專利名稱：利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫除煙氣三氧化硫的裝置及工藝，減少其對空氣預(yù)熱器的腐蝕，增加空氣預(yù)熱器的壽命，同時有效降低空氣中SO3含量，減小對人類生活和自然生態(tài)的影響，屬于大氣污染物治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤燃燒過程中產(chǎn)生大量污染物，從目前來看尤以302和勵1最為嚴(yán)重。新的火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)在03版標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上重點(diǎn)加大了火電廠大氣污染物中氮氧化物的排放力度，收嚴(yán)了二氧化硫、煙塵等污染物排放限值，“十二五”期間大量電廠采用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)進(jìn)行脫硝，該技術(shù)脫硝效率高，運(yùn)行穩(wěn)定。但該技術(shù)所用釩-鎢-鈦系列催化齊U，對SO2的氧化過程具有強(qiáng)烈的催化作用，幾乎可使煙氣中SO3含量增加一倍左右。當(dāng)煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器時，煙溫會迅速下降，如果煙氣中SO3的含量較多，十分容易產(chǎn)生H2SO4的管壁凝結(jié)現(xiàn)象，從而增加了對空氣預(yù)熱器的腐蝕，減少了空氣預(yù)熱器的壽命，同時形成的腐蝕性硫酸氫銨會造成大量灰分沉降在金屬表面和卡在層間引起堵塞，及空氣預(yù)熱器中冷溫端腐蝕。這種堵塞會增加煙道的阻力，增加引風(fēng)機(jī)的功率消耗，甚至迫使停爐清理預(yù)熱器堵灰。在SCR技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用后，煙氣中SO3的濃度大大增加,其給大氣環(huán)境和人類健康帶來的危害也逐漸顯現(xiàn)出來。有效脫除煙氣中SO3，是增加空預(yù)器運(yùn)行壽命、減少電廠投資和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵。煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器前，現(xiàn)有技術(shù)并不對SO3進(jìn)行處理。目前主要SO3脫除手段為濕法脫硫技術(shù)、濕式靜電技術(shù)或向煤種添加石灰石等，但上述技術(shù)存在的主要缺點(diǎn)為，SO3脫除率過低。專利號為201120223113. X的中國專利公開了一種三氧化硫尾氣吸收裝置，包括吸收塔、三氧化硫反應(yīng)塔，吸收塔中被隔板隔開為上堿池、中和池，隔板上有噴灑頭，中和池上部有循環(huán)管，下部有輸氣管，輸氣管連通至三氧化硫反應(yīng)塔，循環(huán)管連通至輸氣管。對于燃燒煙氣中酸性污染物的脫除，主要方式是加入堿性物質(zhì)與酸性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，尾氣中易脫出，SCR反應(yīng)器出口煙氣中SO3濃度明顯提升，需要更好地脫除。天然堿是含水的碳酸鹽礦物，是一種易吸濕的白色結(jié)晶粉未。中國天然堿資源分布于內(nèi)蒙古、吉林、河南、青海、新疆和西藏，主要集中于河南和內(nèi)蒙古，隨著開采技術(shù)的進(jìn)步和勘探工作的深入，目前已探明儲量為206Mt。目前天然堿主要用于生產(chǎn)純堿，但是開發(fā)利用條件較差，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，利用率低。天然堿在堿品生產(chǎn)中所占比例低，僅在局部地區(qū)起到市場調(diào)節(jié)作用。因此亟需開發(fā)新的天然堿利用手段。天然堿堿性很強(qiáng)，利用這一天然資源在煙道(SCR反應(yīng)器尾部與空氣預(yù)熱器入口之間)中噴射來實(shí)現(xiàn)SO3的脫除極具應(yīng)用前景和潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用儲量豐富、利用率低的天然堿資源，提出一種利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置及工藝，在SCR反應(yīng)器出口與空預(yù)器之間噴入天然堿，脫除煙氣中SO3，能夠很大程度上降低煙氣中SO3濃度，減少其對空氣預(yù)熱器的腐蝕，增加空氣預(yù)熱器的壽命，降低電廠的投資，同時減小對人類生活和自然生態(tài)的影響。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置，包括煙氣入口與煙氣出口，在煙氣入ロ與煙氣出口之間有ー個彎形過度煙道，彎形過度煙道處設(shè)有噴嘴系統(tǒng)，在噴嘴系統(tǒng)的煙氣來流方向設(shè)置防磨板，噴嘴系統(tǒng)連接天然堿漿液制備系統(tǒng)。噴嘴系統(tǒng)可采用彎形過度煙道背面、側(cè)面或內(nèi)部等多種位置布置，噴嘴設(shè)置一定角度，保證漿液均勻充盈煙道截面。所述的噴嘴系統(tǒng)優(yōu)選內(nèi)部布置方式，有多組噴嘴排列，每組噴嘴有多個主噴嘴從上而下排成，每個主噴嘴有兩個小噴嘴，兩側(cè)靠近煙道垂直壁面的小噴嘴設(shè)置角度與水平面呈15° -35°，其余小噴嘴設(shè)置角度與水平面呈40° -55°。所述的防磨板位于噴嘴上方，沿?zé)煔鈦砹鞣较颍荒苡绊憞娮斓恼娨?。利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的エ藝，從SCR反應(yīng)器出ロ出來的煙氣經(jīng)天然堿漿液噴洗充分吸收SO3,再進(jìn)入空氣預(yù)熱器，吸收后的天然堿漿液被煙氣干燥蒸發(fā)。所述的煙氣三氧化硫濃度在100-500ppm，天然堿漿液的濃度根據(jù)三氧化硫濃度變化，質(zhì)量濃度在20%-30%間，噴嘴出ロ速度為90±5m/s。根據(jù)煙氣中SO3的含量不同，天然堿漿液制備系統(tǒng)配備不同濃度的漿液，漿液通過噴嘴系統(tǒng)以一定的速度和角度噴射到水平煙道中，為防止煙氣對噴嘴的磨損，在噴嘴的來流方向設(shè)置防磨板。噴嘴系統(tǒng)可以采用背面、側(cè)面或內(nèi)部等多種位置布置噴嘴，每種布置方式下應(yīng)保證吸收劑與煙氣的均勻混合，減小煙道阻力，有利于降低風(fēng)機(jī)能耗。所述的天然堿漿液制備系統(tǒng)，根據(jù)煙氣SO3含量、天然堿成分及鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行漿液配備，在保證半干法脫除SO3的同時提高SO3的脫除率。所述的噴嘴需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整數(shù)量、布置角度及出口流速，提高噴嘴流速可増加吸收劑分布的均勻度，但這樣不僅會增加噴嘴的耗氣量，降低煙氣溫度，提高空壓機(jī)的功率，増加能耗，同時也會加大吸收劑對噴嘴的磨損，縮短噴嘴的使用壽命，噴嘴數(shù)量、布置角度及出ロ流速的選擇應(yīng)保證吸收劑與煙氣的均勻混合，同時盡量減小煙道阻力。所述的防磨板在不影響吸收劑濃度分布的情況下減小系統(tǒng)的壓カ損失。本發(fā)明通過在SCR反應(yīng)器尾部與空氣預(yù)熱器之間的煙道處設(shè)置噴嘴系統(tǒng)，向畑道內(nèi)噴入天然堿漿液，利用天然堿的強(qiáng)堿特性對SO3進(jìn)行吸收脫除，脫除效率可達(dá)80%-90%，通過設(shè)置噴嘴的位置、數(shù)量、角度及出口流速保證吸收劑與煙氣的均勻混合，通過設(shè)置防磨板減小煙氣對噴嘴的磨損，并優(yōu)化調(diào)整，最大限度減小煙道阻力。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的裝置示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1防磨板示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1噴嘴的設(shè)置角度示意圖；其中1.煙氣入口 ；2.噴嘴系統(tǒng)；3.煙氣出ロ ；4.防磨板；A.近彎形過度煙道上壁面的小噴嘴，B.非近彎形過度煙道壁面的小噴嘴，C.近彎形過度煙道下壁面的小噴嘴。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明。實(shí)施例1下面以某300WM燃煤機(jī)組為例，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置，包括煙氣入口 I與煙氣出口 3，在煙氣入口 I與煙氣出口 3之間有一個彎形過度煙道，彎形過度煙道內(nèi)設(shè)有噴嘴系統(tǒng)2，在噴嘴系統(tǒng)2的煙氣來流方向設(shè)置防磨板4，噴嘴系統(tǒng)2連接天然堿漿液制備系統(tǒng)。根據(jù)煙氣SO3含量、天然堿成分及鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況配置漿液，推薦天然堿(約10%NaHC03, 50%Na2C03)與SO3摩爾比9:1左右，在保證半干法脫除SO3的同時提高SO3的脫除率。噴嘴系統(tǒng)布置在SCR反應(yīng)器尾部與空氣預(yù)熱器之間的煙道，采用內(nèi)部布置方式，保證吸收劑與煙氣的均勻混合，減小煙道阻力，有利于降低風(fēng)機(jī)能耗。噴嘴布置在煙道內(nèi)部，處于彎形過度煙道水平段上，其中心在所在平面與出口平面的距離為9725mm，左右兩邊的噴嘴組距煙道內(nèi)壁距離為890mm，相鄰噴嘴組的距離為900mm，在每組噴嘴上設(shè)5個主噴嘴，上、下兩最邊的主噴嘴距上、下壁面的距離為450mm，相鄰主噴嘴之間的距離為500mm。每個主噴嘴有2個小噴嘴，小噴嘴的直徑為150mm，噴嘴出口流速為90m/s，近壁面小噴嘴與水平面所呈角度為35°，非近壁面的小噴嘴與水平面所呈角度為45°。本實(shí)例中在SCR反應(yīng)器尾部與空氣預(yù)熱器之間的煙道處設(shè)置噴嘴系統(tǒng)，向煙道內(nèi)噴入天然堿漿液，利用天然堿的強(qiáng)堿特性對SO3進(jìn)行吸收脫除，脫除效率可達(dá)87%，通過設(shè)置噴嘴的位置、數(shù)量、角度及出口流速保證吸收劑與煙氣的均勻混合，通過設(shè)置防磨板減小煙氣對噴嘴的磨損，并優(yōu)化調(diào)整，使得煙氣入口與出口見的壓力損失為93. 94Pa。
權(quán)利要求
1.利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置，其特征是，包括煙氣入口與煙氣出口，在煙氣入口與煙氣出口之間有ー個彎形過度煙道，彎形過度煙道處設(shè)有噴嘴系統(tǒng)，在噴嘴系統(tǒng)的煙氣來流方向設(shè)置防磨板，噴嘴系統(tǒng)連接天然堿漿液制備系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置，其特征是，所述的噴嘴系統(tǒng)有多組噴嘴排列，每組噴嘴有多個主噴嘴從上而下排成，每個主噴嘴有兩個小噴嘴，每組主噴嘴的十個小噴嘴中近彎形過度煙道壁面的小噴嘴設(shè)置角度與水平面呈15° -35°，非近彎形過度煙道壁面的小噴嘴設(shè)置角度與水平面呈40° -55°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置，其特征是，防磨板位于噴嘴上方，沿?zé)煔鈦砹鞣较虿贾谩?br> 4.利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的エ藝，其特征是，從SCR反應(yīng)器出口出來的煙氣經(jīng)天然堿漿液噴洗充分吸收SO3,再進(jìn)入空氣預(yù)熱器，吸收后的天然堿漿液被煙氣干燥蒸發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的エ藝，其特征是，所述的天然堿漿液的濃度根據(jù)三氧化硫濃度變化，質(zhì)量濃度在20%-30%間，噴嘴出ロ速度為.90 土 5m/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置及工藝，裝置包括煙氣入口與煙氣出口，在煙氣入口與煙氣出口之間有一個彎形過度煙道，彎形過度煙道處設(shè)有噴嘴系統(tǒng)，在噴嘴系統(tǒng)的煙氣來流方向設(shè)置防磨板，噴嘴系統(tǒng)連接天然堿漿液制備系統(tǒng)。從SCR反應(yīng)器出口出來的煙氣經(jīng)天然堿漿液噴洗充分吸收SO3，再進(jìn)入空氣預(yù)熱器。本發(fā)明通過在SCR反應(yīng)器尾部與空預(yù)器之間的煙道處設(shè)置噴嘴系統(tǒng)，向煙道內(nèi)噴入天然堿漿液，利用天然堿的強(qiáng)堿特性對SO3進(jìn)行吸收脫除，脫除效率可達(dá)80%-90%，通過設(shè)置噴嘴的位置、數(shù)量、角度及出口流速保證吸收劑與煙氣的均勻混合，通過設(shè)置防磨板減小煙氣對噴嘴的磨損，并優(yōu)化調(diào)整，最大限度減小煙道阻力。
文檔編號B01D53/50GK103055684SQ20131004450
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月2日
發(fā)明者王志強(qiáng), 王旭江, 馬春元, 范燕榮, 張立強(qiáng), 董勇, 崔琳 申請人:山東大學(xué)