專利名稱：一種三氧化硫煙氣調質系統及方法
技術領域：
本發明涉及化工裝置技術領域，具體涉及一種三氧化硫煙氣調質系統及方法。
背景技術：
電除塵器由于其除塵效率高、運行費用低、運行維護簡單等優點，在全世界火電廠、水泥廠、鋼鐵廠等工業的尾氣處理上應用廣泛。它能將燃煤或燃油鍋爐排放煙氣中的顆粒煙塵加以清除，從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量，是改善環境污染，提高空氣質量的重要環保設備。電除塵器的缺點是容易受煙氣及粉塵的物理化學特性影響，尤其是容易受粉塵比電阻影響。對于比電阻值在IO6 5Χ1(ΓΩ. cm范圍內的粉塵，電除塵器表現出良好的收塵性能，但對于比電阻值超過5 X 101° Ω . cm甚至超過IO12 Ω . cm的粉塵，這類粉塵荷電和放電性能極差，電除塵器容易產生反電暈現象，結果導致二次電壓下降，二次電流急劇上升， 收塵效率大大下降。如何克服高比電阻難以收塵這一難題，成為電除塵器發展的瓶頸之一。 三氧化硫煙氣調質為解決這一技術難題提供有效手段，三氧化硫煙氣調質即在煙氣進入電除塵器之前，注入少量(約IOppm 20ppm)的三氧化硫，三氧化硫與煙氣中的水分結合，生成硫酸氣溶膠吸附在粉塵表面，降低粉塵表面比電阻，形成低比電阻表面通道，從而大大提高電除塵器的除塵效率。三氧化硫煙氣調質在世界范圍尤其是歐美發達國家廣泛應用，傳統工藝采用固態硫磺為原料，首先將固態硫磺加熱熔化成液態硫，其次將液態硫輸送到燃硫爐中燃燒生成二氧化硫，然后將二氧化硫輸送到轉化塔內催化轉化成三氧化硫，最后將三氧化硫通過注入器注入到電除塵器進口煙道內。傳統工藝經過多道繁瑣工序，工藝復雜，設備成本高，且液硫最佳的處理溫度范圍為125°C 145°C之間，處于此溫度范圍內的液硫粘度最小，由于液硫對溫度較敏感，故過程中容易出現泄漏、堵塞等故障。
發明內容
本發明解決的問題在于提供一種三氧化硫煙氣調質系統，直接將硫酸熱解為三氧化硫用于煙氣調質，系統簡單，除塵效果好，具有良好的經濟性。本發明還提供一種三氧化硫煙氣調質方法。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為—種三氧化硫煙氣調質系統，包括儲罐、硫酸輸送裝置、本發明提供的硫酸熱解爐、向所述硫酸熱解爐提供壓縮空氣的空氣壓縮機、向所述硫酸熱解爐提供熱空氣的風機和空氣加熱裝置、注入器，所述注入器與所述硫酸熱解爐連接，并布置在電除塵器的進口煙道內。作為優選，所述空氣加熱裝置包括電加熱器和設置在省煤器與空氣預熱器之間的
空氣加熱盤管。作為優選，所述省煤器與鍋爐相連，所述空氣預熱器與所述電除塵器的進口煙道
3相通，省煤器與空氣預熱器之間設有空氣加熱盤管。作為優選，所述電加熱器串聯有閥門，所述閥門與所述空氣加熱盤管并聯。作為優選，所述空氣加熱盤管的出口設有第一熱空氣溫度檢測裝置，所述電加熱器的出口設有第二熱空氣溫度檢測裝置。一種三氧化硫煙氣調質方法，包括以下步驟a)將硫酸在高溫下熱分解生成三氧化硫氣體；b)將三氧化硫噴入到煙氣中；C)通過電除塵器對噴入三氧化硫的煙氣進行除塵。作為優選，所述a)將硫酸熱分解前先將硫酸霧化。作為優選，所述a)為將硫酸在熱空氣的高溫下熱分解生成三氧化硫氣體，所述熱空氣的溫度在345°C以上。作為優選，所述三氧化硫氣體的溫度在345°C以上。作為優選，所述熱空氣采用電加熱和利用鍋爐余熱加熱。本發明提供一種三氧化硫煙氣調質系統及方法，能利用熱空氣的高溫作用將硫酸分解成三氧化硫和水汽的混合氣，然后混合氣通過布置在電除塵器進口煙道中的注入器注入到煙氣中，三氧化硫與煙氣中的水分結合生成硫酸氣溶膠吸附在粉塵表面，降低粉塵比電阻，從而提高電除塵器的除塵效率。與傳統三氧化硫調質工藝相比更加簡單，經濟性好， 對電除塵器的改善效率高。
圖1為本發明具體實施方式
所提供的硫酸熱解爐結構示意圖；圖2為本發明具體實施方式
所提供的硫酸熱解法三氧化硫煙氣調質系統流程圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。本發明的三氧化硫煙氣調質系統中包括能夠將硫酸熱解成三氧化硫的硫酸熱解爐，硫酸熱解爐結構可以參考圖1，圖1為本發明具體實施方式
所提供的硫酸熱解爐結構示意圖。硫酸熱解爐包括兩層殼體，外層殼體31和內層殼體32，兩層殼體之間形成空腔，內層殼體的上端為敞口 ；硫酸熱解爐上還設置有硫酸進管331和混合氣出口 34，均貫穿外層殼體31和內層殼體32，位于外層殼體下部設有熱空氣進口 35。熱解爐還設有壓縮空氣進管332貫穿外層殼體31和內層殼體32，硫酸進管331與壓縮空氣管332在進入內層殼體后于端部匯合，匯合端安裝有霧化噴嘴333。硫酸由硫酸進管331進入，壓縮空氣由壓縮空氣進管332進入，在霧化噴嘴333處，硫酸在壓縮空氣的作用下，充分霧化并噴入硫酸熱解爐內，經霧化后的硫酸比表面積更大，能夠使熱空氣與硫酸充分混合，有利于硫酸的熱分解反應。熱空氣由熱空氣進口 35進入外層殼體31與內層殼體32之間的空腔，自下而上流動，預熱內層殼體32，由內層殼體32上端的敞口流入內層殼體32后，又自上而下流動，與由
4霧化噴嘴333噴入的霧化硫酸混合在S形熱解通道內發生充分的熱解反應，生成三氧化硫與水汽的混合氣，然后混合氣由混合氣出口 34流出。熱空氣進口 35還設有熱空氣溫度檢測裝置，混合氣出口 34還設有混合氣溫度檢測裝置。硫酸進管331與壓縮空氣管332可以設在外層殼體31與內層殼體32的上端，混合氣出口 34位于外層殼體31與內層殼體32的下端，這樣能夠使氣體在內層殼體中有足夠長的停留時間。為達到更好的效果，內層殼體32內部還可設置多層隔板36，隔板36每相鄰兩層相互交錯，與內層殼體32之間形成S形熱解通道，通道具有一定的長度，能保證氣體在內層殼體32中有0. 5秒 0. 8秒的停留時間，使得硫酸能夠充分分解。另外可以將內層殼體32在霧化噴嘴333處的截面收縮，如圖1也可以看到，收縮后較小的截面積使得該處的氣流速度最高，熱空氣與霧化后的硫酸能夠充分混合。本發明提供的一種三氧化硫煙氣調質系統，包括儲存硫酸的儲罐1、硫酸輸送裝置、硫酸熱解爐3、向硫酸熱解爐3提供壓縮空氣的空氣壓縮機4、向硫酸熱解爐3提供熱空氣的風機5和空氣加熱裝置、注入器9，注入器9與硫酸熱解爐3的混合器出口連接，并布置在電除塵器10的進口煙道內。在該系統中，硫酸通過硫酸熱解爐3熱分解生成三氧化硫混合氣，然后混合氣通過注入器9注入到電除塵器10的進口煙道中，與煙氣中的水分結合生成硫酸氣溶膠吸附在粉塵表面，降低粉塵比電阻，提高電除塵器的除塵效率。儲存在儲罐1中的硫酸通過硫酸輸送裝置輸送至硫酸熱解爐3，具體的儲罐1與硫酸熱解爐3之間可依次連接第一閥門11、硫酸泵21即硫酸輸送裝置、硫酸溫度檢測裝置 22、流量計23、電動閥M，可以方便地對輸送的硫酸溫度進行監測和對流量進行調節，然后硫酸由硫酸熱解爐3的硫酸進管331流入硫酸熱解爐3中進行熱解，硫酸泵21還可采用第一變頻器211變頻調速控制硫酸的流量。壓縮空氣可依次通過空氣壓縮機4、第二閥門41和壓力檢測裝置42，再由壓縮空氣進管332進入硫酸熱解爐3。風機5產生的空氣通過空氣加熱裝置加熱后向硫酸熱解爐3提供熱空氣。硫酸的流量與熱空氣的流量成一定比例關系，風機5優選連接第二變頻器51，可變頻調速來控制熱空氣的流量。空氣加熱裝置可采用兩套設備分別或同時對空氣進行加熱。工廠的鍋爐7產生的尾氣一般會依次通過省煤器81和空氣預熱器82，然后進入電除塵器10，本發明的第一套加熱裝置利用鍋爐余熱對空氣進行加熱，在省煤器81和空氣預熱器82之間設置空氣加熱盤管83。由風機5出來的空氣進入加熱盤管83，利用鍋爐尾氣的余熱加熱，加熱盤管83的出口可設置第一熱空氣溫度檢測裝置84。第二套加熱裝置為電加熱器6，與風機5相連接，電加熱器6出口設置第二熱空氣溫度檢測裝置61，加熱后的熱空氣可單獨進入硫酸熱解爐3，或按照本發明的優選方式在第二熱空氣溫度檢測裝置61的出口串聯第三閥門62，第三閥門62與空氣加熱盤管83并聯，并聯后的空氣管路上再串聯熱空氣流量計63和第三熱空氣溫度檢測裝置64，然后接入硫酸熱解爐3的熱空氣進口 35。系統運行時，優先使用空氣盤管83對空氣進行加熱，充分利用鍋爐尾氣的余熱， 進入硫酸熱解爐3的熱空氣的溫度優選保持在345°C以上，才能保證硫酸的完全分解，當空氣加熱盤管83提供的溫度不夠高時，電加熱器6開始工作，一起提供熱量加熱空氣，通過調
5節第三閥門62可以調節熱空氣的溫度，如關閉第三閥門62，則全部熱空氣依次經過電加熱器6和空氣加熱盤管83兩次加熱，獲得的溫度較高，隨著第三閥門62的逐漸開啟，一部分空氣只經過電加熱器6加熱一次，因此并聯的兩部分熱空氣匯合后溫度比關閉第三閥門62 時要低。這樣通過兩套加熱裝置可以節省能量并保證熱空氣達到足夠高的溫度。硫酸熱解爐3的混合氣出口 34串聯有第一混合氣溫度檢測裝置341，對熱解生成的混合氣的溫度進行檢測，將硫酸熱解爐3至注入器9之間的混合氣的溫度保持在345 V以上，以避免三氧化硫與水汽在低溫下發生逆向反應生成硫酸。混合氣流出硫酸熱解爐3后流入布置在電除塵器10的進口煙道內的注入器9，然后注入到電除塵器10中。注入器9優選還設置第二混合氣溫度檢測裝置91，若混合氣進入注入器9的管路較長，則混合氣可能會失去較多熱量，可通過第二混合氣溫度檢測裝置91 進行監控，且注入器9的堵塞也會引起混合氣溫度的降低，通過溫度檢測可及時發現注入器9是否需要維修。整個三氧化硫煙氣調質系統可采用PLC控制系統，實時監測各工藝參數并控制工藝過程。本發明提供的一種三氧化硫煙氣調質方法，包括以下步驟a)將硫酸輸送至硫酸熱解爐3中，在熱空氣的作用下熱分解生成三氧化硫與水汽的混合氣，優選熱分解前先進行霧化，經霧化后的硫酸比表面積更大，能夠使熱空氣與硫酸充分混合，有利于硫酸的熱分解反應。進入硫酸熱解爐3的熱空氣的溫度優選在345°C以上，以保證硫酸能夠完全分解。熱空氣的加熱采用電加熱和利用鍋爐余熱加熱。優選使用鍋爐余熱加熱，當鍋爐余熱提供的溫度不夠高時，啟動電加熱，一起提供熱量加熱空氣，通過溫度檢測進行溫度調節。b)將生成的含有三氧化硫的混合氣通過電除塵器進口煙道中的注入器注入到煙氣中，優選混合氣在進入注入器之前的溫度在345°C以上，以避免三氧化硫和水汽在低溫下發生逆向反應生成硫酸。c)注入了三氧化硫的煙氣進入電除塵器進行除塵，由于三氧化硫與煙氣中的水分結合，生成硫酸氣溶膠吸附在粉塵表面，降低粉塵表面比電阻，形成低比電阻表面通道，從而提高了電除塵器的除塵效率。本發明提供的三氧化硫調質工藝在高溫作用下將硫酸熱分解生成三氧化硫，并利用鍋爐的余熱提供熱量，與固態硫磺制三氧化硫工藝相比，系統更簡單，經濟性更好。以上對本發明所提供的一種三氧化硫煙氣調質系統及方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種三氧化硫煙氣調質系統，其特征在于，包括儲罐、硫酸輸送裝置、硫酸熱解爐、 向所述硫酸熱解爐提供壓縮空氣的空氣壓縮機、向所述硫酸熱解爐提供熱空氣的風機和空氣加熱裝置、注入器，所述注入器與所述硫酸熱解爐連接，并布置在電除塵器的進口煙道內。
2.根據權利要求1所述的三氧化硫煙氣調質系統，其特征在于，所述空氣加熱裝置包括電加熱器和設置在省煤器與空氣預熱器之間的空氣加熱盤管。
3.根據權利要求2所述的三氧化硫煙氣調質系統，其特征在于，所述省煤器與鍋爐相連，所述空氣預熱器與所述電除塵器的進口煙道相通，省煤器與空氣預熱器之間設有空氣加熱盤管。
4.根據權利要求3所述的三氧化硫煙氣調質系統，其特征在于，所述電加熱器串聯有閥門，所述閥門與所述空氣加熱盤管并聯。
5.根據權利要求4所述三氧化硫煙氣調質系統，其特征在于，所述空氣加熱盤管的出口設有第一熱空氣溫度檢測裝置，所述電加熱器的出口設有第二熱空氣溫度檢測裝置。
6.一種三氧化硫煙氣調質方法，其特征在于，包括以下步驟a)將硫酸在高溫下熱分解生成三氧化硫氣體；b)將三氧化硫噴入到煙氣中；c)通過電除塵器對噴入三氧化硫的煙氣進行除塵。
7.根據權利要求6所述的三氧化硫煙氣調質方法，其特征在于，所述a)將硫酸熱分解前先將硫酸霧化。
8.根據權利要求6或7所述的三氧化硫煙氣調質方法，其特征在于，所述a)為將硫酸在熱空氣的高溫下熱分解生成三氧化硫氣體，所述熱空氣的溫度在345°C以上。
9.根據權利要求8所述的三氧化硫煙氣調質方法，其特征在于，所述三氧化硫氣體的溫度在345°C以上。
10.根據權利要求8所述的三氧化硫煙氣調質方法，其特征在于，所述熱空氣采用電加熱和利用鍋爐余熱加熱。
全文摘要
本發明提供了一種三氧化硫煙氣調質系統，包括儲罐、硫酸輸送裝置、硫酸熱解爐、向所述硫酸熱解爐提供壓縮空氣的空氣壓縮機、向所述硫酸熱解爐提供熱空氣的風機和空氣加熱裝置、注入器，所述注入器與所述硫酸熱解爐連接，并布置在電除塵器的進口煙道內。本發明的三氧化硫煙氣調質系統及方法，能將硫酸溶液在高溫下分解成三氧化硫和水汽的混合氣，然后混合氣通過布置在電除塵器進口煙道中的注入器注入到煙氣中，三氧化硫與煙氣中的水分結合生成硫酸氣溶膠吸附在粉塵表面，降低粉塵比電阻，從而提高電除塵器的除塵效率。與傳統三氧化硫調質工藝相比更加簡單，經濟性好，對電除塵器的改善效率高。
文檔編號B03C3/013GK102225365SQ20111010966
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者張燚, 陳文瑞 申請人:福建龍凈環保股份有限公司