减少燃烧废气中硫酸和硫酸酐的方法和燃烧废气流动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种减少燃烧废气中硫酸和硫酸酐的方法，该方法包括将ＳＯ↓［３］促减剂（氢气）添加到燃烧废气中，从而减少燃烧废气中的硫酸（Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］）和硫酸酐（ＳＯ↓［３］）。还涉及为此而设的燃烧废气流动系统。这样本发明专利技术所提供的减少燃烧废气中硫酸和硫酸酐的方法能够防止用于燃烧废气中含有的Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］和ＳＯ↓［３］所引起的各种麻烦（如低温腐蚀和灰粉沉积）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及减少采用矿物燃料的燃烧器(如锅炉)的燃烧废气中所含硫酸(H2SO4)和硫酸酐(SO3)的方法，并涉及为此而设的燃烧废气流动系统。图6为示出在传统锅炉中燃烧废气流动的流程图。在图6中。供到烧嘴2的燃料在炉1内燃烧，产生的燃烧废气流动通过由装在炉后部4内的再热器、二次过热器、一次过热器和燃料节省器组成的热交换器3，然后被引导通过烟道5，在那里与脱硝NH3供应器10所供的NH3混合并在脱硝催化剂6的帮助下脱硝。随后，燃烧废气在空气预热器7内进行热交换，在静电沉淀器或类似物中脱尘，在脱硫器8或类似物中脱硫，然后通过烟囱9排放到大气中。静电沉淀器热交换器和其他装在空气预热器7下游的设备的详细说明从略。当含有硫(S)的矿物燃料在这样一种燃烧器(如锅炉)内燃烧时，在炉1内产生的燃烧废气例如可含有由S的燃烧生成的二氧化硫(SO2)、由一部分二氧化硫氧化而生成的硫酸酐(SO3)、硫酸(H2SO4)和水蒸气(H2O)。在烟道5、空气预热器7、烟囱9和其他装在燃烧器(如锅炉)下游的设备内，这些生成物趋向于凝结和沉积成高浓度H2SO4的形式，降落在表面温度比酸的露点低的低温部分上，从而造成麻烦如低温腐蚀和灰粉(灰渣)沉积。为了防止产生如低温腐蚀和灰粉沉积的麻烦，有效的措施是降低燃烧废气中H2SO4和SO3的浓度，这样可降低酸的露点，从而减少H2SO4的凝结量。作为为此而采用的一种手段，曾尝试在烟道内将中和剂如碳酸钙(CaCO3)、熟石灰或氢氧化镁添加到燃烧废气内，借以中和并去除尚在气体状态的H2SO4和SO3，从而降低酸的露点(例如见日本专利临时公报9-75661和58-36623号)。但这些尝试未能成功地达到脱硫反应和中和剂利用的充分效率。这是因为气态H2SO4和SO3的浓度低以及它们与固态中和剂如CaCO3的接触效率低的原故。另外，涉及操作和设备构造(例如那些关系到中和剂操纵的事)的问题、涉及中和所产生并可沉积在设备内的灰尘的处理的问题和类似的其他问题仍然没有解决。在目前的状态下，这种技术尚未能付诸实用，因为其总体经济效益尚未能建立起来。这样，当将SO3的固态中和剂如CaCO3添加到烟道内，以防止由于在燃烧废气中生成H2SO4和SO3以致高浓度的H2SO4凝结和沉积在烟道、热交换器、空气预热器和其他装在锅炉下游的设备的低温部分上而引起的各种麻烦(如低温腐蚀和灰粉沉积)时，会发生各种问题。如上所述，这些问题包括脱硫反应和中和剂利用的低效率、SO3中和剂的不良的可操纵性、处理中和时所产生的灰尘(如CaSO4)的困难、由于灰尘沉积在烟道内而引起的麻烦等。本专利技术的目的是要提供减少燃烧废气中的硫酸和硫酸酐的方法，该方法能解决现有技术存在的上述问题，能够防止由于燃烧废气内所含H2SO4和SO3而发生的麻烦(如低温腐蚀和灰粉沉积)，并且容易操作。为了完成上述目的，本专利技术提供下述方法(1)一种在燃烧废气中减少硫酸和硫酸酐的方法包括将SO3促减剂添加到燃烧废气中，从而减少在燃烧废气中含有的硫酸(H2SO4)和硫酸酐(SO3)；(2)如在(1)中所述的在燃烧废气中减少硫酸和硫酸酐的方法，其中，SO3促减剂被添加在燃烧器的下游、燃烧废气的温度在300到1000℃范围的区域内的一个或多个位置上；(3)如在(1)或(2)中所述的在燃烧废气中减少硫酸和硫酸酐的方法，其中，SO3促减剂为氢气。另外，本专利技术还提供一种装在燃烧器下游的燃烧废气流动系统，其中，燃烧废气流动系统在从燃烧器炉后的热交换器到空气预热器的区段内的某一位置上，至少设有一个SO3促减剂供应器。在本专利技术中，由于将SO3促减剂(在本文中使用的术语“SO3促减剂”意为一种用来减少H2SO4和SO3的添加剂)添加到燃烧废气中，因而能减少在燃烧废气中含有的H2SO4和SO3，使它们转变为H2SO3和SO2。作为SO3促减剂，从反应能力和可操纵性的观点来看，氢(H2)气特别适宜。SO3促减剂添加的数量可根据SO3促减剂的型式、燃烧废气的性质等合适地予以确定。但当H2气被用作SO3促减剂而燃烧废气为一般的锅炉废气时，H2气可使用这样一个量，使H2气的浓度不大于2000ppm或H2/SO3的克分子比不大于15就足够了。SO3促减剂最好被添加在燃烧器下游区域的某一个位置上，在该位置燃烧废气的温度为在300到1000℃的范围内。理由是，上述温度范围有利于进行SO3到SO2的还原反应、H2SO4到H2SO3的还原反应、以及被吸收到沉积灰粉的催化作用场所并导致SO3生成的氧(O)的还原反应。虽然SO3促减剂可被添加在一个位置上，但若将它分为多份并添加在不同位置上可使还原反应更有效地进行。在示出燃烧废气在锅炉内的流动的图6的流程图中，从热交换器3内的二次过热器后面延伸到空气预热器7的区段就相当于上面所说的燃烧废气温度在300到1000℃范围内的区域，因此可以用作添加SO3促减剂的合适场所。也即，SO3促减剂可被添加在下列任一个或多个位置上，如正好在空气预热器7之前的位置、正好在脱硝催化剂6之前的位置、炉后部4、及在炉1出口和炉后部4之间的位置。锅炉燃气中的硫(S)在氧化气氛中进行下列反应公式(反应式)(a):(1000到1400℃)公式(b):(300到1200℃)公式(c):(400℃或以下)燃料在锅炉内燃烧时，含在其内的硫(S)按公式(a)的反应被氧化，因此在燃烧废气中主要成为SO2而存在。在锅炉下游的区域内当气温下降到400-500℃时，公式(b)的化学平衡基本上向生成SO3的方向转移，因此SO3被稳定地生成。当气温进一步下降到400℃或以下时，按照公式(c)，由于SO3和H2O的化学作用，开始生成H2SO4。当在燃烧废气温度为300到1000℃的区域内将H2气加入并与燃烧废气混合时，H2气便按照公式(d)和(e)与废气中的H2SO4和SO3起作用。这样，H2SO4和SO3便分别被还原成H2SO3和SO2，因此在废气中的H2SO4和SO3的数量被减少。另外，由于沉积在热转移表面上灰粉的催化作用，按照公式(f)的反应，SO3被生成。但按照公式(g)，H2气的添加可用来使被吸收到沉积灰粉的催化作用场所的氧(O)还原，这会降低SO3的生成率，因此可进一步提高SO3的促减效果。公式(d):(200到1000℃)公式(e):(400℃或以下)公式(f):(灰粉催化剂300到1000℃)公式(g):(灰粉催化剂300到1000℃)公式(h):(较高的温度)由于在燃烧废气中有大量的O2，按照公式(h)，添加的H2将会与O2起化学作用而被消耗。但尽管如此，在有O2存在时，按照公式(d)和(e)的反应仍会进行，之所以会这样，可以考虑如下原因在较高温度下，公式(h)的反应率高，因此添加的H2会立即与O2化合。但在1000℃或以下，公式(h)的反应率就降低，因此添加的H2将竞争性地进行公式(d)、(e)、(g)和(h)的反应。这样，公式(d)、(e)和(g)的反应会优先发生，因为公式(d)、(e)和(g)的反应比公式(h)的反应快。现在简要说明附图图1到图5均为流程图，分别示出按照本专利技术的第一到第五实施例时锅炉内燃烧废气的流动；图6为一流程图，示出在采用矿物燃料的传统产生热力的锅炉内燃烧废气的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少燃烧废气中硫酸和硫酸酐的方法，它包括将ＳＯ↓［３］促减剂添加到燃烧废气中，从而减少燃烧废气中的硫酸和硫酸酐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德永喜久男，藤冈祐一，一丿濑利光，大久保赖聪，菱田正志，若林嘉幸，植田胜征，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]