CN104857841A - 一种脱除烟气中三氧化硫的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱除烟气中三氧化硫的装置，包括：料仓；螺旋给料机，具有进料口与出料口，所述进料口用于与料仓连接，其用于控制吸收剂的出料速率；输气管，具有进气口与出气口，出料口与输气管相连接；喷射枪，所述出气口与喷射枪相连接，其用于喷射强碱性颗粒的吸收剂；脱硝入口烟道，其用于将吸收剂与烟气混合，所述出气口与喷射枪位于烟道中；脱硝反应器，与脱销入口烟道相连接；扰流板。该装置可应用于火力发电厂燃煤机组，有效降低SO₃的含量，减少三氧化硫对脱硝装置、空预器的影响，同时降低污染物实现烟气的清洁排放。

Description

一种脱除烟气中三氧化硫的装置和方法

技术领域

 本发明涉及一种脱除烟气中三氧化硫的装置和方法，属于大气污染物治理领域。

背景技术

燃煤过程中产生大量的污染物，其中由于煤炭中含有一定浓度的硫元素，因此最终排放的烟气中会生成一定浓度的SO₂和SO₃。

SO₃的生成机理主要包括以下部分，在炉膛的燃烧过程中，煤中一部分硫元素直接转化为SO₃；烟气在尾部受热面换热过程中，受到金属管壁、飞灰的催化氧化作用，一部分SO₂会被氧化成SO₃; 对于新增SCR脱硝装置的机组，脱硝催化剂也具有很强的催化氧化作用，使得一部分SO₂被氧化成SO₃。通常对于未安装脱硝装置的燃煤机组，SO₃的生成率占总含硫量的1%；对于安装SCR脱硝装置的机组，SO₃的生成率更高，通常可以占到总含硫量的1.5~2%。

SO₃的危害主要表现在以下方面：

1、SO₃的浓度升高，导致硫酸氢铵的生成浓度增加，造成脱硝装置的最低连续喷氨温度升高，导致SCR脱硝装置在低负荷条件下无法投运，脱硝装置的可用率下降。

2、SO₃在空预器的低温段造成烟气中酸露点升高，空预器的低温腐蚀严重，在SCR运行条件下，硫酸氢铵的生成容易造成空预器堵塞，造成空预器的运行阻力上升，设备寿命下降。

3、SO₃进入湿法脱硫后，容易形成气溶胶，造成烟囱最终排放“蓝烟”、“烟羽拖尾”现象，感官极差，同时SO₃的直接排放是造成酸雨的主要来源。

目前SO₃主要脱除手段为湿法脱硫技术、湿式静电除尘技术等，但上述技术均布置在静电除尘之后，可以保证降低最终的SO₃浓度排放，但是无法消除SO₃对前端脱硝装置、空预器的危害。

发明内容

本发明的目的为一种脱除烟气中SO₃的装置和方法，要解决现有技术中SO₃对前端脱硝装置、空预器危害的问题；还解决SO₃对脱硝入口烟道产生腐蚀、烟气中污染物排放多的问题。

为实现上述目的，在本发明第一方面公开了一种脱除烟气中三氧化硫的装置，包括：料仓；螺旋给料机，具有进料口与出料口，所述进料口用于与料仓连接，其用于控制吸收剂的出料速率；输气管，具有进气口与出气口，出料口与输气管相连接；喷射枪，所述出气口与喷射枪相连接，其用于喷射强碱性颗粒的吸收剂；脱硝入口烟道，其用于将吸收剂与烟气混合，所述出气口与喷射枪位于烟道中；脱硝反应器，与脱销入口烟道相连接；扰流板。

进一步地，所述喷射装置端部中轴线的延长线与脱硝入口烟道的中轴线的夹角                                                为 15~65度。

进一步地，所述扰流板相对于水平面倾斜而置，其板面与喷射装置端部中轴线延长线的夹角α为45~135度。

在本发明的第二方面公开了一种脱除烟气中三氧化硫的方法，其采用本发明第一方面的装置，采用强碱性颗粒作为吸收剂，并将其加入至脱硝入口烟道中、所述强碱性颗粒为碱金属盐、碱土金属盐或碱土氧化物。

进一步地，所述强碱性的颗粒为氢氧化钙Ca(OH)₂、氧化钙CaO、氧化镁MgO、氢氧化镁Mg(OH)₂、碳酸氢钠NaHCO₃或倍半碳酸钠Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O。

进一步地，所述三氧化硫与强碱性颗粒的反应当量比为1:（1.5～15）。

进一步地，所述强碱性颗粒为粒径20～150μm的干颗粒粉料。

进一步地，所述强碱性颗粒在烟气中的停留时间为0.1～2 s。

进一步地，强碱性颗粒与脱硝反应器中还原剂混合使用。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

可应用于火力发电厂燃煤机组，有效降低SO₃的含量，减少三氧化硫对脱硝装置、空预器的影响，同时降低污染物实现烟气的清洁排放。

本发明的优点在于系统简单，通过向烟道中喷射碱性吸收剂颗粒，利用强碱性的吸收剂脱除烟气中的SO₃，可实现三氧化硫80~90%的脱除效率；利用气力输送实现吸收剂颗粒的输送和喷射，同时可有效利用SCR脱硝还原剂的喷射装置实现吸收剂颗粒与烟气的均匀掺混，保证SO₃较高的脱除效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图１是本发明的脱除烟气中三氧化硫装置的结构示意图。

图2是本发明的脱除烟气中三氧化硫装置的结构示意图。

图3是本发明实施例1中的喷射装置示意图。

附图标记：1－料仓、2－螺旋给料机、21－进料口、22－出料口、3－输气管、31－进气口、32－出气口、4－喷射装置、5－脱硝入口烟道、6－脱硝反应器、7－扰流板。

具体实施方式

实施例1

碱性吸收剂选择氢氧化镁Mg(OH)₂颗粒，平均粒径40μm。

脱硝入口烟气温度350℃，SO₃含量20ppm，根据烟气条件和氧化镁成分，确定化学反应当量比SO₃：Mg(OH)₂=1:3，通过较高的化学当量比保证SO₃的脱除效率。

如图1所示，一种脱除烟气中的SO₃的工艺系统，氢氧化镁吸收剂以粉料的形式储存在料仓1中，经过螺旋给料机2控制吸收剂的给料速率，气力输送系统3利用压缩空气输送氢氧化镁颗粒至喷射装置4，将氢氧化镁颗粒喷入脱硝入口烟道5中。氢氧化镁在脱硝烟道中实现与烟气的均匀掺混，脱除掉烟气中的部分SO₃，之后进入脱硝反应器6中。

如图2所示为吸收剂喷嘴4的具体实施方式。脱硝入口烟道截面2米X 11.67米，共配置四根DN40的碱性吸收剂喷管7，用于喷射气力输送的氢氧化镁粉末，对应在烟道中设置四套扰流板8，涡流板直径1500mm，涡流板与喷管位置一一对应。烟气经过扰流板8后形成涡流9，卷吸周边烟气，实现氢氧化镁粉末与烟气的均匀掺混,完成后续三氧化硫的脱除。

在设计工况条件下，可以保证SO₃的脱除效率86%，同时由于喷入的氢氧化镁占烟气飞灰总量质量比小于0.5%，因此不会对下游的脱硝催化剂产生较大影响。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于采用碳酸氢钠作为碱性吸收剂，吸收剂的粒径60μm。

碳酸氢钠碱性吸收剂的碱性高于氢氧化镁，因此化学当量比SO3：NaHCO3=1:5，在设计条件下，SO3的脱除效率为90%。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于采用氢氧化钙（Ca(OH)2）作为碱性吸收剂，吸收剂的粒径40μm。

氢氧化钙的碱性稍弱，因此因此化学当量比SO3：Ca(OH)2=1:8，在设计条件下，SO3的脱除效率为65%。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于采用倍半碳酸钠（Na₂CO₃· NaHCO₃· 2H₂O）作为碱性吸收剂，吸收剂的粒径100μm。

倍半碳酸钠碱性很强，因此控制其余SO3反应的化学当量比SO3：Na₂CO₃· NaHCO₃· 2H₂O =1:6，在设计条件下，SO3的脱除效率为72%。

Claims (9)

1.一种脱除烟气中三氧化硫的装置，其特征在于，包括：

料仓（1）；

螺旋给料机（2），具有进料口（21）与出料口（22），所述进料口（21）用于与料仓（1）连接，其用于控制吸收剂的出料速率；

输气管（3），具有进气口（31）与出气口（32），出料口（22）与输气管（3）相连接；

喷射枪（4），所述出气口（32）与喷射枪（4）相连接，其用于喷射强碱性颗粒的吸收剂；

脱硝入口烟道（5），其用于将吸收剂与烟气混合，所述出气口（32）与喷射枪（4）位于烟道（5）中；

脱硝反应器（6），与脱销入口烟道（5）相连接；

扰流板（7）。

2.根据权利要求1 所述一种应用于SCR烟气脱硝的还原剂混合装置，其特征在于：所述喷射装置（4）端部中轴线的延长线与脱硝入口烟道（5）的中轴线的夹角                                               为 15~65度。

3.根据权利要求1所述一种应用于SCR烟气脱硝的还原剂混合装置，其特征在于：所述扰流板（7）相对于水平面倾斜而置，其板面与喷射装置（4）端部中轴线延长线的夹角α为45~135度。

4.一种采用权利要求1-3中所述的任一项装置脱除烟气中三氧化硫的方法，采用强碱性颗粒作为吸收剂，并将其加入至脱硝入口烟道(5)中、其特征在于，所述强碱性颗粒为碱金属盐、碱土金属盐或碱土氧化物。

5.根据权利要求4所述的脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，所述强碱性的颗粒为氢氧化钙Ca(OH)₂、氧化钙CaO、氧化镁MgO、氢氧化镁Mg(OH)₂、碳酸氢钠NaHCO₃或倍半碳酸钠Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O。

6.根据权利要求5所述的脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，所述三氧化硫与强碱性颗粒的反应当量比为1:（1.5～15）。

7.根据权利要求4所述的脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，所述强碱性颗粒为粒径20～150μm的干颗粒粉料。

8.根据权利要求4所述的脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，所述强碱性颗粒在烟气中的停留时间为0.1～2 s。

9.根据权利要求4所述的脱除烟气中三氧化硫的装置，其特征在于，

强碱性颗粒与脱硝反应器（6）中还原剂混合使用。