CN103055684B - 利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺,装置包括烟气入口与烟气出口,在烟气入口与烟气出口之间有一个弯形过度烟道,弯形过度烟道处设有喷嘴系统,在喷嘴系统的烟气来流方向设置防磨板,喷嘴系统连接天然碱浆液制备系统。从SCR反应器出口出来的烟气经天然碱浆液喷洗充分吸收SO3,再进入空气预热器。本发明通过在SCR反应器尾部与空预器之间的烟道处设置喷嘴系统,向烟道内喷入天然碱浆液,利用天然碱的强碱特性对SO3进行吸收脱除,脱除效率可达80%-90%,通过设置喷嘴的位置、数量、角度及出口流速保证吸收剂与烟气的均匀混合,通过设置防磨板减小烟气对喷嘴的磨损,并优化调整,最大限度减小烟道阻力。

Description

利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种脱除烟气三氧化硫的装置及工艺,减少其对空气预热器的腐蚀,增加空气预热器的寿命,同时有效降低空气中SO3含量,减小对人类生活和自然生态的影响,属于大气污染物治理技术领域。
背景技术
[0002] 煤燃烧过程中产生大量污染物,从目前来看尤以S0#P NOx最为严重。新的火电厂大气污染排放标准在03版标准基础上重点加大了火电厂大气污染物中氮氧化物的排放力度,收严了二氧化硫、烟尘等污染物排放限值,“十二五”期间大量电厂采用选择性催化还原(SCR)技术进行脱硝,该技术脱硝效率高,运行稳定。但该技术所用钒-钨-钛系列催化剂,对SO2的氧化过程具有强烈的催化作用,几乎可使烟气中SO3含量增加一倍左右。当烟气流经空气预热器时,烟温会迅速下降,如果烟气中SO3的含量较多,十分容易产生!12304的管壁凝结现象,从而增加了对空气预热器的腐蚀,减少了空气预热器的寿命,同时形成的腐蚀性硫酸氢铵会造成大量灰分沉降在金属表面和卡在层间引起堵塞,及空气预热器中冷温端腐蚀。这种堵塞会增加烟道的阻力,增加引风机的功率消耗,甚至迫使停炉清理预热器堵灰。在SCR技术大规模应用后,烟气中303的浓度大大增加,其给大气环境和人类健康带来的危害也逐渐显现出来。有效脱除烟气中SO3,是增加空预器运行寿命、减少电厂投资和保护生态环境的关键。
[0003] 烟气进入空气预热器前,现有技术并不对SO3进行处理。目前主要SO 3脱除手段为湿法脱硫技术、湿式静电技术或向煤种添加石灰石等,但上述技术存在的主要缺点为,SO3脱除率过低。专利号为201120223113.X的中国专利公开了一种三氧化硫尾气吸收装置,包括吸收塔、三氧化硫反应塔,吸收塔中被隔板隔开为上碱池、中和池,隔板上有喷洒头,中和池上部有循环管,下部有输气管,输气管连通至三氧化硫反应塔,循环管连通至输气管。对于燃烧烟气中酸性污染物的脱除,主要方式是加入碱性物质与酸性物质进行反应,尾气中易脱出,SCR反应器出口烟气中SO3浓度明显提升,需要更好地脱除。
[0004] 天然碱是含水的碳酸盐矿物,是一种易吸湿的白色结晶粉未。中国天然碱资源分布于内蒙古、吉林、河南、青海、新疆和西藏,主要集中于河南和内蒙古,随着开采技术的进步和勘探工作的深入,目前已探明储量为206Mt。目前天然碱主要用于生产纯碱,但是开发利用条件较差,工业基础薄弱,利用率低。天然碱在碱品生产中所占比例低,仅在局部地区起到市场调节作用。因此亟需开发新的天然碱利用手段。天然碱碱性很强,利用这一天然资源在烟道(SCR反应器尾部与空气预热器入口之间)中喷射来实现SO3的脱除极具应用前景和潜力。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于利用储量丰富、利用率低的天然碱资源,提出一种利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺,在SCR反应器出口与空预器之间喷入天然碱,脱除烟气中SO3,能够很大程度上降低烟气中SO3浓度,减少其对空气预热器的腐蚀,增加空气预热器的寿命,降低电厂的投资,同时减小对人类生活和自然生态的影响。
[0006] 本发明采取的技术方案如下:
[0007] 利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置,包括烟气入口与烟气出口,在烟气入口与烟气出口之间有一个弯形过度烟道,弯形过度烟道处设有喷嘴系统,在喷嘴系统的烟气来流方向设置防磨板,喷嘴系统连接天然碱浆液制备系统。
[0008] 喷嘴系统可采用弯形过度烟道背面、侧面或内部等多种位置布置,喷嘴设置一定角度,保证浆液均匀充盈烟道截面。所述的喷嘴系统优选内部布置方式,有多组喷嘴排列,每组喷嘴有多个主喷嘴从上而下排成,每个主喷嘴有两个小喷嘴,两侧靠近烟道垂直壁面的小喷嘴设置角度与水平面呈15° -35°,其余小喷嘴设置角度与水平面呈40° -55°。
[0009] 所述的防磨板位于喷嘴上方,沿烟气来流方向,不能影响喷嘴的正常喷液。
[0010] 利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的工艺,从SCR反应器出口出来的烟气经天然碱浆液喷洗充分吸收SO3,再进入空气预热器,吸收后的天然碱浆液被烟气干燥蒸发。
[0011 ] 所述的烟气三氧化硫浓度在100-500ppm,天然碱浆液的浓度根据三氧化硫浓度变化,质量浓度在20%-30%间,喷嘴出口速度为90±5m/s。
[0012] 根据烟气中SO3的含量不同,天然碱浆液制备系统配备不同浓度的浆液,浆液通过喷嘴系统以一定的速度和角度喷射到水平烟道中,为防止烟气对喷嘴的磨损,在喷嘴的来流方向设置防磨板。喷嘴系统可以采用背面、侧面或内部等多种位置布置喷嘴,每种布置方式下应保证吸收剂与烟气的均匀混合,减小烟道阻力,有利于降低风机能耗。所述的天然碱浆液制备系统,根据烟气SO3含量、天然碱成分及锅炉实际运行情况进行浆液配备,在保证半干法脱除SO3的同时提高SO 3的脱除率。
[0013] 所述的喷嘴需要根据实际情况调整数量、布置角度及出口流速,提高喷嘴流速可增加吸收剂分布的均匀度,但这样不仅会增加喷嘴的耗气量,降低烟气温度,提高空压机的功率,增加能耗,同时也会加大吸收剂对喷嘴的磨损,缩短喷嘴的使用寿命,喷嘴数量、布置角度及出口流速的选择应保证吸收剂与烟气的均匀混合,同时尽量减小烟道阻力。
[0014] 所述的防磨板在不影响吸收剂浓度分布的情况下减小系统的压力损失。
[0015] 本发明通过在SCR反应器尾部与空气预热器之间的烟道处设置喷嘴系统,向烟道内喷入天然碱浆液,利用天然碱的强碱特性对SO3进行吸收脱除,脱除效率可达80%-90%,通过设置喷嘴的位置、数量、角度及出口流速保证吸收剂与烟气的均匀混合,通过设置防磨板减小烟气对喷嘴的磨损,并优化调整,最大限度减小烟道阻力。
附图说明
[0016] 图1为本发明实施例1的装置示意图;
[0017] 图2为本发明实施例1防磨板示意图;
[0018] 图3为本发明实施例1喷嘴的设置角度示意图;
[0019] 其中:1.烟气入口 ;2.喷嘴系统;3.烟气出口 ;4.防磨板;A.近弯形过度烟道上壁面的小喷嘴,B.非近弯形过度烟道壁面的小喷嘴,C.近弯形过度烟道下壁面的小喷嘴。
具体实施方式
[0020] 下面结合实施例进一步说明。
[0021] 实施例1
[0022] 下面以某300WM燃煤机组为例,结合附图对本发明作进一步说明。
[0023] 利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置,包括烟气入口 I与烟气出口 3,在烟气入口 I与烟气出口 3之间有一个弯形过度烟道,弯形过度烟道内设有喷嘴系统2,在喷嘴系统2的烟气来流方向设置防磨板4,喷嘴系统2连接天然碱浆液制备系统。
[0024] 根据烟气SO3含量、天然碱成分及锅炉实际运行情况配置浆液,推荐天然碱(约10%NaHC03,50%Na2C03)与SO3摩尔比9:1左右,在保证半干法脱除SO3的同时提高SO3的脱除率。
[0025] 喷嘴系统布置在SCR反应器尾部与空气预热器之间的烟道,采用内部布置方式,保证吸收剂与烟气的均匀混合,减小烟道阻力,有利于降低风机能耗。
[0026] 喷嘴布置在烟道内部,处于弯形过度烟道水平段上,其中心在所在平面与出口平面的距离为9725mm,左右两边的喷嘴组距烟道内壁距离为890mm,相邻喷嘴组的距离为900mm,在每组喷嘴上设5个主喷嘴,上、下两最边的主喷嘴距上、下壁面的距离为450mm,相邻主喷嘴之间的距离为500mm。每个主喷嘴有2个小喷嘴,小喷嘴的直径为150mm,喷嘴出口流速为90m/s,近壁面小喷嘴与水平面所呈角度为35°,非近壁面的小喷嘴与水平面所呈角度为45°。
[0027] 本实例中在SCR反应器尾部与空气预热器之间的烟道处设置喷嘴系统,向烟道内喷入天然碱浆液,利用天然碱的强碱特性对SO3进行吸收脱除,脱除效率可达87%,通过设置喷嘴的位置、数量、角度及出口流速保证吸收剂与烟气的均匀混合,通过设置防磨板减小烟气对喷嘴的磨损,并优化调整,使得烟气入口与出口见的压力损失为93.94Pa。

Claims (2)

1.利用天然碱有效脱除烟气中三氧化硫的装置,其特征是,包括烟气入口与烟气出口,在烟气入口与烟气出口之间有一个弯形过度烟道,弯形过度烟道处设有喷嘴系统,在喷嘴系统的烟气来流方向设置防磨板,喷嘴系统连接天然碱浆液制备系统;喷嘴系统布置在SCR反应器尾部与空气预热器之间的烟道; 所述的喷嘴系统有多组喷嘴排列,每组喷嘴有多个主喷嘴从上而下排成,每个主喷嘴有两个小喷嘴,两侧靠近烟道垂直壁面的小喷嘴设置角度与水平面呈15° -35°,其余小喷嘴设置角度与水平面呈40° -55° ; 防磨板位于喷嘴上方,沿烟气来流方向布置。
2.一种采用权利要求1所述的装置脱除烟气中三氧化硫的工艺,其特征是,从SCR反应器出口出来的烟气经天然碱浆液喷洗充分吸收SO3,再进入空气预热器,吸收后的天然碱浆液被烟气干燥蒸发;所述的天然碱浆液的浓度根据三氧化硫浓度变化,质量浓度在20% -30%间,喷嘴出口速度为90±5m/s。
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