本發(fā)明涉及煤煙氣處理裝置及方法領(lǐng)域，尤其涉及一種脫除三氧化硫的裝置及方法。

背景技術(shù)：

我國煤炭含硫量為0.47％-2.43％，煤炭在燃燒的過程中被氧化成SO₂，其中約0.5％-2％的SO₂會進一步氧化成SO₃。在選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝大規(guī)模應(yīng)用于電廠之后，約有0.3％-2％的SO₂在釩基催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為SO₃。

煙氣中SO₃含量的增加對電廠煙氣處理設(shè)備產(chǎn)生了很大的影響。SO₃會與SCR反應(yīng)器中逃逸的氨反應(yīng)生成硫酸氫銨(ABS)，隨煙氣輸送到下游，粘附在空氣預(yù)熱器和風(fēng)機設(shè)備表面，極難清除，造成空氣預(yù)熱器沾污和腐蝕；另外，SO₃會與水蒸氣反應(yīng)形成H₂SO₄蒸汽，如果管道的溫度過低，硫酸蒸汽可能會在管道中冷凝，從而腐蝕管道，而FGD塔對SO₃的去除是有限的，當(dāng)煙氣中H₂SO₄的質(zhì)量分數(shù)達到(1.0-2.0)×10^-5時，就會產(chǎn)生藍色、黃色的羽狀物，又稱“藍羽現(xiàn)象”。

專利號201610737947.X的中國專利公開了一種脫除電站鍋爐煙氣中三氧化硫的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在SCR脫硝入口處位置安裝氣動式雙流體噴嘴噴灑吸收劑溶液，但是這種方法無法脫除SCR反應(yīng)器中產(chǎn)生的SO₃，無法避免之后產(chǎn)生的SO₃對空氣預(yù)熱器的堵塞和腐蝕。

專利號為201510298152.9的中國專利公開了一種脫除煙氣中三氧化硫的裝置和方法，這種裝置和方法向煙道內(nèi)噴射強堿性固體顆粒作為吸收劑，吸收劑顆粒的大小在20-150μm。采用這種類型的吸收劑，粒徑較大，比表面積較小，吸收劑得不到充分利用，容易造成吸收劑的浪費。此外，專利還公開了吸收劑在煙氣中的停留時間為0.1-2s，專利中沒有考慮在SCR反應(yīng)器出口和空氣預(yù)熱器之間的煙道較短時，停留時間達不到反應(yīng)要求的情況，這使得吸收劑和煙氣中SO₃不能充分反應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種脫除三氧化硫的裝置，包括溶解罐、儲液罐、稀釋水罐、SCR反應(yīng)器和空氣預(yù)熱器，所述溶解罐與儲液罐連接，其特征在于，還包括計量分配系統(tǒng)，所述計量分配系統(tǒng)包括稀釋系統(tǒng)，所述儲液罐和稀釋水罐分別與稀釋系統(tǒng)相連，所述SCR反應(yīng)器和空氣預(yù)熱器之間與煙氣流向垂直的方向設(shè)置擴展煙道，所述計量分配系統(tǒng)與擴展煙道連接。

進一步地，所述擴展煙道由上至下依次為進氣口、前端喇叭口、矩形區(qū)、后端喇叭口和出氣口。

進一步地，所述擴展煙道為立式擴展煙道或臥式擴展煙道，臥式擴展煙道下部設(shè)置m個灰斗，m≥1。

進一步地，所述前端喇叭口和后端喇叭口張開的夾角α和β均在100°-130°之間。

進一步地，所述進氣口和和出氣口分別加裝溫度、壓力及流速測量裝置。

進一步地，所述擴展煙道內(nèi)垂直于煙氣流向的兩側(cè)分別安裝噴槍，所述前喇叭口和矩形區(qū)連接處安裝氣流分布板。

進一步地，所述氣流分布板的開孔率為30％-60％。

進一步地，所述氣流分布板距離噴槍200-600mm。

本發(fā)明還提供一種脫除三氧化硫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、溶解，將碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或兩種作為主吸收劑，碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈣中的一種或幾種作為添加劑置于溶解罐中加熱溶解制成溶液，其中主吸收劑和添加劑摩爾比1：(0.001-0.05)；

b、稀釋，將溶解罐中溶液根據(jù)SCR反應(yīng)器出口的SO₃濃度稀釋成質(zhì)量分數(shù)為10-20％的吸收劑溶液；

c、噴射，通過計量分配系統(tǒng)和噴槍向SCR反應(yīng)器與空氣預(yù)熱器之間的擴展煙道前端噴射吸收劑溶液，吸收劑在擴展煙道內(nèi)與SO₃發(fā)生反應(yīng)，達到去除SO₃目的。

進一步地，所述擴展煙道內(nèi)部氣體的停留時間為1.0-2.5s。

本發(fā)明一種脫除三氧化硫的裝置及方法具有以下優(yōu)勢：

1、向煙道內(nèi)噴射堿液，蒸發(fā)之后形成的比表面積較大的凝結(jié)核，提高了吸收劑的利用率；

2、擴展煙道能夠保證吸收劑和煙氣中SO₃具有充分的反應(yīng)時間，獲得較高的SO₃脫除率，能有效提高吸收劑的利用率。

3、擴展煙道進口和出口的溫度、壓力及流速測量裝置能夠很好地反映煙道內(nèi)部的噴射和反應(yīng)情況，并據(jù)此對噴射做出相應(yīng)調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種脫除三氧化硫的裝置的示意圖；

圖2a為短煙道的示意圖；

圖2b為本發(fā)明中擴展煙道的示意圖；

圖3a為本發(fā)明中立式擴展煙道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本發(fā)明中臥式擴展煙道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明擴展煙道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-溶解罐，2-儲液罐，3-稀釋水罐，4-計量分配系統(tǒng)，4-1-稀釋系統(tǒng),5-溶解泵，6-溶液泵，7-稀釋水泵，8-SCR反應(yīng)器，9-普通短煙道，10-擴展煙道，11-空氣預(yù)熱器，12-進氣口，13-前端喇叭口，14-氣流分布板，15-噴槍，16-矩形區(qū)，17-后端喇叭口，18-出氣口，19-測試孔，20-灰斗，21-輸液管，22-輸氣管，23-180°噴嘴，24-360°噴嘴。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種脫除三氧化硫的裝置及方法的具體實施方式進行詳細說明，該實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

本發(fā)明中所述的“短煙道”含義為：噴射位置下游堿液與煙氣中SO₃有效反應(yīng)距離不足，而導(dǎo)致反應(yīng)時間短的煙道。

如圖1，一種脫除三氧化硫的裝置，包括溶解罐1和稀釋水罐3，溶解罐1依次連接溶解泵5、儲液罐2、溶液泵6和稀釋系統(tǒng)4-1，溶解罐1、儲液罐2和稀釋水罐3自帶伴熱裝置，溶解罐1與稀釋水罐3分別和稀釋系統(tǒng)4-1連接，稀釋水罐3和稀釋系統(tǒng)4-1之間連接稀釋水泵7，稀釋系統(tǒng)4-1安裝在計量分配系統(tǒng)4中，計量分配系統(tǒng)4與擴展煙道10相連。如圖2a所示，SCR反應(yīng)器8和空氣預(yù)熱器11之間的短煙道9在不能滿足反應(yīng)時間的要求時改造為擴展煙道10，如圖2b。垂直空間足夠時可設(shè)置為立式擴展煙道，如圖3a，水平空間足夠時可設(shè)置為臥式擴展煙道，如圖3b,臥式擴展煙道下部設(shè)置灰斗20。如圖3a,擴展煙道10由上至下依次為進氣口12、前端喇叭口13、矩形區(qū)16、后端喇叭口17和出氣口18，矩形區(qū)16為主反應(yīng)區(qū)，進氣口12和和出氣口18分別加裝溫度、壓力及流速測量裝置19，前端喇叭口13的夾角α和后端喇叭口17的夾角β均在100°-130°之間，前喇叭口13和矩形區(qū)16連接處安裝氣流分布板14，氣流分布板14的開孔率為30％-60％，垂直于煙氣流向的擴展煙道10兩側(cè)分別安裝噴槍15，噴槍15上安裝輸液管21和輸氣管22，噴射面積覆蓋整個煙道，覆蓋率180％-220％，噴槍15上安裝360°噴嘴24和180°噴嘴23，如圖4，噴射方向和煙氣同向。氣流分布板14與噴槍15之間的距離在200-600mm之間，擴展煙道10內(nèi)部氣體的停留時間為1.0-2.5s。

本發(fā)明還提供一種利用該裝置脫除三氧化硫的方法，包括以下步驟：

a、溶解，將碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或兩種作為主吸收劑，碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈣中的一種或幾種作為添加劑置于溶解罐中加熱溶解，制成溶液；b、稀釋，將溶解罐中溶液根據(jù)SCR出口SO₃溶度稀釋成質(zhì)量分數(shù)為10-20％的吸收劑溶液；c、噴射，通過計量分配噴射模塊向SCR反應(yīng)器與空氣預(yù)熱器之間的短煙道前端噴射吸收劑溶液，吸收劑在短煙道內(nèi)與SO₃發(fā)生反應(yīng)，達到去除SO₃目的。

如圖1和圖4所示，吸收劑在溶解罐1中加熱溶解，通過溶解泵5打入儲液罐2，再由溶液泵6打出，經(jīng)由稀釋水泵7打出的稀釋水稀釋，其中溶解罐1、儲液罐2、稀釋水罐3均帶有伴熱，吸收劑溶液稀釋后通過計量分配4和輸液管21、壓縮空氣通過輸氣管22進入噴槍15，在壓縮空氣的作用下吸收劑溶液霧化然后噴入煙道10，與煙氣中SO₃反應(yīng)，到達去除SO₃的目的。

實施例1

某350MW機組，選取碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物作為堿性吸收劑，將粉狀的碳酸鈉及碳酸氫鈉溶解并用稀釋水配成質(zhì)量濃度為10％的吸收劑溶液，脫硝出口SO₃為57.5mg/Nm³，吸收劑溶液在壓力為0.36MPa壓縮空氣的作用下霧化，向煙道內(nèi)噴射霧化后的吸收劑溶液，噴射量為2.7m³/hr；煙道采用臥式擴展煙道，總長為5米，矩形區(qū)截面長寬比為2:1，煙道前后喇叭口的擴展角度為120°，氣流分布板的開孔率為45％，噴槍距離氣流分布板500mm，煙氣在短煙道中的停留時間為1s；吸收劑溶液和煙氣中SO₃經(jīng)過充分反應(yīng)后，進入空氣預(yù)熱器。實驗結(jié)果表明，脫硫效率在88％以上，空氣預(yù)熱器入口煙氣中SO₃濃度小于6mg/Nm³。

實施例2

某600MW機組，選取碳酸鈉作為堿性吸收劑，將粉狀的碳酸鈉溶解并用稀釋水配成質(zhì)量濃度為12％的吸收劑溶液，脫硝出口SO₃為54.3mg/Nm³，吸收劑溶液在壓力為0.32MPa壓縮空氣的作用下霧化，向煙道內(nèi)噴射霧化后的吸收劑溶液，噴射量為3.51m³/hr；煙道采用臥式擴展煙道，總長為5.5米，矩形區(qū)截面長寬比為2:1，煙道前后喇叭口的擴展角度為120°，氣流分布板的開孔率為45％，噴槍距離氣流分布板500mm，煙氣在煙道中的停留時間為1s；吸收劑溶液和煙氣中SO₃經(jīng)過充分反應(yīng)后，進入空氣預(yù)熱器。實驗結(jié)果表明，脫硫效率在89％以上，空氣預(yù)熱器入口煙氣中SO₃濃度小于5mg/Nm³。

在SCR出口的擴展煙道內(nèi)安裝吸收劑溶液的噴射裝置，能夠去除鍋爐及SCR反應(yīng)器產(chǎn)生的SO₃，且煙道中噴射吸收劑溶液，溶液蒸發(fā)后會形成比表面積較大的凝結(jié)核，提高了吸收劑的利用率；在擴展煙道中噴射能夠提高煙氣的停留時間，增加了吸收劑與SO₃接觸的機會，提高了吸收劑的利用率，有效降低了對后端空氣預(yù)熱器腐蝕和積灰的影響。

本發(fā)明能夠在采用堿液噴射脫除煙氣中SO₃工藝過程中，噴射位置下游煙道有效反應(yīng)距離不足以滿足有效SO₃的反應(yīng)時間時，通過本發(fā)明能提供充足的反應(yīng)時間，并能部分去除煙氣中的大顆粒物，可有效改善空氣預(yù)熱器的堵塞和腐蝕問題。

以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。