逃逸氨回收步骤：吸收塔排出的脱碳烟气中仍有少量未脱尽的CO2及逃逸氨气，通过精吸塔内循环流动的低浓度氨水吸收残余CO2，生成碳酸氢氨(富液)，氨液中的水吸收烟气中逃逸氨生成氨水，氨水再吸收残余CO2生成碳酸氢按。在利用逃逸氨吸收残余CO2循环过程中，须根据情况补充一定氨液，以维持一定的氨液浓度。
D、清洁烟气加热排放步骤：从精吸塔排放的清洁烟气，经氨水多次洗涤，温度较低，须通过设在烟道内的烟气加热装置，加热烟气，以利于烟囱排入大气。
E、从解析CO2气中回收逃逸氨步骤：富液再生析出的CO2气含有一定量的逃逸氨气，系统通过逃逸氨气回收塔内循环流动的清水对逃逸氨进行吸收，生成氨水，该氨水大部分用于补充在脱碳循环中氨及水分的损失，余下部分用于第一级净化系统中喷淋塔内制作混合水，用于脱硫、脱汞。脱除逃逸氨气的CO2气将进入CO2处置装置进行处置。
F、多种污染物超洁净脱除步骤：A步骤及C步骤中的吸收塔及精吸塔内循环流动的氨液，在吸附CO2的同时，仍对烟气中可能残留的微量NOx、SOx、烟尘颗粒物、汞等多种污染物进行超洁净脱除。
根据权利要求1-6所述的系统，其特征在于，所述的四级净化系统中每一级净化系统都具有独立的多种污染物脱除功能。因此，可根据各地不同的环保要求及使用单位的具体情况，将四级净化系统打散后重新组合使用，由于组合方法不同，脱除效率会有差异。总的来说，所用级数越多，梯级脱除效率越高，如：
1级+2级 可实现全部污染物(不含CO2)达标排放，但设备清洗或维修时段可能会超标排放。
1级+3级 可实现全部污染物(不含CO2)稳定达标排放。
1级+2级+3级 可实现全部污染物(不含CO2)稳定超低排放
1级+3级+4级 可实现全部污染物稳定超低排放，CO2达标呀超低排放。
四级全用 可实现全部污染物近零排放，CO2达标或超低排放。
7.根据权利要求1-7所述的系统，其特征在于，本燃煤烟气全部污染物四级净化系统及方法不仅限于燃煤烟气净化，也适用于如垃圾焚烧、冶金烟气等多种烟气的净化。
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