CN112191094A - 燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统及方法，其中系统包括设置在烟道上的空气预热器、除尘器、喷射器以及搅拌装置，搅拌装置具有第一物料进口、第二物料进口、物料出口以及进气口；在第一物料进口输入碱性吸附剂，所述除尘器的出灰口连接至所述搅拌装置的第二物料进口，在所述进气口连接空气压缩装置，空气压缩装置用于将搅拌混合后的物料通过物料出口送至喷射器。本发明通过飞灰携带碱性吸附剂可以很大程度的减少吸附剂的使用量，同时避免喷射管道堵塞，促进了飞灰对三氧化硫的吸附。此外，未失效而被电除尘器捕捉下来的碱性吸附剂可通过再循环的方式再次进入烟道发挥作用，极大的发挥了碱性吸附剂的使用价值。
Description
技术领域
本申请涉及燃煤电厂烟气净化领域，尤其涉及一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统及方法。
背景技术
燃煤电厂烟气中的三氧化硫（SO3）主要来自方面：一方面，炉膛中部分二氧化硫（SO2）会被进一步氧化生成SO3。另一方面，为了控制氮氧化物（NOx）的排放，现如今绝大多数电厂都已经配备了选择性催化还原（SCR）脱硝系统，SCR脱硝系统使用的催化剂在还原NOx的同时也会催化氧化部分SO2生成SO3。有研究表明经过SCR脱硝系统后，烟气中的SO3含量会增加一倍左右。
随着烟气流程，烟气中的SO3会与水蒸气反应生成硫酸（H2SO4）。当烟气温度降低至酸露点以下时，H2SO4就会发生凝结并粘附在烟道壁上，进而造成烟道壁低温腐蚀。此外，排放烟气中过高的SO3浓度会导致烟囱口的“蓝羽”现象，排入大气环境的SO3也会引发酸雨，破坏环境。因此，控制燃煤电厂SO3的排放至关重要。
现有燃煤电厂控制SO3的方法主要包括两种。一种是依靠湿式电除尘器（WESP），WESP是一项相对比较新的技术，能对硫酸进行收集，从而很好的控制SO3的排放。但由于WESP装置一般安装在烟道比较靠后紧邻烟囱的位置，所以对WESP前因SO3而产生的腐蚀和堵塞等问题没有较好的解决办法，而且WESP装置的建设成本也比较高。另一种是在电除尘前的烟道中喷射吸附剂，这种方法对SO3的脱除效率很高。但由于烟气流速快，且电除尘器前灰尘浓度大，因此为了达到理想的脱除效果，需要大量喷射吸附剂，其中很多未反应的吸附剂被电除尘捕捉下来，造成了吸附剂的浪费，例如使用钙基吸附剂时，有80%以上的吸附剂未反应。因此，目前亟待需要一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统及方法，在高效脱除SO3的同时尽量减少成本。
发明内容
针对目前燃煤电厂脱除烟气中三氧化硫成本过高的问题，本申请提供了一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统及方法，通过飞灰再循环携带碱性吸附剂进入烟道与烟气中的三氧化硫发生反应从而达到在脱除三氧化硫的前提下，降低未反应的碱性吸附剂。
本发明通过如下技术方案来实现的：
一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，包括设置在烟道上的空气预热器、除尘器以及喷射器，所述喷射器设置在所述空气预热器与电除尘器之间，其特征在于：还包括一搅拌装置，该搅拌装置具有第一物料进口、第二物料进口、物料出口以及进气口；在第一物料进口输入碱性吸附剂，所述除尘器的出灰口连接至所述搅拌装置的第二物料进口，在所述进气口连接空气压缩装置，所述喷射器与所述物料出口连接；所述搅拌装置用于将第一物料进口输入的碱性吸附剂和第二物料进口输入的飞灰搅拌混合；所述空气压缩装置用于将搅拌混合后的物料通过物料出口送至所述喷射器。
还包括一研磨装置，用于将输入到搅拌装置的碱性吸附剂研磨至微米级大小。
所述除尘器为电除尘器。
在所述第一物料进口和第二物料进口均设置有调节阀，用于调节进入所述搅拌装置中飞灰和碱性吸附剂的比例。
所述碱性吸附剂为钙基吸附剂（CaO、Ca(OH)2、CaCO3等）、镁基吸附剂（MgO、Mg(OH)2等）或钠基吸附剂（Na2CO3、NaHCO3、天然碱等）。
一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，包括以下步骤：
从除尘器获取飞灰；
将飞灰和微米级大小的碱性吸附剂搅拌混合；
将混合有碱性吸附剂的飞灰喷射到空气预热器与除尘器之间。
吸附剂在混合飞灰中的质量占比在20%~50%之间，具体占比值取决于吸附剂种类，根据现有数据，由于吸附剂在烟道分布不均、喷射速率过快等因素，喷射纯吸附剂的浪费率在50%~80%，通过50%以上含量的飞灰进行携带并分散吸附剂可减少这部分的浪费。
本发明具有如下有益的技术效果：
飞灰本身富含碱性氧化物，可与烟气中的三氧化硫发生化学反应。通过飞灰再循环增加了烟气中飞灰浓度，促进了飞灰本身对三氧化硫的吸附。
本发明提供的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，通过飞灰携带碱性吸附剂可以很大程度的减少吸附剂的使用量。研究表明，吸附剂脱除烟气中三氧化硫的效率与其喷射速率有关，速率越高，在烟气中产生的扰动越大，吸附剂的扩散就越好。而高喷射速率下吸附剂往往是过量的，造成了吸附剂的大量浪费。因此，通过飞灰携带碱性吸附剂可以在高喷射速率下的同时减少吸附剂的使用量。
此外，直接向烟道中喷射吸附剂常常面临着喷射管道堵塞，并且常用吸附剂均易与烟气中的水结合进而团聚结块，导致吸附剂在喷射口堵塞或在烟道中的分布不均。而飞灰的流动性极好，通过飞灰携带吸附剂可大大减少喷射管道堵塞的可能，同时也会在吸附剂颗粒之间形成阻隔，减少吸附剂颗粒之间的团聚结块现象，使吸附剂更均匀的分布在整个烟道，增加三氧化硫与吸附剂的接触概率。
进一步的，由于烟气流速快，直接向烟道中喷射吸附剂的方式会导致大量碱性吸附剂未来得及反应就被电除尘器脱除，造成了很大浪费，增加了运行成本。而本发明提供的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统中，未失效而被电除尘器捕捉下来的碱性吸附剂可通过再循环的方式再次进入烟道发挥作用，极大的发挥了碱性吸附剂的使用价值。
此外，本发明提供的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统中，碱性吸附剂包括钙基吸附剂（CaO、Ca(OH)2、CaCO3等）、镁基吸附剂（MgO、Mg(OH)2等）或钠基吸附剂（Na2CO3、NaHCO3、天然碱等）不影响飞灰的再利用。
附图说明
图1为本发明提供的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统原理示意图。
附图标记说明：
1-锅炉；2-空气预热器；3-电除尘器；4-喷射器；5-搅拌机；6-研磨机；7-调节阀；8-空压机；9- SCR脱硝装置；10-湿法脱硫装置；11-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，下文所述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，其为本发明实施例提供的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统的原理示意图。
随着燃煤产生的烟气的流动方向，依次包括锅炉1、空气预热器2、电除尘器3。锅炉1被配置为煤燃烧的场所，煤在燃烧的过程中会生成烟气，烟气中包含多种污染物，三氧化硫便是其中一种。空预器2被配置为加热进入锅炉的空气至一定温度。电除尘器3被配置为收集烟气中的飞灰。
在空气预热器2与电除尘器3之间设置有喷射器4，喷射器4与搅拌机5连接，搅拌机5用于将飞灰与碱性吸附剂搅拌混合。其中，飞灰来自电除尘器3的灰斗；而碱性吸附剂来自外部添加。将碱性吸附剂和飞灰同时送入搅拌机搅拌混合。搅拌混合后的飞灰和碱性吸附剂混合物经喷射器4喷射到烟道中。此外，喷射器4横插整个烟道，上面均匀布置多个喷嘴，以保证喷射的混合物能充分分布在整个烟道。
可选的，碱性吸附剂包括钙基吸附剂（CaO、Ca(OH)2、CaCO3等）、镁基吸附剂（MgO、Mg(OH)2等）或钠基吸附剂（Na2CO3、NaHCO3、天然碱等）。优选为钠基吸附剂（Na2CO3、NaHCO3、天然碱等），这是因为钠基吸附剂对三氧化硫的吸附效率更佳。其与三氧化硫的反应式如下：
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2
Na2CO3+SO3→Na2SO4+CO2
Na2SO4+SO3+H2O→2NaHSO4
可以理解的是，为了增加碱性吸附剂的比表面积，使得其与三氧化硫接触的面积和几率更大，碱性吸附剂会首先送入研磨机6研磨。，研磨机6可以是任一种类型的研磨机，只要保证能够将就碱性吸附剂的粒径研磨变小即可，如此碱性吸附剂的比表面积也增大。
进一步的，送入搅拌机5的碱性吸附剂与飞灰的比例可以通过设置在输送管道上的调节阀7进行调节，当烟气中三氧化硫浓度较高时，可以增加碱性吸附剂的添加比例。
进一步的，利用空压机8压缩的空气作为载气输送添加过碱性吸附剂的飞灰。通过设置空压机的参数可以控制喷射器4的喷射速率。
本发明还提供了一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的方法，该方法采用上述所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，且包括以下步骤：
（1）将碱性吸附剂研磨至微米级大小：
将碱性吸附剂送入研磨机研磨后，增加了碱性吸附剂的比表面积，使得其与三氧化硫接触的面积和几率更大，从而有利于三氧化硫的吸附脱除。另外，碱性吸附剂研磨产生的新鲜表面具有较高的表面能，更易与烟气中的三氧化硫发生反应。
（2）从电除尘器3获取部分飞灰：
获取部分飞灰，具体的是，电除尘器3下方设置有灰斗，可在灰斗处设置物料输送器，如此可将电除尘器灰斗中的飞灰连续不断输送至搅拌机中。
（3）将飞灰和碱性吸附剂搅拌混合：
将研磨过后的碱性吸附剂和从电除尘器灰斗获取的飞灰分别送入搅拌器中，在输送管道上设置有调节阀，通过调节阀门的开度可以控制进入搅拌器中碱性吸附剂和飞灰的比例。搅拌器工作时间尽量充足，以保证碱性吸附剂与飞灰混合均匀。
（4）将添加过碱性吸附剂的飞灰喷射到空气预热器2与电除尘器3之间。
待碱性吸附剂与飞灰混合均匀后，利用空压机8压缩的空气作为载气，将混合物喷射到烟道中。通过设置空压机的参数可以控制喷射器4的喷射速率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属的技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出任何简单的修改或替换，都应当视为属于本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，包括设置在烟道上的空气预热器、除尘器以及喷射器，所述喷射器设置在所述空气预热器与电除尘器之间，其特征在于：还包括一搅拌装置，该搅拌装置具有第一物料进口、第二物料进口、物料出口以及进气口；在第一物料进口输入碱性吸附剂，所述除尘器的出灰口连接至所述搅拌装置的第二物料进口，在所述进气口连接空气压缩装置，所述喷射器与所述物料出口连接；所述搅拌装置用于将第一物料进口输入的碱性吸附剂和第二物料进口输入的飞灰搅拌混合；所述空气压缩装置用于将搅拌混合后的物料通过物料出口送至所述喷射器。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，其特征在于，还包括一研磨装置，用于将输入到搅拌装置的碱性吸附剂研磨至微米级大小。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，其特征在于，所述除尘器为电除尘器。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，其特征在于，在所述第一物料进口和第二物料进口均设置有调节阀，用于调节进入所述搅拌装置中飞灰和碱性吸附剂的比例。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，其特征在于，所述搅拌装置为搅拌机；空气压缩装置为空压机。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的系统，其特征在于，所述碱性吸附剂为钙基吸附剂、镁基吸附剂或钠基吸附剂。
7.一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，包括以下步骤：
从除尘器获取飞灰；
将飞灰和微米级大小的碱性吸附剂搅拌混合；
将混合有碱性吸附剂的飞灰喷射到空气预热器与除尘器之间。
8.根据权利要求7所述的一种燃煤电厂飞灰再循环脱除烟气中三氧化硫的方法，其特征在于，其中吸附剂在混合飞灰中的质量占比在20%~50%之间。
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