本發(fā)明涉及煙氣脫硫系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)及其脫除方法。
背景技術(shù)：
：煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有一定濃度的so2和so3，其中so2是煤炭在鍋爐中燃燒產(chǎn)生，濃度為1500～18000mg/m3，主要集中在3000～6000mg/m3；而so3來(lái)源于兩部分，一部分是在鍋爐內(nèi)直接燃燒產(chǎn)生，濃度約占so2濃度的0.5％-1.5％；另一部分是so2經(jīng)過(guò)scr脫硝反應(yīng)器后被氧化成so3，這部分的轉(zhuǎn)化率約占so2濃度的0.5％-1.5％。因此，在scr反應(yīng)器出口煙氣中so3濃度約占so2濃度的1％-3％。在通常的濕法脫硫過(guò)程中，只有一少部分so3能被脫除，大部分還是被直接排入大氣中，so3的大氣排放目前尚未制定統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)，由于so3在煙氣中主要以氣溶膠的形式存在，造成煙囪最終排放“藍(lán)煙”、“煙羽拖尾”現(xiàn)象；so3會(huì)加重霧霾和溫室效應(yīng)；而且scr脫硝過(guò)程中未反應(yīng)的氨與so3反應(yīng)會(huì)生成硫酸氫銨，硫酸氫銨極易附著在空預(yù)器表面，吸附飛灰，造成空預(yù)器的壓降增大，排煙溫度升高，機(jī)組效率下降，運(yùn)行成本增加，這種現(xiàn)象在負(fù)荷較低時(shí)尤為顯著，即便在高負(fù)荷下由于氨逃逸以及部分so2催化轉(zhuǎn)化為so3，同樣會(huì)生成硫酸氫銨，長(zhǎng)期運(yùn)行積累也會(huì)危及空預(yù)器正常運(yùn)行。此外，so3在空預(yù)器的低溫段造成煙氣中酸露點(diǎn)升高，空預(yù)器的低溫腐蝕嚴(yán)重，在scr運(yùn)行條件下，設(shè)備壽命下降。目前，煙氣中so3的控制技術(shù)有：燃用低硫煤、混煤，使用低低溫電除塵器，采用濕式靜電除塵器，爐內(nèi)或爐后噴堿性吸收劑等。使用低硫煤、混煤簡(jiǎn)單、直接，但是提高運(yùn)行成本。使用低低溫電除塵器或濕式靜電除塵器對(duì)so3的脫除率高，但由于處于環(huán)保島的末端，無(wú)法解決空預(yù)器積灰、腐蝕、堵塞等問(wèn)題，不能降低空預(yù)器出口煙氣溫度，鍋爐熱效率低，投資成本高。向爐內(nèi)噴射堿性吸收劑，如mg(oh)2，漿液迅速蒸發(fā)變成mgo顆粒，然后與so3反應(yīng)生成mgso4，可有效脫除燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的so3，降低scr反應(yīng)器入口煙氣中so3的濃度，但是鍋爐內(nèi)的溫度較高，有700-1000℃，技術(shù)控制上難度較大，堿性吸收劑在進(jìn)入鍋爐內(nèi)時(shí)瞬時(shí)蒸發(fā)成細(xì)小顆粒，分散效果差，對(duì)煙氣中so3的脫除效率不高，造成堿性吸收劑的消耗量較大，運(yùn)行成本較高，而且對(duì)scr中產(chǎn)生的so3的脫除效率相對(duì)較低。在爐后煙氣中噴入堿性吸收劑，如mgo、nahso3、na2co3、天然堿等，若直接噴入堿性吸收劑顆粒，顆粒較大，利用效率不高；若霧化后干燥為細(xì)小顆粒，需額外增加配套的干燥設(shè)備，提高運(yùn)行成本；且噴入位置一般在省煤器或scr與空氣預(yù)熱器之間，可有效降低so3的濃度，但是堿性吸收劑的噴射量較高，而鈣基的吸收劑會(huì)增加飛灰的比電阻，會(huì)降低電除塵器的效率；在空預(yù)器后噴入堿性吸收劑則不能避免空預(yù)器的積灰、腐蝕和堵塞問(wèn)題，空預(yù)器出口的煙氣溫度較高，鍋爐的熱效率低下。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種堿性吸收劑利用率高、運(yùn)行成本低、提高能源利用率、so3脫除率高的燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)。解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有脫除煙氣中so3的方法，或運(yùn)行成本高，或無(wú)法避免空預(yù)器的積灰、腐蝕和堵塞問(wèn)題，或堿性吸收劑的利用率低下，或堿性吸收劑顆粒分散均勻性差。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)，包括空氣加熱器、熱解爐、尿素噴槍、堿性吸收劑噴槍、渦流混合器和氰酸分解反應(yīng)器；所述空氣加熱器的進(jìn)氣口與風(fēng)機(jī)連通、出氣口通過(guò)管道與熱解爐的進(jìn)氣口連通；熱解爐的進(jìn)氣口下方均勻設(shè)置有尿素噴槍、出氣口與氰酸分解反應(yīng)器的進(jìn)氣口連接，氰酸分解反應(yīng)器內(nèi)裝有金屬氧化物催化劑，氰酸分解反應(yīng)器的出氣口與熱解氣管道連接；所述熱解氣管道內(nèi)設(shè)置有堿性吸收劑噴槍，所述堿性吸收劑噴槍的噴射方向與熱解氣管道內(nèi)氣流方向的夾角為0-180°；所述熱解氣管道另一端通過(guò)噴氨管與燃煤煙道連接，所述噴氨管的噴射方向與煙氣流動(dòng)方向相反；噴氨管的出氣口下方傾斜設(shè)置有渦流混合器，燃煤煙道的進(jìn)氣口與鍋爐后省煤器的煙氣出口連接、出氣口依次與scr反應(yīng)器、空氣預(yù)熱器和除塵器連接。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述尿素噴槍的進(jìn)液口通過(guò)尿素輸送泵與尿素溶液儲(chǔ)罐連接；所述堿性吸收劑噴槍通過(guò)堿液輸送泵與堿性吸收劑溶液儲(chǔ)罐連接。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述堿性吸收劑噴槍的數(shù)量為1-10個(gè)，每個(gè)堿性吸收劑噴槍上帶有1-10個(gè)噴嘴，堿性吸收劑噴槍沿?zé)峤鈿夤艿姥由旆较虿⑴旁O(shè)置。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述金屬氧化物催化劑為蜂窩狀scr脫硝催化劑或波紋板式scr脫硝催化劑。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述渦流混合器與煙氣流動(dòng)方向的夾角為30-40°；所述渦流混合器固定在燃煤煙道的內(nèi)側(cè)壁上。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的脫除方法，包括以下步驟：步驟一、空氣加熱：空氣經(jīng)過(guò)加熱，溫度升至600-650℃；步驟二、尿素?zé)峤猓焊邷乜諝膺M(jìn)入熱解爐，與噴入的尿素溶液接觸，尿素溶液發(fā)生熱解，生成nh3、hnco和co2；步驟三、異氰酸分解：尿素?zé)峤猱a(chǎn)物經(jīng)過(guò)金屬氧化物催化劑，hnco分解為nh3和co2；步驟四、吸收劑干燥：堿性吸收劑溶液霧化為細(xì)小液滴后，與含有尿素二次熱解產(chǎn)物的熱氣體接觸，堿性吸收劑液滴瞬時(shí)蒸發(fā)干燥為細(xì)小顆粒，細(xì)小顆粒的平均粒徑不大于50μm；堿性吸收劑溶液濃度為5％～25％，堿性吸收劑的噴射量為煙氣中so3摩爾量的1～5倍；步驟五、so3一次脫除：步驟四所得細(xì)小顆粒均勻分散后與鍋爐內(nèi)直接燃燒產(chǎn)生的so3和水蒸氣反應(yīng)生成硫酸鹽顆粒；步驟六、so3二次脫除：步驟五中生成的硫酸鹽顆粒與剩余的堿性吸收劑細(xì)小顆粒隨煙氣進(jìn)入scr反應(yīng)器進(jìn)行煙氣脫硝，脫硝過(guò)程中再次生成的so3直接與剩余的堿性吸收劑細(xì)小顆粒反應(yīng)，生成硫酸鹽顆粒；步驟七、除塵：經(jīng)過(guò)scr反應(yīng)器處理的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器過(guò)濾去除其中的硫酸鹽顆粒，然后進(jìn)入后續(xù)的凈化處理。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的脫除方法，進(jìn)一步的，所述步驟二中尿素溶液的濃度為30-52％，尿素噴射量為煙氣中nox的0.4～0.6倍摩爾量。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的脫除方法，進(jìn)一步的，所述步驟三中金屬氧化物催化劑為蜂窩狀scr脫硝催化劑或波紋板式scr脫硝催化劑。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的脫除方法，進(jìn)一步的，步驟四中所述堿性吸收劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀和碳酸氫鉀中的一種或幾種。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的脫除方法，進(jìn)一步的，步驟四中所述堿性吸收劑溶液的濃度為1-30％。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)及其脫除方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)在尿素?zé)峤庀到y(tǒng)后引入了堿性吸收劑溶液的霧化蒸發(fā)裝置，利用尿素?zé)峤庥酂釋?shí)現(xiàn)了吸收劑細(xì)小顆粒的制備，避免了配備附加的霧化蒸干設(shè)備和能源裝置，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的構(gòu)成，減少了能源的浪費(fèi)，提高了能源利用率，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。本發(fā)明采用熱解爐與氰酸分解反應(yīng)器相結(jié)合進(jìn)行尿素?zé)峤?，使尿素徹底分解為nh3和co2，降低異氰酸對(duì)堿性吸收劑的消耗，提高堿性吸收劑的利用效率，降低運(yùn)行成本。本發(fā)明將堿性吸收劑細(xì)小顆粒噴入scr反應(yīng)器之前的燃煤煙道中，并在煙道內(nèi)設(shè)置了渦流混合器，提高了吸收劑細(xì)小顆粒的分散性，大大提高了so3的脫除效率。本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的脫除方法，在scr反應(yīng)器前的煙道中噴入堿性吸收劑細(xì)小顆粒，針對(duì)不同產(chǎn)生途徑的so3分別予以脫除，在燃煤煙道內(nèi)，堿性吸收劑細(xì)小顆粒與煙氣直接接觸，與煤炭燃燒直接產(chǎn)生的so3發(fā)生反應(yīng)，生成對(duì)環(huán)境和系統(tǒng)無(wú)危害的硫酸鹽固體顆粒，最終由除塵器捕集；降低了環(huán)境負(fù)擔(dān)，同時(shí)減少so3對(duì)脫硝scr催化劑和空氣預(yù)熱器的影響。然后控制噴入煙氣中的堿性吸收劑細(xì)小顆粒的量，使其與煙氣中的so3充分反應(yīng)后仍有適量的堿性吸收劑細(xì)小顆粒，隨煙氣一同進(jìn)入scr反應(yīng)器，可及時(shí)將在反應(yīng)器中由so2轉(zhuǎn)化再次生成的so3脫除，使得scr反應(yīng)器出口處的so3濃度低于5ppm。將so3分步脫除，提高了so3的脫除率，降低了堿性吸收劑細(xì)小顆粒的噴射量，運(yùn)行成本較低，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)及其脫除方法作進(jìn)一步說(shuō)明。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：1-空氣加熱器；11-風(fēng)機(jī)；2-熱解爐；3-尿素噴槍；31-尿素輸送泵；32-尿素溶液儲(chǔ)罐；41-熱解氣管道；42-噴氨管；43-燃煤煙道；5-堿性吸收劑噴槍；51-堿液輸送泵；52-堿性吸收劑溶液儲(chǔ)罐；6-渦流混合器；71-鍋爐；72-省煤器；73-scr反應(yīng)器；74-空氣預(yù)熱器；75-除塵器；8-氰酸分解反應(yīng)器。具體實(shí)施方式如圖1所示，本發(fā)明燃煤煙氣中so3的前端脫除系統(tǒng)包括空氣加熱器1、熱解爐2、尿素噴槍3、堿性吸收劑噴槍5、渦流混合器6和氰酸分解反應(yīng)器8；空氣加熱器1的進(jìn)氣口與風(fēng)機(jī)11連通、出氣口通過(guò)管道與熱解爐2的進(jìn)氣口連通；熱解爐2的進(jìn)氣口下方均勻設(shè)置有尿素噴槍3，尿素噴槍3的進(jìn)液口通過(guò)尿素輸送泵31與尿素溶液儲(chǔ)罐32連接，尿素噴槍3的噴射方向與熱空氣的流動(dòng)方向一致；熱解爐2的出氣口與氰酸分解反應(yīng)器8的進(jìn)氣口連接，氰酸分解反應(yīng)器8內(nèi)裝有金屬氧化物催化劑，可與氰酸和水蒸氣反應(yīng)生成氨氣和二氧化碳，金屬氧化物催化劑為蜂窩狀scr脫硝催化劑或波紋板式scr脫硝催化劑；氰酸分解反應(yīng)器8的出氣口與熱解氣管道41連接，熱解氣管道41內(nèi)設(shè)置有堿性吸收劑噴槍5，堿性吸收劑噴槍5通過(guò)堿液輸送泵51與堿性吸收劑溶液儲(chǔ)罐52連接，堿性吸收劑噴槍5的數(shù)量為1-10個(gè)、每個(gè)噴槍上帶有1-10個(gè)噴嘴、噴槍沿?zé)峤鈿夤艿?1延伸方向并排設(shè)置，堿性吸收劑噴槍5的噴射方向與熱解氣管道41內(nèi)氣流方向的夾角為0-180°；熱解氣管道41另一端通過(guò)噴氨管42與燃煤煙道43連接，噴氨管42的噴射方向與煙氣流動(dòng)方向相反；燃煤煙道43的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有渦流混合器6，渦流混合器6傾斜設(shè)置在噴氨管42的出氣口下方，渦流混合器6與煙氣流動(dòng)方向的夾角為30-40°；燃煤煙道43的進(jìn)氣口與鍋爐71后省煤器72的煙氣出口連接、出氣口依次與scr反應(yīng)器73、空氣預(yù)熱器74和除塵器75連接。應(yīng)用實(shí)施例按照以下脫除方法控制so3脫除系統(tǒng)，具體包括以下步驟：步驟一、空氣加熱：空氣經(jīng)過(guò)加熱，溫度升至600-650℃；步驟二、尿素?zé)峤猓焊邷乜諝膺M(jìn)入熱解爐2，與噴入的尿素溶液接觸，尿素溶液發(fā)生熱解，生成nh3、hnco和co2；尿素溶液的濃度為30-52％，尿素噴射量為煙氣中nox的0.4～0.6倍摩爾量，高溫空氣在熱解爐2內(nèi)的流速控制為0.8-2m/s；各實(shí)施例的具體取值如表1所示；步驟三、異氰酸分解：尿素?zé)峤猱a(chǎn)物經(jīng)過(guò)金屬氧化物催化劑，hnco分解為nh3和co2；其中，金屬氧化物催化劑為蜂窩狀scr脫硝催化劑或波紋板式scr脫硝催化劑；步驟四、吸收劑干燥：堿性吸收劑溶液經(jīng)過(guò)堿性吸收劑噴槍5霧化為粒徑小于100μm的細(xì)小液滴，與350-450℃的含有尿素二次熱解產(chǎn)物的熱氣體接觸，堿性吸收劑液滴瞬時(shí)蒸發(fā)干燥為細(xì)小顆粒，細(xì)小顆粒的平均粒徑不大于50μm；堿性吸收劑溶液濃度為5％～25％，堿性吸收劑的噴射量為煙氣中so3摩爾量的1～5倍；堿性吸收劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀和碳酸氫鉀中的一種或幾種，各實(shí)施例的具體取值如表1所示；步驟五、so3一次脫除：步驟四所得細(xì)小顆粒均勻分散后與鍋爐71內(nèi)直接燃燒產(chǎn)生的煙氣中的so3和水蒸氣反應(yīng)生成硫酸鹽顆粒；步驟六、so3二次脫除：步驟五中生成的硫酸鹽顆粒與剩余的堿性吸收劑細(xì)小顆粒隨煙氣進(jìn)入scr反應(yīng)器進(jìn)行煙氣脫硝，脫硝過(guò)程中再次生成的so3直接與剩余的堿性吸收劑細(xì)小顆粒反應(yīng)，生成硫酸鹽顆粒；步驟七、除塵：經(jīng)過(guò)scr反應(yīng)器處理的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器過(guò)濾去除其中的硫酸鹽顆粒，然后進(jìn)入后續(xù)的凈化處理。表1各應(yīng)用實(shí)施例參數(shù)控制注：1、尿素噴射量為煙氣中nox的摩爾量的倍數(shù)；2、堿性吸收劑噴射量為煙氣中so3的摩爾量的倍數(shù)。上述各應(yīng)用實(shí)施例，待系統(tǒng)工作穩(wěn)定后，對(duì)scr反應(yīng)器出口處so3濃度進(jìn)行測(cè)量：測(cè)量的具體結(jié)果如表2所示。表2so3濃度測(cè)量結(jié)果so3濃度，ppm應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3應(yīng)用4吸收劑噴入前18.419.217.518.8吸收劑噴入后3.34.82.61.7由表2可知，噴入堿性吸收劑后，scr反應(yīng)器出口處的so3濃度控制在5ppm以內(nèi)，堿性吸收劑的細(xì)小顆粒對(duì)煙氣中so3的去除率高達(dá)75-91％。對(duì)比實(shí)施例1以本發(fā)明上述應(yīng)用實(shí)施例4為對(duì)照組，設(shè)置2個(gè)試驗(yàn)組，試驗(yàn)1組將堿性吸收劑噴槍設(shè)置在鍋爐內(nèi)，其余組件設(shè)置與參數(shù)控制均與對(duì)照組相同；試驗(yàn)2組將堿性吸收劑噴槍設(shè)置在scr反應(yīng)器的入口煙道內(nèi)，其余參數(shù)控制均與對(duì)照組相同。試驗(yàn)1組-試驗(yàn)2組也按照上述應(yīng)用實(shí)施例中，對(duì)scr出口處的so3濃度進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行觀察和檢修，具體的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。表3對(duì)比實(shí)施例2的試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目應(yīng)用4試驗(yàn)1組試驗(yàn)2組吸收劑噴入前so3濃度，ppm18.817.518.3吸收劑噴入后so3濃度，ppm1.710.27.12使用后噴槍狀態(tài)噴嘴無(wú)堵塞噴嘴2h后出現(xiàn)堵塞噴嘴無(wú)堵塞由表3可知，試驗(yàn)1組在鍋爐內(nèi)噴射堿性吸收劑溶液，由于爐內(nèi)溫度高于1000℃，堿性吸收劑溶液在噴槍內(nèi)蒸發(fā)結(jié)晶，逐漸堵塞噴嘴。由于鍋爐內(nèi)溫度高、含氧量高so2與吸收劑發(fā)生后快速氧化成硫酸鹽導(dǎo)致吸收劑的利用效率下降，導(dǎo)致空預(yù)器入口前so3的脫除率降低。試驗(yàn)2組在scr反應(yīng)器的入口處噴入堿性吸收劑霧化液滴，so3的去除率為61.1％，低于對(duì)照組應(yīng)用4，這是由于煙道截面積較大，噴槍在煙道內(nèi)無(wú)法使吸收劑均勻分布，而應(yīng)用4中由于利用了噴氨過(guò)程的渦流混合器使得吸收劑顆粒在煙道內(nèi)的均布性增強(qiáng)，因此在相同的吸收劑的投入量時(shí)直接在煙道內(nèi)噴入吸收劑對(duì)so3的脫除率相對(duì)較低。對(duì)比實(shí)施例2以本發(fā)明上述應(yīng)用實(shí)施例4為對(duì)照組，設(shè)置1個(gè)試驗(yàn)組，試驗(yàn)3組中，尿素經(jīng)過(guò)熱解爐后的一次熱解產(chǎn)物直接接入熱解氣管道，不進(jìn)行氰酸分解反應(yīng)器的二次熱解，其余設(shè)備配制與參數(shù)控制與應(yīng)用實(shí)施例2相同，并按照上述應(yīng)用實(shí)施例中，對(duì)scr出口處的so3濃度進(jìn)行測(cè)量，具體的測(cè)量結(jié)果如表4所示。表4對(duì)比實(shí)施例2的測(cè)量結(jié)果so3濃度應(yīng)用2試驗(yàn)3組so3濃度吸收劑噴入前，ppm18.819.7so3濃度吸收劑噴入后，ppm1.72.2脫硝效率，％9287由表4可知，與應(yīng)用例4相比，未經(jīng)過(guò)氰酸分解反應(yīng)器二次熱解的試驗(yàn)3組，在使用相同的堿性吸收劑的噴射量的前提下，so3脫除效率比對(duì)照組2略低；脫硝效率也比對(duì)照組2低5個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，尿素?zé)峤猱a(chǎn)物經(jīng)過(guò)氰酸分解反應(yīng)器二次熱解后，可有效降低堿性吸收劑對(duì)異氰酸的消耗，提高堿性吸收劑的利用效率，同時(shí)不影響脫硝效率。以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12