CN105066158B - 一种三氧化硫烟气调质系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三氧化硫烟气调质系统，包括燃硫炉、转化塔和喷枪；所述燃硫炉只有一台；所述转化塔的数目与电除尘器数目一致，各所述转化塔分设于各所述锅炉的电除尘器的进口烟道附近；所述喷枪设置于所述转化塔的出口侧，且位于所述进口烟道内；所述燃硫炉的出口分出与所述转化塔数目一致的支路，各所述支路分别连接至各所述转化塔。该三氧化硫烟气调质系统能够有效运行，确保除尘效果，并且结构简单、占地面积小，成本低。

Description

一种三氧化硫烟气调质系统

技术领域

本发明涉及化工装置技术领域，特别是涉及一种三氧化硫烟气调质系统。

背景技术

电除尘器由于其除尘效率高、运行费用低、运行维护简单等优点，在全世界火电厂、水泥厂、钢铁厂等工业的尾气处理上应用广泛。它能将燃煤或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅降低排入大气层中的烟尘量，是改善环境污染、提高空气质量的重要设备。

电除尘器的缺点是容易受烟气及粉尘的物理化学特性影响，尤其是容易受粉尘比电阻影响。当粉尘的比电阻值超过一定值后，这类粉尘的荷电和放电性能极差，电除尘器易产生反电晕现象，最终导致收尘效率大大下降。

三氧化硫调质为解决这一技术难题的有效手段，三氧化硫调质即在烟气进入电除尘器之前，注入微量(约10ppm～20ppm)三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水分结合，生成硫酸气溶胶吸附在粉尘表面，降低粉尘表面比电阻，形成低比电阻导电通道，从而大大提高电除尘器的除尘效率。

三氧化硫调质的传统工艺为首先将液态硫输送到燃硫炉中燃烧生成二氧化硫，其次将二氧化硫输送到转化塔内催化转化为三氧化硫，最后利用喷枪将三氧化硫喷入电除尘器的进口烟道内。

目前，三氧化硫烟气调质系统与锅炉为一对一配置，即有几台锅炉就同时配套几台调质系统，显然，整套系统庞大，占地面积大，且成本增加。

尽管有人提出在转化塔之后分出与锅炉数目对应的支路，以此简化系统设计，但是此种做法存在下述问题：一，转化塔之后温度过高，使得其后支路的调节阀性能无法满足长期可靠稳定的运行，尤其是阀门关闭后容易因阀件密封不良造成三氧化硫泄漏，在后续管道及设备内发生冷凝腐蚀；二，转化塔出口至各电除尘器进口烟道中的喷枪距离太远，沿程热损耗过大，使得三氧化硫在输送过程中发生冷凝，导致喷嘴堵塞；最终导致三氧化硫调质失败。

有鉴于此，如何改进现有三氧化硫烟气调质系统，使其能够有效运行，并系统简单、占地面积小，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三氧化硫烟气调质系统，该系统能够有效运行，确保除尘效果，并且结构简单、占地面积小，成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种三氧化硫烟气调质系统，包括燃硫炉、转化塔和喷枪；

所述燃硫炉只有一台；

所述转化塔的数目与电除尘器数目一致，各所述转化塔分设于各所述锅炉的电除尘器的进口烟道附近；所述喷枪设置于所述转化塔的出口侧，且位于所述进口烟道内；

所述燃硫炉的出口分出与所述转化塔数目一致的支路，各所述支路分别连接至各所述转化塔。

本发明提供的三氧化硫烟气调质系统，每台设有电除尘器的锅炉配套一台转化塔，将各转化塔置于对应锅炉电除尘器的进口烟道附近，各转化塔共用一台燃硫炉，即该系统中仅设置一台燃硫炉，燃硫炉的出口分出多条支路，分别连接至各转化塔；如此设置，由于燃硫炉的出口温度较低，可避免燃硫炉出口支路上的阀件处于高温工作环境，大大提高了各支路阀件的运行可靠性；将转化塔置于进口烟道附近，缩短了转化塔出口至喷枪的距离，规避了现有技术中因转化塔距离喷枪太远导致的三氧化硫冷凝现象，系统能够有效运行，从而确保除尘效果；与现有技术中每台锅炉配置一套完整的调质系统相比，本发明提供的调质系统仅设置有一台燃硫炉，大大简化了系统结构，节省了占地面积，从而降低了成本。

可选地，所述燃硫炉至所述转化塔的所述支路上依次设置有调节阀和流量计。

可选地，还包括控制器，所述控制器根据所述流量计的反馈调节所述调节阀的开度，以便将所述支路的流量控制在设定值。

可选地，各所述转化塔对应设置有温度调节装置，以便将所述转化塔的进口温度控制在预设范围。

可选地，所述温度调节装置包括连接至所述转化塔的管路，该管路上设置有风机和加热器；

所述转化塔的进口设置有温度检测件；

所述控制器根据所述温度检测件的检测温度控制所述风机及所述加热器的开启或关闭，以将所述转化塔的进口温度控制在预设范围。

可选地，各所述喷枪对应设置有速度调节装置，以便将所述喷枪的喷嘴的气流喷射速度控制在设定值。

可选地，所述速度调节装置包括所述风机，所述风机的下游设置有风量计；

所述控制器还根据所述风量计的反馈调节所述风机的风量，以便将所述喷枪的喷嘴的气流喷射速度控制在设定值。

可选地，所述燃硫炉生成的二氧化硫气体体积浓度高于10％。

附图说明

图1为本发明所提供三氧化硫烟气调质系统一种具体实施例的结构示意图。

其中，图1中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下：

燃硫炉11；

第一转化塔21-1，第一调节阀22-1，第一流量计23-1，第一温度检测件24-1；

第二转化塔21-2，第二调节阀22-2，第二流量计23-2，第二温度检测件24-2；

第一风机31-1，第一风量计32-1，第一加热器33-1；

第二风机31-2，第二风量计32-2，第二加热器33-2；

第一电除尘器41-1，第一喷枪42-1；

第二电除尘器41-2，第二喷枪42-2；

控制器51。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种三氧化硫烟气调质系统，该系统能够有效运行，确保除尘效果，并且结构简单、占地面积小，成本低。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供三氧化硫烟气调质系统一种具体实施例的结构示意图。

不失一般性，该具体实施例以两台锅炉为例介绍本发明提供的三氧化硫烟气调质系统，两台锅炉均设有电除尘器；可以理解，应用于三台或更多台设有电除尘器的锅炉时，三氧化硫烟气调质系统的结构与原理同本具体实施例类似，不再重复赘述。

该实施例中，三氧化硫烟气调质系统包括燃硫炉11、转化塔和喷枪；其中，燃硫炉11用于生成二氧化硫，转化塔用于将燃硫炉11生成的二氧化硫转化为三氧化硫，喷枪用于将转化塔生成的三氧化硫喷入电除尘器的进口烟道，以与烟气中的粉尘结合，降低粉尘表面比电阻，便于后续提高电除尘器对粉尘的除尘效率。

其中，转化塔有两个，与两台锅炉一对一配置，为方便理解和描述，后文将两个转化塔称之为第一转化塔21-1和第二转化塔21-2，各自对应配置的部件也以“第一”和“第二”加以区分；应当理解，所述“第一”和“第二”的使用只是为了清楚说明本方案，并不表示先后顺序或主次关系，不应理解为对保护范围的限定。

第一转化塔21-1设置于第一台锅炉的第一电除尘器41-1的进口烟道附近，第二转化塔21-2设置于第二台锅炉的第二电除尘器41-2的进口烟道附近。

需要说明的是，所述附近指转化塔靠近进口烟道内的喷枪，两者的距离不会使三氧化硫在传递过程中因热损失而冷凝。

显然，喷枪也设置两个，与两个转化塔一对一配置，第一喷枪42-1位于第一转化塔21-1的下游，第二喷枪42-2位于第二转化塔21-2的下游。

本方案中，燃硫炉11仅设置一个，该燃硫炉11的出口分出两条支路，分别连接至第一转化塔21-1和第二转化塔21-2，以便将燃硫炉11生成的二氧化硫输送至各转化塔。

该系统仅设有一个燃硫炉11，在燃硫炉11的出口分出与转化塔数目对应的支路，各转化塔置于对应的锅炉电除尘器的进口烟道附近，即所有转化塔共用一台燃硫炉11；如此设置，由于燃硫炉11的出口温度较低，可避免燃硫炉11出口各支路上的阀件处于高温工作环境，大大提高了各支路阀件的运行可靠性；将转化塔置于进口烟道附近，大幅缩短了转化塔出口至喷枪的距离，使得三氧化硫在输送过程中几乎不存在温降，规避了现有技术中因输送距离太远导致的三氧化硫冷凝现象，相应地规避了因三氧化硫冷凝而堵塞喷枪，从而系统能够有效运行，进而确保除尘效果。

与现有技术中每台锅炉配置一套完整的调质系统相比，本发明提供的系统仅设置有一台燃硫炉，大大简化了系统结构，节省了占地面积，从而降低了成本。

具体的方案中，为方便调配燃硫炉11生成的二氧化硫在各支路的流量，以满足对应锅炉的不同运行负荷，燃硫炉11至第一转化塔21-1的支路上依次设置有第一调节阀22-1和第一流量计23-1，燃硫炉11至第二转化塔21-2的支路上依次设置有第二调节阀22-2和第二流量计23-2；实际应用时，通过调节各调节阀的开度来调整对应支路的流量。

进一步地，该系统还包括控制器51，该控制器51能够根据各流量计的反馈调节对应调节阀的开度，以将对应支路的流量控制在设定值。

可以理解，各支路流量的设定值根据对应锅炉的运行情况来设置，若对应锅炉不运行，则该支路的调节阀关闭，流量为零。

进一步地，各转化塔对应设置有温度调节装置，以便将转化塔的进口温度控制在预设范围。

为确保燃硫炉11输送的二氧化硫在转化塔内能够有效转化为三氧化硫，转化塔的进口温度需要控制在预设范围，通常为375～420℃，当然，应用时可根据实际情况进行调整。

进一步地，各喷枪对应设置有速度调节装置，以便将喷枪的喷嘴的气流喷射速度控制在设定值。

为确保喷枪喷出的三氧化硫能够与粉尘结合，喷枪喷嘴的气流喷射速度需要控制在设定值，通常大于100m/s，当然，应用时可根据实际情况进行调整。

本方案中，所述温度调节装置和所述速度调节装置集成设置，以进一步简化系统结构。可以理解，实际中将两者独立设置也是可行的。

具体地，各转化塔的进口另外连接一管路，该管路上设置有风机和加热器；如图1所示，与第一转化塔21-1连接的管路上设置第一风机31-1和第一风量计32-1，与第二转化塔21-2连接的管路上设置第二风机31-2和第二风量计32-2。

第一转化塔21-1的进口设置有第一温度检测件24-1，第二转化塔21-2的进口设置第二温度检测件24-2。具体地，温度检测件可以为温度传感器。

控制器51根据各温度检测件的检测温度来控制对应的风机及加热器的开启或关闭，以实现升温或降温，从而将对应转化塔的进口温度控制在预设范围内。

第一风机31-1的下游还设置第一风量计32-1，第二风机31-2的下游还设置第二风量计32-2。

控制器51根据各风量计的反馈调节对应风机的风量，以将对应喷枪的喷嘴的气流喷射速度控制在设定值。

需要指出的是，该方案中，由于温度调节装置和速度调节装置集成设置，所以两者的调节是相互影响的，比如，若喷枪喷嘴的气流喷射速度无法满足需求，需要增大风量时，势必会降低转化塔的进口温度，从而需要开启加热器加热以维持进口温度。

上述各实施例中，将燃硫炉11设置为能够实现高硫比例燃烧的燃硫炉，这里，高硫比例燃烧的燃硫炉指其生成的二氧化硫气体体积浓度高于一定值，该具体方案中，燃硫炉11生成的二氧化硫气体体积浓度高于10％；由于各转化塔共用一台燃硫炉，与传统的调质系统相比，该方案中的燃硫炉11需要为多个转化塔供应二氧化硫，将其设置为高硫比例燃烧的燃硫炉可满足各转化塔的使用需求，提高系统运行的有效性和可靠性。实际中，可根据锅炉数目的多少来设置。

该方案中，燃硫炉11设置于两台锅炉之间，以使其各出口支路的长度大致相等，使得系统结构更紧凑。可以理解，当锅炉为三台或更多台时，燃硫炉11的设置位置最好使其各支路相对均衡。

下面以具体应用实例来说明该方案的三氧化硫烟气调质系统的工作过程。

应用实例一：当第一台锅炉停炉，第二台锅炉满负荷运行时，系统关闭第一调节阀22-1，关闭第一风机31-1和第一加热器33-1，同时第二调节阀22-2全开，二氧化硫从燃硫炉11出口依次流经第二调节阀22-2、第二流量计23-2进入第二转化塔21-2，生成三氧化硫后，通过第二喷枪42-2进入第二电除尘器41-2，实现烟气调质。运行过程中，控制器51通过第二温度检测件24-2监测第二转化塔21-2的进口温度，当其超出预设范围时，开启第二风机31-2，启/闭第二加热器33-2实现升温或降温，同时还调节第二风机31-2的风量，以满足第二喷枪42-2上喷嘴的气流喷射速度大于100m/s。

应用实例二：当第一台锅炉交低负荷运行，第二台锅炉较高负荷运行时，假设此时第一支路需要30％总流量，第二支路需要70％总流量，控制器51根据第一流量计23-1和第二流量计23-2的反馈，调节第一调节阀22-1和第二调节阀22-2的开度，至各支路满足流量分配比例；此时，30％的二氧化硫流量从燃硫炉11出口由第一支路依次流经第一调节阀22-1和第一流量计23-1进入第一转化塔21-1，生成三氧化硫后，通过第一喷枪42-1进入第一电除尘器41-1；70％的二氧化硫流量从燃硫炉11出口由第二支路依次流经第二调节阀22-2和第二流量及23-2进入第二转化塔21-1，生成三氧化硫后，通过第二喷枪42-2进入第二电除尘器41-2。运行过程中，控制器51控制第一转化塔21-1、第二转化塔21-2的进口温度，及第一喷枪42-1、第二喷枪42-2上喷嘴的气流喷射速度，具体类似于上述应用实例一，这里不再赘述。

以上对本发明所提供的一种三氧化硫烟气调质系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种三氧化硫烟气调质系统，包括燃硫炉、转化塔和喷枪；其特征在于：

所述燃硫炉只有一台；

所述转化塔的数目与电除尘器数目一致，各所述转化塔分设于各锅炉的电除尘器的进口烟道附近；所述喷枪设置于所述转化塔的出口侧，且位于所述进口烟道内；

所述燃硫炉的出口分出与所述转化塔数目一致的支路，各所述支路分别连接至各所述转化塔。

2.根据权利要求1所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述燃硫炉至所述转化塔的所述支路上依次设置有调节阀和流量计。

3.根据权利要求2所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器根据所述流量计的反馈调节所述调节阀的开度，以便将所述支路的流量控制在设定值。

4.根据权利要求3所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，各所述转化塔对应设置有温度调节装置，以便将所述转化塔的进口温度控制在预设范围。

5.根据权利要求4所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述温度调节装置包括连接至所述转化塔的管路，该管路上设置有风机和加热器；

所述转化塔的进口设置有温度检测件；

所述控制器根据所述温度检测件的检测温度控制所述风机及所述加热器的开启或关闭，以将所述转化塔的进口温度控制在预设范围。

6.根据权利要求5所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，各所述喷枪对应设置有速度调节装置，以便将所述喷枪的喷嘴的气流喷射速度控制在设定值。

7.根据权利要求6所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述速度调节装置包括所述风机，所述风机的下游设置有风量计；

所述控制器还根据所述风量计的反馈调节所述风机的风量，以便将所述喷枪的喷嘴的气流喷射速度控制在设定值。

8.根据权利要求1-7任一项所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述燃硫炉生成的二氧化硫气体体积浓度高于10%。