CN212549032U - 烟气中so3分级脱除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气中SO₃分级脱除装置，涉及大气污染物脱硫脱硝技术领域。它包括亚硫酸氢钠碱液的制备系统、输送系统、喷射系统和催化反应器；制备系统包括制备罐、储存罐、稀释罐、除盐水供给泵；输送系统包括计量泵和分配装置；喷射系统包括碱液供给泵、第一喷嘴、第二喷嘴和压缩空气缓冲罐。本实用新型可降低90‑95％的SO₃浓度，可以将大幅度降低烟气的露点温度，保护喷射点后的所有设备和工作烟道免受硫酸的腐蚀。

Description

烟气中SO3分级脱除装置

技术领域

本实用新型涉及大气污染物脱硫脱硝技术领域，更具体地说它是一种烟气中SO₃分级脱除装置。

背景技术

煤中的硫成分在燃烧过程中生成的SO₂会与O₂进一步反应生成SO₃，整个SO₂转化为SO₃过程主要发生在以下三个部位：

1)在炉膛内，约1-5％的SO₂转化为SO₃，炉膛温度越高、烟气滞留时间越长，生成的SO₃越多；

2)烟气飞灰，锅炉管壁、省煤器等换热面上的积灰中，氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化钠等对SO₂生成SO₃都有一定的催化作用；

3)烟气经过SCR装置，约0.5-1.5％SO₂会不可避免的被催化生成SO₃，温度越高转化率越高。

SO₃的危害主要表现在：SO₃的直接排放是造成酸雨的主要来源；与水蒸气、NH₃发生反应，生成硫酸氢铵和硫酸铵，造成SCR催化剂的失效或空气预热器的堵塞；SO₃含量过高，会使得烟气酸露点降低，烟气酸性加大，引起设备腐蚀，同时容易造成烟囱最终排放“蓝烟”、“烟羽拖尾”现象。

目前燃煤电厂最常用的湿法脱硫技术FGD系统附带有SO3的脱除效应，但由于脱硫浆液对SO₂的吸收速率大于SO₃的吸收速率，而烟气在吸收塔内的停留时间较短，同时SO₃在吸收塔内冷凝成非常细的硫酸气溶胶，吸收塔对气溶胶的脱除效果不佳，SO₃的脱除效率通常不高于50％。除此之外，燃煤电厂的除尘器也对SO₃有一定的脱除效果。但总体来说，现有的环保设施无法有效的控制SO₃整体的排放量。随着未来对环保要求的提高，SO₃的脱除必将得到进一步的重视。

目前脱除SO₃的方法主要有：燃用低硫煤、混煤；开发低SO₃氧化率SCR催化剂；湿法脱硫；湿式静电除尘器；干粉吸收剂喷射吸收SO₃技术等。使用低硫煤方法简单直接，但增加运行成本；低氧化率催化剂成本较高；湿法脱硫系统效率低(30-50％)，原因是SO₃会形成气溶胶颗粒，湿法脱硫系统难以吸收，或脱除速率小于酸雾形成速度；湿式电除尘对SO₃脱除率高，但由于一般设置在烟气净化装置的末端，无法解决空气预热器积灰，堵塞，腐蚀的问题。干粉碱性吸收剂喷射到炉后烟气中可有效脱除SO₃，但SO₃的脱除率仅有87％，且该方法所需吸收剂用量高，若采用钙基吸收剂会增加飞灰的比阻，增加电除尘器的负荷，若在空气预热器后喷入则不能避免SO₃对空气预热器造成的影响。

因此，提出一种分段吸收，碱性吸收剂利用率高，运行成本低的烟气中SO₃分级脱除装置很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种烟气中SO₃分级脱除装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：包括亚硫酸氢钠碱液的制备系统、输送系统、喷射系统和催化反应器；所述制备系统包括制备罐、通过第一转移泵与制备罐连接的储存罐、通过第二转移泵与储存罐连接的稀释罐、与制备罐和稀释罐连接的除盐水供给泵；

所述输送系统包括与稀释罐连接的计量泵和与计量泵连接的分配装置；

所述喷射系统包括与分配装置连接的碱液供给泵、第一喷嘴、第二喷嘴和压缩空气缓冲罐；所述第一喷嘴、第二喷嘴均与碱液供给泵连接，第一喷嘴、第二喷嘴均与压缩空气缓冲罐连接；

所述催化反应器的入口与尿素喷枪连接，尿素喷枪与锅炉省煤器连接，催化反应器的出口与空气预热器连接；

所述第一喷嘴的出口与尿素喷枪和锅炉省煤器之间的烟道连接；所述第二喷嘴与催化反应器的出口和空气预热器之间的烟道连接。

在上述技术方案中，述制备罐和储存罐内均有加热器，制备罐内还有搅拌器。

在上述技术方案中，所述输送系统还包括过滤装置；所述过滤装置位于计量泵和分配装置之间。

在上述技术方案中，所述空气预热器与除尘器连接。

在上述技术方案中，第一喷嘴和第二喷嘴均为双流体喷嘴。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型采用亚硫酸氢钠作为脱除SO₃的碱性吸收剂，钠基的吸收剂一般碱性比较强，与SO₃反应速率较快，避免钙基等吸收剂增加飞灰比阻，降低电除尘效率现象；采用亚硫酸氢钠作为吸收剂，不会跟烟气中的SO₂等气体反应，对烟气的SO3吸收选择性，吸收剂耗量很低。

2)本实用新型采用亚硫酸氢钠制成碱液，并通过双流体喷嘴均匀喷射到烟道中，形成雾状的液滴，大大增加了碱性药剂与SO₃的接触面积，也保证了烟道中碱性吸收剂的均匀性，从而能在保证高的SO₃脱除效率前提下，真正地降低吸收剂耗量，进而降低系统运行成本。

3)本实用新型相比于干法吸收剂喷射来说，在小液滴干燥过程中，液滴里离子的扩散快，传质效率要远远高于干法的气固吸收过程。且干燥得到的吸收剂粉末具有比干粉研磨后更大的大比表面积，这也提高了SO₃的吸收效率。

4)本实用新型喷入点采用分段设置，第一喷入点设置在SCR尿素喷枪之前的烟道，通过吸收SO₃，可减少SO₃与尿素分解的NH₃反应生成硫酸铵盐，进而避免硫酸铵盐对SCR催化剂产生的堵塞、催化活性降低甚至失效等影响；第二喷入点设置在SCR催化反应器之后空气预热器之前烟道处，有助于减小SCR系统中催化生成的SO₃，减缓空气预热器中的堵灰、冷端酸腐蚀现象，使空气预热器能满足较低温度运行，提高热效率，同时延长使用寿命。

5)本实用新型的双流体喷嘴均匀的布置在烟道喷射点的断面上，有利于吸收剂在烟气中的均匀分布，提高传质效率。

6)本实用新型可降低90-95％的SO₃浓度，可以将大幅度降低烟气的露点温度，保护喷射点后的所有设备和工作烟道免受硫酸的腐蚀。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：包括亚硫酸氢钠碱液的制备系统1、输送系统2、喷射系统3和催化反应器4；所述制备系统1包括制备罐11、通过第一转移泵111与制备罐11连接的储存罐12、通过第二转移泵121与储存罐12连接的稀释罐13、与制备罐11和稀释罐13连接的除盐水供给泵14；采用工业用亚硫酸氢钠作为SO₃吸收剂，将以吨袋包装形式的亚硫酸氢钠颗粒添加到制备罐11中；

所述输送系统2包括与稀释罐13连接的计量泵21和与计量泵21连接的分配装置23；计量泵21一方面根据稀释后吸收剂的浓度反馈信息至上游的溶解稀释设备，另一方面根据烟气量及烟气中SO₃含量控制下游的分配装置所需喷入的碱液量；分配装置23根据各个喷入点的SO₃含量，按最佳的碱液与SO₃化学计量比自动调节分配给各个喷嘴的碱液量，确保碱液的最大化利用，减少碱液耗量；

所述喷射系统3包括与分配装置23连接的碱液供给泵31、第一喷嘴321、第二喷嘴322和压缩空气缓冲罐33；所述第一喷嘴321、第二喷嘴322均与碱液供给泵31连接，第一喷嘴321、第二喷嘴322均与压缩空气缓冲罐33连接；

喷射系统3将压缩空气缓冲罐33的压缩空气和稀释后的碱液混合后通过喷嘴均匀的喷入烟道断面各处。稀释后的吸收液被压缩空气雾化成小液滴，大大增加了吸收剂与烟气的接触面积，吸收剂与SO₃和气溶硫酸的反应式如下：

H₂SO₄+NaHSO₃→Na₂SO₄+2SO₂+H₂O

需要合理控制压缩空气的供气压力，保证雾化效果。另外吸收液进入喷枪前设置过滤装置22，防止固态盐堵塞喷嘴。生成的硫酸钠随灰尘经过后续系统除去。

所述催化反应器4的入口与尿素喷枪41连接，尿素喷枪41与锅炉省煤器42连接，催化反应器4的出口与空气预热器43连接；

所述第一喷嘴321的出口与尿素喷枪41和锅炉省煤器42之间的烟道连接；所述第二喷嘴322与催化反应器4的出口和空气预热器43之间的烟道连接。

所述制备罐11和储存罐12内均有加热器15，制备罐11内还有搅拌器16。通过除盐水给水泵14给制备罐11添加定量的除盐水，不断搅拌，制备成浓度为25％-30％的碱性溶液，通过第一转移泵111转移到吸收剂储存罐12中备用；将25％～30％的浓吸收剂移到稀释罐13，并通过除盐水给水泵14添加除盐水，将吸收剂的浓度稀释到10-15％，稀释后的浆液送到输送系统2；制备罐11和储存罐中12设置有加热器15，用来加速溶解和维持碱液的温度，防止结晶。

所述输送系统2还包括过滤装置22；所述过滤装置22位于计量泵21和分配装置23之间。

所述空气预热器43与除尘器44连接。

所述第一喷嘴321和第二喷嘴322均为双流体喷嘴。

烟气中SO₃分级脱除装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：吨袋包装的亚硫酸氢钠颗粒，计量后并输送到溶液制备罐11中；

步骤2：添加一定量的除盐水配制成约25％-30％的碱液，并用第一转移泵111送至碱液储存罐12；

步骤3：为便于操作，25％-30％的碱液经第二转移泵121送到稀释罐13，添加一定量的除盐水，稀释至10％-15％，经计量泵21、过滤装置22进入分配装置23，再经碱液供给泵31送到第一喷嘴321、第二喷嘴322；

步骤4：干净的压缩空气(经过除油除水过滤)由压缩空气缓冲罐33进入各第一喷嘴321、第二喷嘴322；碱液经过第一喷嘴321和第二喷嘴322，被压缩空气雾化成雾状液滴，大大增加了与烟气的接触面积；

步骤5：第一喷嘴321的雾状液滴逐渐被烟道气的余热干燥，干燥过程中，与从锅炉省煤器42出来的烟气中的SO₃反应生成细小的硫酸钠粉末，脱除烟气中大部分SO₃。

步骤6：硫酸钠粉末随烟气进入SCR催化反应器4，烟气进行脱硝反应，烟气中SO₂部分又被催化生成SO₃，随后粉末随脱硝后烟气一并出SCR催化反应器4。

步骤7：第二喷嘴322的雾状液滴与SCR催化反应器4中催化生成的SO₃反应生成细小的硫酸钠粉末；

步骤8：硫酸钠粉末随飞灰一起被后续除尘系统除去。

本实用新型空气预热器43入口烟气中初始SO₃浓度不大于40ppm情况下，碱液喷射后，实际空预器入口SO3浓度平均降至4ppm以下,SO₃平均脱除效率达到90％，碱与SO3化学计量比实际为1.3:1。本实用新型能够有效去除烟气中的SO₃，碱的用量小，经济效益好，利于广泛推广使用

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (5)

1.烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：包括亚硫酸氢钠碱液的制备系统(1)、输送系统(2)、喷射系统(3)和催化反应器(4)；所述制备系统(1)包括制备罐(11)、通过第一转移泵(111)与制备罐(11)连接的储存罐(12)、通过第二转移泵(121)与储存罐(12)连接的稀释罐(13)、与制备罐(11)和稀释罐(13)连接的除盐水供给泵(14)；

所述输送系统(2)包括与稀释罐(13)连接的计量泵(21)和与计量泵(21)连接的分配装置(23)；

所述喷射系统(3)包括与分配装置(23)连接的碱液供给泵(31)、第一喷嘴(321)、第二喷嘴(322)和压缩空气缓冲罐(33)；所述第一喷嘴(321)、第二喷嘴(322)均与碱液供给泵(31)连接，第一喷嘴(321)、第二喷嘴(322)均与压缩空气缓冲罐(33)连接；

所述催化反应器(4)的入口与尿素喷枪(41)连接，尿素喷枪(41)与锅炉省煤器(42)连接，催化反应器(4)的出口与空气预热器(43)连接；

所述第一喷嘴(321)的出口与尿素喷枪(41)和锅炉省煤器(42)之间的烟道连接；所述第二喷嘴(322)与催化反应器(4)的出口和空气预热器(43)之间的烟道连接。

2.根据权利要求1所述的烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：所述制备罐(11)和储存罐(12)内均有加热器(15)，制备罐(11)内还有搅拌器(16)。

3.根据权利要求1或2所述的烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：所述输送系统(2)还包括过滤装置(22)；所述过滤装置(22)位于计量泵(21)和分配装置(23)之间。

4.根据权利要求3所述的烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：所述空气预热器(43)与除尘器(44)连接。

5.根据权利要求4所述的烟气中SO₃分级脱除装置，其特征在于：所述第一喷嘴(321)和第二喷嘴(322)均为双流体喷嘴。

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