CN109876616A - 一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，包括悬浮液制备系统和悬浮液喷射系统，其中，悬浮液制备系统包括SO₃吸附剂储存罐、用于配制并存储分散剂溶液的分散剂制备罐以及与两罐体分别连接、用于将分散剂溶液与SO₃吸附剂混合配制成悬浮液的悬浮液制备罐，悬浮液喷射系统包括空压机和气动双流体喷嘴，每个气动双流体喷嘴一路输入端连接空压机，另一路输入端与悬浮液制备罐的出口连接。该装置能有效脱除烟气中三氧化硫，减少三氧化硫对空预器等设备的危害，同时克服传统喷射溶液或干粉的三氧化硫脱除装置的缺点，既可以降低脱除三氧化硫成本，减少对烟气温度的影响，也能保证足够的脱除三氧化硫效率。

Description

一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，属于燃煤电厂大气污染防治领域。

背景技术

作为当前最成熟的NOx控制技术，选择性催化氧化还原(SCR)法已被广泛地应用于燃煤电厂大气污染防治领域中。SCR法烟气脱硝工艺的核心是催化剂，其中最常用的为V₂O₅-WO₃/TiO₂蜂窝状催化剂。然而，这种催化剂除了会促使NOx的还原，也会催化SO₂的氧化反应，生成SO₃。SO₃易与飞灰中游离的金属氧化物反应，生成低孔隙度的硫酸盐附着在催化剂表面，使催化剂微孔堵塞。且生成的硫酸铵和硫酸氢铵小颗粒会导致SCR下游设备的腐蚀、积灰，影响设备的安全运行。

目前，已有大量关于SCR脱硝过程中三氧化硫脱除的方法。根据喷射吸收剂的形态可以分为喷射溶液和喷射干粉。两种方法均存在一定缺陷。喷射溶液的脱除效率较高，但需要通过蒸汽伴热的方式提高吸附剂溶解度，否则雾化水分含量较多将降低烟气的温度，不利于脱硝。而喷射干粉因颗粒粒度比雾化溶液蒸发而形成的颗粒大得多，脱除三氧化硫效率较低，导致吸收剂耗量大。除此之外，干粉吸收剂送料不连续，喷洒不均匀也是不可忽视的弊端。

发明内容

发明目的：为了克服现有SCR脱硝工艺过程产生的三氧化硫脱除时存在的缺陷，本发明提供一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置。

技术方案：本发明所述的一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，包括悬浮液制备系统和悬浮液喷射系统，其中，悬浮液制备系统包括SO₃吸附剂储存罐、用于配制并存储分散剂溶液的分散剂制备罐以及与两罐体分别连接、用于将分散剂溶液与SO₃吸附剂混合配制成悬浮液的悬浮液制备罐，悬浮液喷射系统包括空压机和气动双流体喷嘴，每个气动双流体喷嘴一路输入端连接空压机，另一路输入端与悬浮液制备罐的出口连接。

优选的，分散剂溶液的质量浓度为30％，其中，分散剂为萘磺酸钠甲醛缩合物等物质。

根据烟气中SO₃含量的差异，配制的悬浮液质量浓度优选为40～80％，且悬浮液中，分散剂质量为SO₃吸附剂质量的0.5～1％。为控制进入悬浮液制备罐中的分散剂的量，可在分散剂制备罐与悬浮液制备罐之间设置分散剂计量泵。

SO₃吸附剂一般可为细度小于100μm的NaHCO₃或Na₂CO₃等。较优的，悬浮液制备系统还可包括与SO₃吸附剂储存罐连接的碾磨机，SO₃吸附剂固体经碾磨机碾磨至细度小于100μm后存储于SO₃吸附剂储存罐中。

悬浮液制备系统还可包括悬浮液储存罐，悬浮液储存罐的入口连接悬浮液制备罐，出口连接气动双流体喷嘴。选用悬浮液储存罐对配置好的悬浮液进行存储，可避免即配即用的弊端，对系统的安全性和可靠性有更高的保障。

上述悬浮液制备罐和悬浮液储存罐内可分别设置搅拌器，悬浮液制备罐中采用搅拌器将原料混合均匀，悬浮液储存罐中，搅拌器可减缓悬浮液浆体沉降。

作为优选的，为获得较好的吸收效果，气动双流体喷嘴的输入端与空压机之间或与悬浮液储存罐之间设有流量计，控制进入气动双流体喷嘴的气液比为0.5～1:1。

进一步的，输入气动双流体喷嘴的悬浮液的量最好满足如下条件：悬浮液中的SO₃吸附剂与烟气中SO₃的摩尔比为1.2～2:1。气动双流体喷嘴与悬浮液储存罐之间可设置回流管道，当悬浮液储存罐中输出的悬浮液超过正常所需量时，可通过回流管道返流回悬浮液储存罐中。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：(1)本发明的装置能有效脱除烟气中三氧化硫，减少三氧化硫对空预器等设备的危害，同时克服传统喷射溶液或干粉的三氧化硫脱除装置的缺点，既可以降低脱除三氧化硫成本，减少对烟气温度的影响，也能保证足够的脱除三氧化硫效率，而且不会产生喷射干粉引起的送料不连续、喷洒不均匀等问题；(2)本发明采用萘磺酸钠甲醛缩合物作为悬浮液的分散剂，使浆体在静态时具有较大黏度，可防沉淀，动态时具有较低黏度，便于泵送，且雾化性能好；另外，本发明选取NaHCO₃、Na₂CO₃等作为三氧化硫吸附剂，对三氧化硫的脱除效率高，且成本低廉，不会影响SCR催化剂的活性；(3)采用气动式双流体喷嘴并根据悬浮液浓度采用了合适的气液比，使得悬浮液雾化粒径较小且雾化角较大，保证了悬浮液和三氧化硫充分反应，脱除三氧化硫效率较高。

附图说明

图1为本发明的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1，本发明的一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，包括悬浮液制备系统和悬浮液喷射系统。

悬浮液制备系统至少包括SO₃吸附剂储存罐6、分散剂制备罐8和悬浮液制备罐1。

其中，SO₃吸附剂储存罐6中存储SO₃吸附剂，SO₃吸附剂A为NaHCO₃或Na₂CO₃固体，NaHCO₃、Na₂CO₃对三氧化硫的脱除效率高，且成本低廉，不会影响SCR催化剂的活性。SO₃吸附剂A的细度一般小于100μm，可在悬浮液制备系统中设置碾磨机4，,碾磨机4与SO₃吸附剂储存罐6连接，将SO₃吸附剂固体碾磨至细度小于100μm后存储于SO₃吸附剂储存罐6中。

分散剂制备罐8用于配制并存储分散剂溶液，分散剂制备罐8罐体上设有分散剂入口和溶剂入口，分散剂D和溶剂B经各自的入口进入罐体内，配制成质量浓度为30％左右的分散剂溶液。溶剂B可选用除盐水，分散剂D为粉末状，一般选用萘磺酸钠甲醛缩合物，萘磺酸钠甲醛缩合物作为悬浮液的分散剂，可使浆体在静态时具有较大黏度，可防沉淀，动态时具有较低黏度，便于泵送，且雾化性能好。

悬浮液制备罐1与SO₃吸附剂储存罐6和分散剂制备罐8分别连接，悬浮液制备罐1罐体上设有SO₃吸附剂入口、分散剂溶液入口和溶剂入口，SO₃吸附剂A、分散剂溶液及溶剂B经各自的入口进入悬浮液制备罐1内、配制成可脱除三氧化硫的悬浮液。悬浮液制备罐1中设有搅拌器5，将SO₃吸附剂A、分散剂溶液及溶剂B混合均匀；根据烟气中SO₃含量的差异，最终配制的悬浮液质量浓度可在40～80％之间变动。悬浮液制备罐1与SO₃吸附剂储存罐6之间可设置给料机7，SO₃吸附剂通过给料机7送入悬浮液制备罐1内。悬浮液中，分散剂D的质量为SO₃吸附剂A质量的0.5～1％；可在分散剂制备罐8与悬浮液制备罐1之间设置分散剂计量泵9，分散剂溶液通过分散剂计量泵9打入悬浮液制备罐1中，从而可有效控制进入悬浮液制备罐1中的分散剂的量。

悬浮液制备系统还可包括悬浮液储存罐2，悬浮液制备罐1与悬浮液储存罐2之间可设置给料泵3，配置好的悬浮液由给料泵3打入悬浮液储存罐2中存储。通过悬浮液储存罐2对配置好的悬浮液进行存储，避免了即配即用的弊端，对系统的安全性和可靠性有了更高的保障。悬浮液储存罐2内可安装有搅拌器10，用于减缓浆体的沉降。悬浮液制备罐1与悬浮液储存罐2中还可设置液位计15，控制罐体内液位高度，保证系统持续高效运行。

悬浮液喷射系统至少包括空压机13和气动双流体喷嘴12。气动双流体喷嘴可为多个，所有气动式双流体喷嘴12均位于SCR脱硝装置之前。每个气动双流体喷嘴12都能独立控制悬浮液和气体流量，一路输入端连接空压机，使空气C流入，另一路输入端用于控制悬浮液的进入，当悬浮液制备系统设置悬浮液储存罐2时，此输入端可通过给料泵11连接至悬浮液储存罐2，当未设置悬浮液储存罐2时，此输入端其可连接悬浮液制备罐1。气动双流体喷嘴12每一路均可配有流量计14，控制进入气动双流体喷嘴的气液比为0.5～1:1，具体气液比根据悬浮液浓度选择；采用气动式双流体喷嘴并根据悬浮液浓度采用了合适的气液比，使得悬浮液雾化粒径较小且雾化角较大，保证了悬浮液和三氧化硫充分反应，脱除三氧化硫效率较高。

根据烟气中SO₃的含量，悬浮液喷射系统按照SO₃吸附剂与SO₃的摩尔比为1.2～2进行悬浮液输出总量控制。气动双流体喷嘴12与悬浮液储存罐2之间可设置回流管道，若悬浮液储存罐2输出的悬浮液超过正常所需量，可通过回流管道返回悬浮液储存罐2中。

通过上述悬浮液制备系统和悬浮液喷射系统的结合，本发明的装置能有效脱除烟气中三氧化硫，减少三氧化硫对空预器等设备的危害，同时克服传统喷射溶液或干粉的三氧化硫脱除装置的缺点。具体而言，本发明的装置喷射的为悬浮液，悬浮液中固体质量浓度相比溶液大幅度提高2～5倍，一方面，NaHCO₃、Na₂CO₃等三氧化硫吸附剂在常温下溶解度较小，如提高其溶解溶度一般需要蒸气加热，本发明在不需要蒸汽伴热的前提下，在相同喷射吸附剂用量的情况，可大大减少喷入烟道中水量，既能减小水分对烟气温度的影响，又能减少由于蒸汽伴热产生的额外的工程运行成本；另一方面，相比喷射干粉，本发明喷射的悬浮液中完全溶解的吸附剂会在烟气温度下形成很细的颗粒，与喷射干粉相比，具有更高的反应面积，而且，不会产生喷射干粉引起的送料不连续、喷洒不均匀等问题。

实施例

如图1，一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，包括一套悬浮液制备系统与一套悬浮液喷射系统。

悬浮液制备系统主要由分散剂制备罐8、碾磨机4、SO₃吸附剂储存罐6、给料机7、悬浮液制备罐1、悬浮液储存罐2组成。分散剂制备罐8中为配置好的分散剂溶液，分散剂选用萘磺酸钠甲醛缩合物。SO₃吸附剂储存罐6中为磨制好的Na₂CO₃粉末。悬浮液制备罐1中SO₃吸附剂A与分散剂溶液分别由给料机7、以及分散剂计量泵9提供，溶剂B为除盐水，溶剂输入管路上设置电动调节阀、控制溶剂的输入；SO₃吸附剂A、溶剂B与分散剂溶液在悬浮液溶解罐1内通过搅拌器5均匀混合；悬浮液制备罐1内悬浮液通过给料泵3打入悬浮液储存罐2内，悬浮液储存罐2内安装有搅拌器10用于减缓浆体的沉降，以及液位计15来控制罐内液位高度。

悬浮液喷射系统主要由给料泵11、气动式双流体喷嘴12、空压机13以及若干流量计14组成。所有气动式双流体喷嘴12均位于SCR脱硝装置之前。每个气动式双流体喷嘴的两端分别与悬浮液储存罐2和空压机12相连，通过流量计14来控制浆体和气体的流量和比例。

该装置工作过程：

首先，预先将萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂粉末和除盐水混合均匀配置成浓度为30％的分散剂溶液存储在分散剂制备罐8内。将Na₂CO₃固体通过碾磨机4碾磨至细度小于100μm，存储在储存罐6内。

其次，在需配置悬浮液时，通过给料机7将SO₃吸附剂储存罐6中Na₂CO₃粉末加入悬浮液制备罐1内，通过分散剂计量泵9将配置好的分散剂溶液打入悬浮液制备罐1内，分散剂质量为所需Na₂CO₃固体质量的0.6％，打开相应电动调节阀加入除盐水，配置好的Na₂CO₃悬浮液质量浓度为60％，配置悬浮液时保持悬浮液制备罐1内搅拌机5持续出力。配置好的悬浮液由给料泵3打入悬浮液储存罐2中存储，悬浮液储存罐2容积设计为3天用量；保持悬浮液储存罐2内的搅拌器10持续出力。

最后，悬浮液喷射系统根据烟气中SO₃的含量，按照Na₂CO₃和SO₃的摩尔比为1.5进行吸收剂溶液输出总量控制。每个气动双流体喷嘴12都能独立控制悬浮液和气体流量，一路输入端通过给料泵11连接至悬浮液储存罐2，另一路输入端连接至空压机13，每一路均配有流量计来控制气液比，根据悬浮液浓度选择气液比1:1。若悬浮液储存罐2输出的悬浮液超过正常所需量，可通过回流管道返回悬浮液储存罐2中。

Claims (8)

1.一种燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，包括悬浮液制备系统和悬浮液喷射系统，其中，所述悬浮液制备系统包括SO₃吸附剂储存罐、用于配制并存储分散剂溶液的分散剂制备罐以及与两罐体分别连接、用于将分散剂溶液与SO₃吸附剂混合配制成悬浮液的悬浮液制备罐，所述悬浮液喷射系统包括空压机和气动双流体喷嘴，每个气动双流体喷嘴一路输入端连接空压机，另一路输入端与悬浮液制备罐的出口连接。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述分散剂溶液的质量浓度为20～30％，其中，分散剂为萘磺酸钠甲醛缩合物。

3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述悬浮液质量浓度为40～80％，其中，分散剂质量为SO₃吸附剂质量的0.5～1％。

4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述SO₃吸附剂为细度小于100μm的NaHCO₃或Na₂CO₃。

5.根据权利要求5所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述悬浮液制备系统还包括与SO₃吸附剂储存罐连接的碾磨机，SO₃吸附剂固体经碾磨机碾磨至细度小于100μm后存储于SO₃吸附剂储存罐中。

6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述悬浮液制备系统还包括悬浮液储存罐，悬浮液储存罐的入口连接悬浮液制备罐，出口连接气动双流体喷嘴。

7.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述气动双流体喷嘴的输入端与空压机之间或与悬浮液储存罐之间设有流量计，用于控制进入气动双流体喷嘴的气液比为0.5～1:1。

8.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气三氧化硫脱除装置，其特征在于，所述悬浮液的输出量满足如下条件：悬浮液中的SO₃吸附剂与烟气中SO₃的摩尔比为1.2～2:1。