脫除燃煤機組煙道氣中SO3的裝置的制作方法

本實用新型涉及大氣污染物控制領域，具體而言，涉及一種脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的裝置。

背景技術：

燃煤電站在運行過程中，會有大量的SO₂和SO₃生成。不僅造成環境污染還會威脅到電廠運行安全。其中，SO₃的排放形成酸雨，SO₃形成亞微米級的H₂SO₄酸霧，通過煙囪排放，進而形成二次顆粒硫酸鹽，這也是大氣中PM2.5的主要來源之一。SO₃含量過高，會使得煙氣酸露點降低，煙氣酸性加大，引起燃煤電站中的設備腐蝕。現有脫除技術中，所用吸收劑與SO₃化學計量比值高，吸收劑利用率低，且吸收后形成的硫酸鹽會污堵反應器催化劑表面及孔道，導致催化劑失活從而降低工作效率，也會堵塞排風口，使其阻力大增，嚴重的會使引風機過載停運從而導致停爐。

技術實現要素：

本實用新型為了解決上述技術問題中的至少一個，提供了一種能夠有效減少燃煤電站SO₃的排放，吸收劑利用率高，減少堵塞催化劑表面及孔道和設備的排風道危險，脫除SO₃效率高的脫除裝置和脫除方法。為此目的，本實用新型一方面提供了一種脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的裝置，包括：堿液生成裝置，分配裝置，噴射裝置；其中，所述分配裝置的堿液入口與所述堿液生成裝置的堿液出口連接，所述分配裝置的堿液出口與所述噴射裝置連接，所述噴射裝置的第一噴射口設置在反應器煙道入口上，所述噴射裝置的第一噴射口設置在反應器煙道入口上的噴氨格柵前。

進一步地，所述噴射裝置還包括第二噴射口，所述第二噴射口設置在所述反應器出口煙道上。

進一步地，所述分配裝置包括包括第一分配裝置和第二分配裝置，所述噴射裝置包括第一噴射裝置和第二噴射裝置，所述第一噴射裝置與所述第一分配裝置連接，所述第二噴射裝置與所述第二分配裝置連接；所述第一噴射裝置具有所述第一噴射口；所述第二噴射裝置的第二噴射口設置在反應器出口煙道上。

進一步地，所述堿液生成裝置包括拆袋裝置、與所述拆袋裝置連接的輸送裝置、與所述輸送裝置連接的溶解裝置、與所述溶解裝置連接的堿液儲存裝置、與所述堿液儲存裝置連接的稀釋裝置、與所述稀釋裝置連接的計量裝置、與所述溶解裝置和所述稀釋裝置連接的供水裝置；所述計量裝置對堿液進行計量，并將堿液供給所述分配裝置。

進一步地，所述堿液儲存裝置中設有蒸汽伴熱裝置。

進一步地，所述溶解裝置中設有蒸汽加熱裝置和攪拌器；所述溶解裝置為溶解池和或溶解罐。

進一步地，所述噴射裝置為多孔式雙流體噴槍。

進一步地，還包括第一混合裝置，所述第一混合裝置設置在所述反應器煙道入口上，所述第一混合裝置設置在所述第一噴射口和所述噴氨格柵之間。

進一步地，還包括第二混合裝置，所述第二混合裝置設置在反應器出口煙道上。

進一步地，還包括壓縮空氣供應裝置和保護風供應裝置，所述保護風供應裝置連接到所述分配裝置，所述壓縮空氣供應裝置連接到所述分配裝置，所述分配裝置將堿液、保護風和壓縮空氣傳遞給所述噴射裝置。

本實用新型的提供的脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的裝置，采用鈉基堿性吸收劑，將其制成液堿并均勻噴射到脫硝反應器入口和或出口煙道中，該方法能夠保證堿吸收劑的溶解、稀釋、計量、噴射及與煙氣的均勻混合，從而能在保證高的SO₃脫除效率前提下，真正地降低吸收劑耗量，降低系統運行成本，使其具有實用性。該方法能夠有效脫除SO₃，解決SO₃對催化劑、空預器的污堵，減輕其對后續設備及煙道的腐蝕，消除藍煙現象。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特征和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中：

圖1示出了根據本實用新型實施例的脫除裝置的示意框圖；

圖2示出了根據本實用新型一個實施例的脫除裝置的結構示意圖；

圖3示出了根據本實用新型另一個實施例的脫除裝置的結構示意圖；

圖4示出了根據本實用新型實施例的脫除方法的流程示意圖；

圖5示出了根據本實用新型一個實施例的脫除方法的流程示意圖；

附圖標記：

100脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的裝置；110堿液生成裝置；111拆袋裝置；112輸送裝置；113溶解裝置；114堿液儲存裝置；115稀釋裝置；116計量裝置；117供水裝置；120分配裝置；121第一分配裝置；122第二分配裝置；130噴射裝置；131第一噴射口；132第二噴射口；133第一噴射裝置；134第二噴射裝置；140反應器；141入口煙道；142噴氨格柵；143催化劑；144第一混合裝置；145出口煙道；150保護風供應裝置；160壓縮空氣供應裝置。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

實施例一

如圖1所示，本實用新型提供了一種脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的裝置100，包括：堿液生成裝置110，分配裝置120，噴射裝置；其中，所述分配裝置120的堿液入口與所述堿液生成裝置110的堿液出口連接，所述分配裝置120的堿液出口與所述噴射裝置連接，所述分配裝置120按照工作區域堿液不同的需求量分配堿液，如圖2所示，所述噴射裝置130的第一噴射口131設置在反應器140的煙道入口141上，所述噴射裝置的第一噴射口131設置在反應器140的煙道入口141上的噴氨格柵142前。本實用新型的脫除裝置將堿液噴灑在反應器140的煙道入口141內，使堿液與SO₃反應，吸收煙氣中的SO₃，使排放量減少，噴射口設置噴氨格柵142前，從而減小SO₃與氨反應生成硫酸氨鹽顆粒，從而避免排風口堵塞、后續反應設備風口堵塞、催化劑表面和孔道堵塞的現象發生，例如，本實用新型中反應器140為脫銷反應器，如，SCR(Selective Catalytic Reduction，簡稱SCR)反應器，反應器140中設置有催化劑143，一般地為了增加催化劑143與煙氣的接觸面積，會在催化劑中設置孔道，本實用新型的實施例在反應器入口煙道141的噴氨格柵142前噴灑堿性吸收液，使得SO₃含量減少，從而煙氣在經過噴氨格柵142后形成的(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄含量減少，當煙氣到達脫銷反應器中，煙氣將與催化劑143接觸，從而改善了催化劑143的表面和孔道被污染、堵塞的現象，進而避免了催化劑143失去活性從而降低脫銷效率的現象發生；另一方面，本實用新型的本實施例減少了顆粒狀的硫酸氨鹽，由于后續設備上設有排風口，即而減少了排風口被堵塞的現象發生，進而減少由于排風口被堵塞帶來的風機過載停運的問題發生的幾率。

一般地，燃煤電站中SO₃的來源主要有三處，分別是爐膛燃燒、省煤器和脫銷反應器中的生成和轉化。煤在爐膛內燃燒時，約85％～90％的硫分生成SO₂，有0.5～2％的SO₂在燃燒過程中轉化成SO₃。燃煤煙氣經過省煤器的對流換熱面時，煙氣中的飛灰或受熱面積灰中的氧化硅、氧化鐵、氧化鈉和氧化鋁等均對SO₂有一定的催化作用，部分SO₂會被氧化成SO₃。如圖2所示，SCR脫銷反應器中的脫硝催化劑主要是釩、鈦系，該催化劑143在保證NO_x脫除效率的同時，不可避免地將部分SO₂催化轉化為SO₃，使得煙氣中的SO₃含量進一步升高。一般地，脫硝反應器中SO₂/SO₃轉化率一般為0.5～1.0％，甚至可能達到1.5％，從而使得煙氣中的SO₃含量進一步增大。由于脫銷反應器140中設置有脫銷催化劑143，所述脫銷催化劑143常常能使SO₂催化轉換為SO₃，從而為了進一步減少SO₃的排放，如圖1所示，所述噴射裝置還包括第二噴射口132，所述第二噴射口132設置在所述反應器140的出口煙道145上，這樣，在反應器140的出口煙道145上進一步對SO₃進行吸收，能夠很好地控制排放量。

所述堿液生成裝置110將堿液傳輸給所述分配裝置120后，所述分配裝置120將堿液傳輸給噴射裝置，針對不同的噴射吸收方案可設置不同的分配裝置120和噴射裝置110，例如，為了在反應器的入口煙道141和出口煙道145上噴灑堿液，如圖3所示，可設置第一噴射裝置133于入口煙道141上，設置第二噴射裝置134于出口煙道145上，對應地，第一噴射裝置133和第二噴射裝置132可連接到一個分配裝置上，也可分別設置所述分配裝置120，如設置第一分配裝置121與所述第一噴射裝置133連接，設置第二分配裝置122與第二噴射裝置134連接，這樣可保證兩路噴射獨立工作，減小了同時不能噴灑堿液的幾率，保證了設備運行的可靠性。具體地，所述分配裝置120包括第一分配裝置121和第二分配裝置122，所述噴射裝置包括第一噴射裝置133和第二噴射裝置134，所述第一噴射裝置133與所述第一分配裝置121連接，所述第二噴射裝置134與所述第二分配裝置122連接；所述第一噴射裝置133具有所述第一噴射口131；所述第二噴射裝置134的第二噴射口132設置在反應器140的出口煙道145上，兩個噴射口的噴灑工作獨立運行，利于控制脫除的步驟，也利于減少堿液的浪費，同時保證了設備運行的可靠性。

上述噴射口的位置還有利于保證堿液和SO₃反應的溫度區間，有利于SO₃脫除反應，同時能夠有效地防止液態硫酸氫鈉鹽的產生。

針對脫除裝置運用到煤電產業時，需要大量的堿液的特點，本實用新型的實施例提高了所述堿液生成裝置的生產效率，提高了自動化運行的能力，減少了人為干預，具體地，如圖2和圖3所示，所述堿液生成裝置110包括拆袋裝置111、與所述拆袋裝置111連接輸送裝置112、與所述輸送裝置112連接的溶解裝置113、與所述溶解裝置113連接的堿液儲存裝置114、與所述堿液儲存裝置114連接的稀釋裝置115、與所述稀釋裝置115連接的計量裝置116、與所述溶解裝置113和所述稀釋裝置115連接的供水裝置117；所述計量裝置116對堿液的如濃度、質量比等信息進行計量，將信息反饋的前端溶解、稀釋的設備及后端的分配裝置120，易于控制堿液的計量信息，并利于控制噴入的堿量，所述計量裝置116將計量后的堿液供給所述分配裝置120，所述拆袋裝置111將大袋裝堿性吸收劑(如噸袋裝的堿性吸收劑)拆包并放至溶解裝置113中，溶解裝置113溶解堿性吸收劑形成堿液，所述溶解裝置113將形成的堿液傳輸給所述堿液儲存裝置114，以備使用，保證脫除過程的連續性，當需要進行脫除過程時，所述堿液儲存裝置114將堿液傳輸給所述稀釋裝置115，所述稀釋裝置115將堿液進行稀釋，使得堿液的制備過程簡易且安全可靠，易于控制，保障性高。針對不同的使用環境，所述溶解裝置113可為溶解罐或者是溶解池，用于溶解的溶劑可為除鹽水或者軟化水，溶解裝置113中設有液位指示儀表，工作人員直接讀取儀表中液位信息可獲知當前溶解過程中堿液的濃度值，從而方便了堿液濃度的控制；所述計量裝置116和分配裝置120能夠根據煙氣中SO₃含量自動調節分配給各個噴射口的堿量，最大化地利用堿液，減小浪費；所述分配裝置120能夠將堿液、霧化空氣及冷卻風均勻分配給每個噴射裝置130，使得堿液噴灑時霧化，與SO₃充分接觸，提高了吸收效率。

為了防止堿液中堿析出，在所述堿液存儲裝置114中設有加熱保溫裝置，由于燃煤電站中多會產生蒸汽，由此，所述加熱保溫裝置可為蒸汽伴熱裝置，這樣，減少了保溫的成本，且易于實施，可控性高；為了更好地獲取堿液濃度，在所述堿液存儲裝置1114底部設置有密度計或質量濃度計，從而準確測量堿液濃度，使得堿液濃度控制精確。

為了促進堿液溶解，所述溶解裝置113中設有蒸汽加熱裝置和攪拌器，采用蒸汽加熱裝置方便了本實用新型實施例的實施，保證了溶解過程的可靠性，所述蒸汽加熱裝置或蒸汽伴熱裝置，可采用蒸汽盤管、蒸汽列管等間接加熱或者多孔管或文丘里直噴式加熱方式的裝置。

本實用新型的實施例將SO₃吸收劑以稀堿液形式噴入煙道，堿液噴射采用壓縮空氣霧化，霧化空氣要求壓力為0.2～0.45MPa。選用多孔式雙流體噴槍作為噴射裝置130插入煙道，每根噴槍上設有多個霧化噴嘴，能夠將堿液充分霧化，霧化粒徑和噴射初速度的選擇既能使堿液霧化完全，也防止霧滴過細，使堿液在噴嘴處就蒸發結晶從而引起堵塞。所述多孔式雙流體噴槍外部設防磨套管，套管內引入冷卻風，防止噴槍槍管由于高溫煙氣而磨損和停運時受熱過量變形。所述多孔式雙流體噴槍可以選用槍尾混合，也可以選用噴嘴混合模式。所述噴射裝置130在每個噴射點處均分區布置，每區含2根或多根噴槍，以便于根據流場情況分區調整堿噴射量，提高噴射區后堿與硫摩爾比的均勻度，從而提高SO₃脫除效率。

為了加強煙氣中SO₃和噴灑的堿液反應速率，使得吸收充分，減小吸收劑的耗量，如圖2和圖3所示，本實用新型實施例中脫除裝置還包括第一混合裝置144，所述第一混合裝置144設置在所述反應器煙道入口141上，所述第一混合裝置144設置在所述第一噴射口131和所述噴氨格柵142之間。

為了保證在反應器中催化產生的SO₃能夠被充分吸收，所述脫除裝置還包括第二混合裝置(圖中未示出)，所述第二混合裝置設置在反應器出口煙道145上，所述第二混合裝置在出口煙道145上的位置例如可在所述第二噴射口132后，這樣保證了煙氣經過反應器后SO₃還能被再次充分吸收，有效減少了排放量；上述第一混合裝置144和第二混合裝置，可為多種類型的混合器，對于燃用高硫煤、鍋爐型式為“W”型火焰爐或SO₃脫除效率要求高于90％的場合，推薦安裝靜態混合器。對于低硫煤或者脫除效率要求不高的場合，也可以不裝煙道混合器。

為了保證所述噴射裝置130能夠形成霧化堿液和保護所述噴射裝置130不受煙氣中污染物和熱氣的影響，如圖2和圖3所示，所述脫除裝置還包括壓縮空氣供應裝置160和保護風供應裝置150，所述保護風供應裝置150連接到所述分配裝置120，所述壓縮空氣供應裝置160連接到所述分配裝置120，所述分配裝置120將堿液、保護風和壓縮空氣傳遞給所述噴射裝置130，所述噴射裝置130形成霧化堿液高壓噴入煙氣中。

實施例二

如圖4所示，本實用新型還提供了一種脫除燃煤機組煙道氣中SO3的方法，包括如下步驟：

S101生成濃度為10％～15％的堿液，具體為：溶解顆粒純堿Na₂CO₃，加熱攪拌配制成濃度為25％～30％的堿液，繼而生成第一堿液；存儲第一堿液，對所述第一堿液保溫，維持第一堿液的溫度為35～45攝氏度，保證堿不析出，同時還能即需即用；稀釋所述第一堿液使其轉變成濃度為10％～15％的堿液；在噴射裝置前維持稀釋堿液的壓強為0.3～0.45MPa；為了保證有效控制噴入堿液的濃度，在生成所述堿液和噴射所述堿液之間還包括，根據煙氣中SO₃計量所述噴射的堿液中堿量，從而根據不同濃度的SO3設定不同的堿液濃度，控制吸收效率。

S102將所述堿液噴入反應器入口煙道內，噴入點位于反應器入口煙道中的噴氨格柵的上游，或者將所述堿液噴入到反應器出口煙道上；其中，所述堿液噴入的步驟包括，用壓縮空氣將所述堿液霧化后噴入到反應器入口煙道內或反應器出口煙道內，這樣，使得堿液帶有壓力噴入煙氣中，使得堿液與煙氣接觸更加充分，吸收效率更大，同時霧化的堿液與SO3反應后生成的反應物顆粒小，易于排出。本實用新型的堿性吸收劑和SO₃化學計量比較低，能夠達到(1.0～2.5)：1。

本實用新型實施例中的堿性吸收劑選用市售工業級碳酸鈉，粒徑小于1.5mm即可，無需精磨。如圖5所示，本實用新型的脫除燃煤機組煙道氣中SO3的方法包括，如下步驟：

S201第一步溶解，將噸袋裝純堿拆包并輸送至溶解罐(或溶解池)，向溶解罐/池中加入除鹽水或者軟化水，配制至20％～30％濃度的堿液輸送至堿液儲存罐中備用。

S202第二步稀釋，將步驟S201得到的堿液用高壓泵輸送至噴射區域附近，稀釋到濃度為10％～15％。

S203第三步計量，將步驟S202得到的稀堿液，按煙氣量和煙氣中SO3的濃度，精確計量并輸送到分配系統。

S204第四步分配，分配系統將步驟S203得到的稀堿液、以及壓縮空氣系統來的霧化所需壓縮空氣以及保護噴風系統來的保護風按區域均勻分配給噴射系統。

S205第五步噴射，噴射系統將堿液和壓縮空氣導入噴射器，使堿液霧化并噴射到煙道內，并盡量均勻覆蓋整個煙道截面。

S206第六步強化混合，考慮到鍋爐出口煙氣本身存在偏流、分層和渦流，在噴射點下游安裝混合系統，保證堿液與煙氣的均勻混合，以進一步提高SO₃脫除效率并減少吸收劑的消耗。

本實用新型的脫除方法效率高，成本低，易于廣泛使用，噴灑稀堿液于反應器入口煙道或者出口煙道內，生成易于排出的硫酸鈉鹽，于噴氨格柵前反應，減少了硫酸銨鹽的生成，減小了污染和堵塞的情況發生。

實施例三

如圖2所示，本實用新型的脫除裝置的實施例和脫除方法的實施例在實施時，顆粒狀噸袋裝純堿由拆袋裝置111和輸送裝置112計量并輸送到溶解裝置113，如溶解罐中，配制成約25％～30％的堿液并用泵送至堿液儲存裝置114，如堿液儲存罐中儲存，噴射系統投運時，用高壓泵將堿液抽出并送至稀釋裝置115，稀釋至10％～15％，經計量裝置116計量后，由分配裝置120送到噴射裝置130，由壓縮空氣霧化后噴入SCR反應器入口煙道141。堿液噴射點于噴氨格柵142前，在堿液噴射點和噴氨格柵142之間安裝混合器144，使堿液與高溫煙氣充分混合，同時保證省煤器出口(與入口煙道141的前端連接)的SO₃在噴氨格柵142前反應完全以避免生成硫酸銨鹽，多余的堿液蒸發為微細顆粒并隨煙氣前行，經入口煙道141進入SCR反應器140，在反應器內，部分SO₂被催化劑143氧化又生成了SO₃，這部分新生成的SO₃與煙氣中攜帶的堿反應，生成了固態的硫酸鈉鹽從而被除去，凈化的煙氣自反應器出口煙道145流入空預器(圖中未示出，其與出口煙道145的后端連接)。一般地，空預器入口SO₃濃度小于5ppm(標態、干基、6％氧)即不會生成硫酸銨鹽，故本實施例將空預器入口SO₃濃度定為5ppm。本實用新型的本實施例在空預器入口煙氣中初始SO₃濃度不大于37ppm情況下，堿液噴射后，實際空預器入口SO₃濃度平均降至4ppm以下,SO₃平均脫除效率達到89％，堿與SO₃化學計量比實際為1.5:1。本實用新型的本實施例能夠有效去除煙氣中的SO₃，堿的用量小，經濟效益好，利于廣泛推廣使用。

實施例四

如圖3所示，本實用新型的脫除裝置的實施例和脫除方法的實施例在另一實施時，其堿液制備、供應、稀釋及計量裝置與實施例三大致相同，在本實施例中溶解裝置113采用了溶解池，溶解池地下布置，可以節省占地空間，也可節省純堿輸送機械，由拆袋裝置111直接落料即可，簡化了系統。本實施例考慮到高硫煤機組SCR反應器出口煙道SO₃濃度較高，堿液不僅噴入SCR反應器入口煙道141，也噴入SCR出口煙道145。相應，其計量裝置116和分配裝置120按噴射點設置，其噴射裝置130也根據噴入點的不同而有所差異。SCR反應器前后堿噴射量比這(1～4)：1，根據實際情況調節，最終確定一個合適的比例。一般地，空預器入口與SCR反應器140的出口煙道145連接，省煤器出口與SCR入口煙道141連接，本實施例測試結果表明，在省煤器出口煙氣初始SO₃含量平均16ppm，空預器入口平均初始SO₃含量64ppm時，噴堿后空預器入口SO₃濃度降至4.8ppm以下，SO₃平均脫除效率達到92.5％，實際的堿與SO₃化學計量比約2.0:1，SCR入口與出口堿液噴射比例約為2:1，本實用新型的本實施例有效去除高硫煤機組產生的煙氣中的SO₃含量，所用堿量低。

本實用新型的脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的裝置和方法運用自動化程度高、生產效率高、安全可靠的堿液生成裝置110，配成堿液噴灑到脫銷反應器的入口煙道141或出口煙道145內，根據需要在出口煙道145或入口煙道141中設置混合裝置，使得堿液與煙道中的煙氣充分接觸，有效吸收SO₃，同時，在入口煙道141上的噴射點選擇在噴氨格柵142前有效避免了SO₃與氨反應生成易堵塞風道和污染催化劑的硫酸銨鹽，保證了生產安全可靠進行；由于噴射堿液時形成霧化的堿液，堿與SO₃反應生成顆粒度小的硫酸鈉鹽，減少顆粒物堵塞管道的可能性。

本實用新型的實施例提出了一種能夠有效脫除燃煤機組煙道氣中SO₃的方法及裝置，采用鈉基堿性吸收劑，將其制成堿液并均勻噴射到脫硝反應器入口或出口煙道中，該方法能夠保證堿吸收劑的溶解、稀釋、計量、噴射及與煙氣的均勻混合，從而能在保證高的SO₃脫除效率前提下，真正地降低吸收劑耗量，降低系統運行成本，使其具有實用、可靠的優點。該方法能夠有效脫除SO₃，解決SO₃對催化劑、空預器的污堵，減輕其對后續設備及煙道的腐蝕，消除藍煙現象。

在本實用新型中，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。