燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了属于燃煤锅炉烟气脱硫脱硝技术领域的燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置及方法。该装置在脱硝反应区与空气预热器之间设置雾化喷嘴，添加有醋酸钠、静电除尘器落下中飞灰的石灰石改性浆液在压缩空气的推动下，自混合加压加速器经雾化喷嘴雾化为20～40μm粒径的微雾，以高弥散性喷射到脱硝反应区和空气预热器之间的烟道内，进而高效脱除烟气中的SO3，实现了低成本、低能耗脱除烟气中SO3，且脱硫效率高达70％左右的技术效果。

Device and method for removing SO3 from compressed air atomized calcium based slurry in Coal-fired Utility Boilers

The invention discloses a device and a method for removing SO3 from compressed air atomized calcium-based slurry of coal-fired utility boilers, belonging to the technical field of flue gas desulfurization and denitrification of coal-fired boilers. A spray nozzle is arranged between the denitrification reaction zone and the air preheater, and limestone modified slurry with sodium acetate and fly ash from the electrostatic precipitator is added to the spray nozzle to atomize 20-40 micron-sized mist with high dispersion into the denitrification reaction zone and the air under the impetus of compressed air. In the flue duct between the gas preheaters, SO3 in the flue gas can be removed efficiently. The SO3 in the flue gas can be removed with low cost and energy consumption, and the desulfurization efficiency can reach about 70%.

【技术实现步骤摘要】
燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置及方法
本专利技术属于燃煤锅炉烟气脱硫脱硝
，特别涉及燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置及方法。
技术介绍
燃煤电厂运行过程中，烟气中会有少量的SO3生成，煤中所含硫的多少对SO3的浓度有一定的影响，低含硫煤的SO3可以是很少的10-6量级，而高含硫煤可使SO3达到30～40μL/L甚至更高。随着环保标准的日益严格，燃煤电站锅炉配备了选择性催化剂(SCR)烟气脱硝、除尘(静电除尘/布袋除尘)、湿法烟气脱硫(WFGD)等污染物控制设施，对燃煤过程中产生的NOx、烟尘、SO2等常规污染物进行了有效的脱除。但是，煤燃烧过程中生成的SO2约0.5％～2％的SO2被进一步氧化为SO3，炉膛火焰温度越高，烟气在高温区的停留时间越长，SO3的生成量就越多。在省煤器区域(427～593℃)，当烟气经过对流受热面时，烟气中的飞灰或受热面上的积灰中，氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化钠等对SO2都有一定的催化作用；在430～620℃的温度范围内，V2O5会催化SO2生成SO3，在590℃左右，Fe2O3也可对SO2的氧化产生催化作用。当烟气经过SCR装置时，会不可避免地催化SO2生成SO3，一般工程中，SO2的转化率为0.6％～3％。随着SCR运行温度的升高，催化剂对SO2的氧化率升高，SO3一方面会与烟气中NH3反应生成硫酸铵，当温度低于硫酸铵的分解温度时，硫酸铵会沉积在催化表面，降低催化剂的表面积，覆盖SCR反应的活性位，从而导致催化剂失活。烟气离开脱硝反应器进入空预器后在烟温较低的空预器冷端，SO3易生成气态的H2SO4，加速与SCR逃逸的氨发生如下反应：2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4NH3+H2SO4→NH4HSO4生成凝结成块的硫酸铵和硫酸氢铵，通常硫酸铵和硫酸氢铵的凝结也是发生在空气预热器的冷端受热面，生成一种不易清理的黏稠液体，会加剧腐蚀和堵塞，影响设备的正常持续运行。对于采用WFGD和SCR装置的电厂中，如果不加任何处理措施，烟气中便会形成粒径很小的硫酸酸雾气溶胶，这些气溶胶排入大气时，会对光线产生散射作用，呈现蓝羽现象，增加排烟的不透明度。目前，烟气中SO3的控制技术有待开发，在我国燃煤电站中广泛使用的脱硫技术是以石灰石-石膏法为主的湿法烟气脱硫技术，但是在炉膛出口处，烟气温度降低至137～160℃时，大多SO3以气态硫酸的形态存在，在WFGD中，烟气急剧冷却，气态硫酸经历了骤凝过程转变为硫酸气溶胶，由于硫酸气溶胶粒径太小而不能被WFGD有效的脱除，以硫酸酸雾的形态排放到大气中，脱硫系统后段烟温低于酸露点后，未被脱除的硫酸气溶胶会部分凝结下来，造成烟囱的低温腐蚀，传统的WFGD系统对SO3的脱除效率仅为30％左右。低低温电除尘技术是指在电除尘器上游设置热回收装置，使得电除尘器的入口烟气温度降低至酸露点温度90℃左右，烟气量减少，粉尘性质得到改善，从而提高了除尘器性能。烟气中的SO3与水蒸汽结合形成硫酸雾，此时由于未采取除尘措施，SO3被飞灰颗粒吸附后被电除尘器捕捉并随粉尘一起排出，SO3的去除率通常可达90％以上。但是由于烟气温度在酸露点以下，粉尘性质发生了很大的改变，比电阻大幅度降低，这有利于粉尘收集，但相应的粉尘附着力也会降低，振打二次扬尘会加剧，而且还需要对尾部烟道和现有的电除尘进行改造，投资巨大。湿式静电除尘器(WESP)是直接将水通过喷嘴喷向放电极与电晕区，由于水的比电阻相对较小，水滴在电晕区与粉尘结合后，使得高比电阻粉尘的比电阻下降。在直流高电压的作用下水雾荷电分裂并进进一步雾化。电场力、荷电水雾通过碰撞拦截、吸附凝并，捕集粉尘粒子，粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极，而喷在集尘极表面的水雾形成连续水膜，流动的水将捕获的微细颗粒物冲刷到灰斗中随水排出，SO3的脱除效率达95％以上。但是由于WESP没有批量生产，单个产品的技术成本较高，同时运行过程中除了除尘器本体消耗的电量外，辅助的循环水泵等还将消耗部分电量，冲洗水中添加的NaOH溶液也将提高一部分运行成本，设备的维护也增加了额外费用，因此WESP的总运行成本也将略高于干式除尘器，而且WESP是安装在WFGD装置之后，无法缓解WFGD前的设备如空预器等的腐蚀、积灰、堵塞。通过向SCR出口直接喷射碱性吸收剂溶液，如Na2CO3，可有效脱除SO3，当Na/SO3摩尔比为1.5时，SO3的脱除效率可达90％。但是，这种方法喷入的碱性物质量相对太大，液滴与气体接触不好，弥散性也不好，大液滴内部无法与SO3接触，会对后续设备产生严重腐蚀、堵塞等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置及方法，具体技术方案如下：燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置，包括顺次连接的锅炉1、脱硝反应区3、空气预热器5，喷氨格栅2设置在锅炉1与脱硝反应区3之间；雾化喷嘴4设置在脱硝反应区3与空气预热器5之间，并与混合加压加速器6出口管道连接；混合加压加速器6空气入口管路设置空气压缩机9、液体入口管路连接至脱硫浆液储存罐11；所述空气压缩机9与混合加压加速器6之间设有气动调节阀8、气体涡流流量计7；石灰石改性浆液储备罐12、储水罐13、细粉储备仓14分别管路连接至脱硫浆液储存罐11；细粉储备仓14经旋转给料器15连接至脱硫浆液储存罐11，脱硫浆液储存罐11内设置搅拌装置10。雾化喷嘴4采用串联喷头平行布置，喷头总数n＝(4b-8A+4C)/(a-2B+C)个，喷头直径d＝(a-2B-C)/2，每个喷头上喷孔个数为πd/(0.3～0.5)个，喷雾角度与水平面成65°～85°，喷雾形状呈空心圆锥形；雾化喷嘴4安装在距离脱硝反应区3下边界X＝(0.15～0.2)·h处，喷头外边缘距离烟气管道平行壁面A＝(0.1～0.2)·b，喷头外边缘距离烟气管道垂直壁面B＝(0.2～0.3)·a，相邻喷头外边缘距离C＝(0.2～0.25)·a；其中，a、b分别为空气预热器5上部接口处的宽度、长度，h为脱硝反应区3下边界与空气预热器5上部接口距离。所述石灰石改性浆液储备罐12中为醋酸钠改性的石灰石浆液，细粉储备仓14中细粉取自静电除尘器腔室，细粉粒径为5～20μm。基于所述装置脱除SO3的方法包括：开启石灰石改性浆液储备罐12、储水罐13、细粉储备仓14阀门，石灰石改性浆液、水、细粉在脱硫浆液储存罐11中均匀混合；在由空气压缩机9提供的压缩空气推动下，通过混合加压加速器6的脱硫浆液经雾化喷嘴4雾化为20～40μm粒径的微雾，并喷射到脱硝反应区3和空气预热器5之间的烟道内，雾化颗粒迅速蒸干与烟道中SO3反应。脱硫浆液储存罐11中脱硫浆液各组分含量为：以质量百分数计，10％～25％CaCO3、0.8％～1.2％醋酸钠、1.8％～2.3％细粉和余量的水；脱硫浆液的喷射体积流量为8m3/h～10m3/h，脱硫浆液的消耗量Y为其中，n为钙硫摩尔比，1.6～1.8；Qv为烟气体积流量(标准状态干烟气，6％O2)，m3/h；CSO2为烟气中SO2浓度(标准状态干烟气，6％O2)，mg/m3；MCaCO3为CaCO3摩尔质量，100g/mol；MSO2为SO2摩尔质量，64g/mol本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置，其特征在于，包括顺次连接的锅炉(1)、脱硝反应区(3)、空气预热器(5)，喷氨格栅(2)设置在锅炉(1)与脱硝反应区(3)之间；雾化喷嘴(4)设置在脱硝反应区(3)与空气预热器(5)之间，并与混合加压加速器(6)出口管道连接；混合加压加速器(6)空气入口管路设置空气压缩机(9)、液体入口管路连接至脱硫浆液储存罐(11)；所述空气压缩机(9)与混合加压加速器(6)之间设有气动调节阀(8)、气体涡流流量计(7)；石灰石改性浆液储备罐(12)、储水罐(13)、细粉储备仓(14)分别管路连接至脱硫浆液储存罐(11)，细粉储备仓(14)经旋转给料器(15)连接至脱硫浆液储存罐(11)，脱硫浆液储存罐(11)内置搅拌装置(10)；所述雾化喷嘴(4)采用串联喷头平行布置，喷头总数n＝(4b‑8A+4C)/(a‑2B+C)个，喷头直径d＝(a‑2B‑C)/2，每个喷头上喷孔个数为πd/(0.3～0.5)个，喷雾角度与水平面成65°～85°，喷雾形状呈空心圆锥形；雾化喷嘴(4)安装在距离脱硝反应区(3)下边界X＝(0.15～0.2)·h处，喷头外边缘距离烟气管道平行壁面A＝(0.1～0.2)·b，喷头外边缘距离烟气管道垂直壁面B＝(0.2～0.3)·a，相邻喷头外边缘距离C＝(0.2～0.25)·a；其中，a、b分别为空气预热器(5)上部接口处的宽度、长度，h为脱硝反应区(3)下边界与空气预热器(5)上部接口距离。...

【技术特征摘要】
1.燃煤电站锅炉压缩空气雾化钙基浆液脱除SO3的装置，其特征在于，包括顺次连接的锅炉(1)、脱硝反应区(3)、空气预热器(5)，喷氨格栅(2)设置在锅炉(1)与脱硝反应区(3)之间；雾化喷嘴(4)设置在脱硝反应区(3)与空气预热器(5)之间，并与混合加压加速器(6)出口管道连接；混合加压加速器(6)空气入口管路设置空气压缩机(9)、液体入口管路连接至脱硫浆液储存罐(11)；所述空气压缩机(9)与混合加压加速器(6)之间设有气动调节阀(8)、气体涡流流量计(7)；石灰石改性浆液储备罐(12)、储水罐(13)、细粉储备仓(14)分别管路连接至脱硫浆液储存罐(11)，细粉储备仓(14)经旋转给料器(15)连接至脱硫浆液储存罐(11)，脱硫浆液储存罐(11)内置搅拌装置(10)；所述雾化喷嘴(4)采用串联喷头平行布置，喷头总数n＝(4b-8A+4C)/(a-2B+C)个，喷头直径d＝(a-2B-C)/2，每个喷头上喷孔个数为πd/(0.3～0.5)个，喷雾角度与水平面成65°～85°，喷雾形状呈空心圆锥形；雾化喷嘴(4)安装在距离脱硝反应区(3)下边界X＝(0.15～0.2)·h处，喷头外边缘距离烟气管道平行壁面A＝(0.1～0.2)·b，喷头外边缘距离烟气管道垂直壁面B＝(0.2～0.3)·a，相邻喷头外边缘距离C＝(0.2～0.25)·a；其中，a、b分别为空气预热器(5)上部接口处的宽度、长度，h为脱硝反应区(3)下边...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海平，豆朝宗，
申请(专利权)人：华北电力大学，徐州伟天化工有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11