一种利用Na2CO3脱除锅炉尾部烟气中SO3的方法与流程

本发明属于烟气脱硫领域，更具体地，涉及一种利用Na₂CO₃脱除锅炉尾部烟气中SO₃的方法。

背景技术：

当燃烧煤、石油、天然气等含硫化石燃料时，其燃烧后烟气中会含有一定量的SO₃或SO₂，SO₃极易溶于水从而对电厂的辅助设备造成严重的腐蚀，同时SO₃也会降低烟气露点，有SO₃存在时在烟囱出口会出现蓝羽现象，同时严重影响大气环境。目前国家尚未对SO₃的排放提出明确的标准，因此现有燃煤电厂并未安装SO₃脱除装置。而现有的电厂脱硫装置虽然能有效的脱除烟气中的SO₂，但是对SO₃的脱除效率并不高，因此SO₃的脱除问题仍有待解决。

SCR烟气脱硝技术在20世纪80年代开始逐渐应用在燃煤锅炉中，进行烟气中的NO_x脱除，目前此方法在世界范围内已经得到广泛应用。在300-420℃温度范围内，SO₃与NH₃是以分子形态单独存在于烟气中的，但当锅炉处于低负荷运行状态时，SCR装置工作温度低于300℃，由于催化剂的毛细凝结作用，SO₃与NH₃会被吸附至催化剂微孔内以NH₄HSO₄的形式存在，堵塞催化剂微孔，降低了SCR装置的脱硝效率。因此一般燃煤电厂为了避免这种现象的发生，都会有一个最低喷氨温度260-300℃，在低负荷条件下烟气温度低于最低喷氨温度时会停止氨的喷入，但是此时SCR装置不能工作，导致烟气中氮氧化物含量超标，造成大气污染。即使在锅炉正常运行工况下，SCR装置后会有一部分的NH₃逃逸，这部分的NH₃与SO₃会在空气预热器的低温段生成NH₄HSO₄，这部分NH₄HSO₄会与飞灰结合粘结在空气预热器上面造成堵塞。

为了有效防止上述现象的发生，有必要找到一种能有效去除烟气中SO₃的方法，从而达到维持电厂设备正常运行、控制大气污染物排放的目的。

现有的一些SO₃脱除方法，均是喷入钙、镁氧化物吸收SO₃生成钙盐、镁盐，这些反应生成物易与烟气中的水分结合乳化、沉淀，从而只适用于新建的拥有湿式电除尘设备的电厂。但是，针对目前国内现有的电厂而言，并未加装湿式电除尘设备，主要原因是该设备不仅投资大，而且设备占地面积也很庞大，原有的电厂并没有规划出地方进行安装该设备，因此很难进行这些方法的运用。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷与改进需求，本发明提出了一种利用Na₂CO₃去除锅炉尾部烟气中SO₃的方法，有效的解决了SCR装置中由硫酸氢铵引起的催化剂孔隙堵塞与空气预热器堵塞问题，能够保证锅炉低负荷时SCR装置的正常运行，从而保证有效的脱除锅炉燃烧产生的NO_x；同时，也能保证空气预热器的正常运行；不需要对现有设备进行大规模改造，既能适用于现干式除尘装置也能适用于湿式除尘装置，具有环保、高效、简单、成本低等优点。

为了实现上述目的，本发明提出了一种利用Na₂CO₃脱除锅炉尾部烟气中SO₃的方法，其特征在于：在省煤器(1)前的第一烟道(6)、SCR装置(2)前的第二烟道(7)或空气预热器(3)前的第三烟道(8)中的至少一个设置喷入点，向第一烟道(6)、第二烟道(7)、第三烟道(8)中的至少一个喷入Na₂CO₃粉末与烟气中的SO₃进行反应，将SO₃变为硫酸盐。

进一步地，Na₂CO₃粉末平均直径不大于30μm。

进一步地，Na₂CO₃粉末与SO₃反应温度范围为锅炉中低温段，其反应温度区间为100-600℃。

进一步地，在Na₂CO₃粉末中掺入吸潮剂。

进一步地，吸潮剂质量占总粉末质量的1.5％。

进一步地，吸潮剂的平均颗粒直径为3μm。

进一步地，Na₂CO₃粉末采用密闭输送。

进一步地，Na₂CO₃粉末的给料装置做防潮措施。

进一步地，Na₂CO₃粉末的输送介质是干燥空气，或锅炉尾部的干燥烟气。

总体而言，通过本发明以上的技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过喷入Na₂CO₃粉末与SO₃进行反应，有效脱除了烟气中的SO₃，解决了由于SO₃与烟气中的水分结合生成H₂SO₄造成的尾部烟道与设备腐蚀问题，同时减少了大气污染物SO₃的排放。

2.通过此方法脱除SO₃后可以有效的防止在锅炉低负荷时生成NH₄HSO₄堵塞催化剂孔隙现象，使得在锅炉低负荷运行时也能保证SCR装置正常运行，保证低负荷时NO_x排放达标。

3.通过此方法脱除SO₃后，可以有效的防止SCR装置后端逃逸的NH₃与SO₃形成NH₄HSO₄粘结在空气预热器上，有效防止了空气预热器的堵塞问题，保证了空气预热器的正常运行。

4.通过采用Na₂CO₃粉末与SO₃进行反应，有效的脱除烟气中的SO₃，避免由于SO₃而造成的烟气露点的降低，同时也能避免烟囱出口蓝羽现象的发生。

5.Na₂CO₃粉末与SO₃进行反应脱除SO₃，其副产物为硫酸钠与CO₂，没有废气废液的产生，不需要外加其他辅助处理装置，可以保证原烟气处理设备良好的继承性，不需要外加其他复杂的辅助设备,无需改变现有电厂布局，容易实现。

6.Na₂CO₃粉末与SO₃进行反应生成的硫酸盐为颗粒状，可以通过除尘装置有效的进行脱除，不会对大气环境造成污染。

附图说明

图1是本发明第一实施例的喷入点布置示意图；

图2是本发明第一实施例烟气处理系统整体布置示意图；

图3是本发明第二实施例烟气处理系统整体布置示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-省煤器，2-SCR装置，3-空气预热器，4-电除尘器，5-脱硫装置，6-第一烟道，7-第二烟道，8-第三烟道，9-第四烟道，10-第五烟道，11-第六烟道

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的基本原理是根据Na₂CO₃与SO₃反应生成Na₂SO₄与CO₂的特点，通过设置喷口将Na₂CO₃以粉末的形式喷入锅炉尾部烟道特定位置脱除烟气中SO₃，可以达到有效避免锅炉低负荷时SO₃与NH₃反应生成NH₄HSO₄造成催化剂孔隙堵塞的目的，同时通过SO₃的脱除也达到了有效避免空气预热器上由于NH₄HSO₄粘结而造成堵塞的目的。并且，SO₃的脱除降低了大气污染，有利于环保。

如图1、2所示，为本发明第一实施例。从锅炉出来的第一烟道6中的烟气首先经过省煤器1进行换热处理，第一烟道6中烟气的温度在400-500℃之间，省煤器1后的第二烟道7与SCR装置2后的第三烟道8之间烟气的温度可以认为基本一致，其温度范围在300-400℃之间，通过空气预热器3换热之后第四烟道9中烟气温度在100-200℃之间。此方法设置Na₂CO₃粉末的喷入位置为第一烟道6、第二烟道7、第三烟道8，这三个位置可以同时喷入，也可以根据锅炉实际运行情况只选择其中的部分位置喷入。喷入Na₂CO₃粉末与SO₃反应后生成的硫酸钠颗粒物通过电除尘器4进行捕集。脱硝除尘后的第五烟道10中的烟气由脱硫装置5进行SO₂脱除处理后成为洁净的烟气，洁净烟气经由第六烟道11最终会从烟囱排入大气中。在第一烟道、第二烟道、第三烟道这三个位置同时喷入Na₂CO₃粉末，不仅能大幅提高SO₃脱除能力，而且能大幅降低Na₂CO₃喷粉机构尤其是喷嘴的制造要求，节约成本。

更具体地，本实施例选用的喷入点为第三烟道8，利用Na₂CO₃粉末与SO₃反应生成硫酸钠从而有效的脱除了烟气中的SO₃，使得空气预热器的低温段没有能与NH₃反应生成NH₄HSO₄的SO₃存在，从而有效避免了空气预热器的堵塞。

如图2所示，第三烟道8中烟气的温度一般为300°-400℃之间，设计负荷下烟气温度为350℃，在第三烟道8处将Na₂CO₃粉末利用干燥压缩空气作为输送介质喷入烟道内。其中采用的Na₂CO₃粉末平均粒径为20μm，从而保证Na₂CO₃粉末具有良好的流动性与分散性，加入吸潮剂与Na₂CO₃粉末混合，防止Na₂CO₃粉末吸水结块影响Na₂CO₃喷入，其中吸潮剂采用的平均颗粒直径为3μm，质量占总粉末质量的1.5％。其中Na₂CO₃粉末的给料装置需做好防潮措施，经过密闭输送装置进行输送，采用喷嘴喷入第三烟道8中。由于Na₂CO₃能够以含有结晶水的固态粉末形式存在，因此少量吸水也不会对其分散性有明显影响，这大大提高了其适用能力。含有结晶水的碳酸钠有3种：Na₂CO₃·H₂O、Na₂CO₃·7H₂O和Na₂CO₃·10H₂O。

喷入第三烟道8后的Na₂CO₃粉末与SO₃充分接触发生反应，SO₃与其反应后形成硫酸钠与CO₂，从而有效的去除了烟气中的SO₃。此时尽管SCR装置后有NH₃逃逸，但是由于Na₂CO₃粉末的喷入有效的将SO₃进行了去除，在空气预热器的低温段没有NH₄HSO₄的形成，也就避免了由于NH₄HSO₄的粘结作用而造成的空气预热器堵塞。Na₂CO₃粉末与SO₃反应后生成的硫酸钠是颗粒物的形式，经过空气预热器后在除尘装置中能够有效的进行脱除，不会造成二次污染。

通过此方法有效的脱除SO₃后，不仅能够提高烟气的酸露点，也能避免由于SO₃造成的设备腐蚀问题以及烟囱出口蓝羽现象(烟囱出口烟气凝结后,使烟气透明度下降,在晴朗蓝天时形成淡蓝色羽状尾迹)的发生。同时，由于SO₃的脱除，烟气整体的露点也会提高，从而减少了其他腐蚀性物质如HCl的凝结，进一步降低了设备腐蚀问题。

如图3所示，为本发明的第二实施例，其与第一实施例的区别主要在于，Na₂CO₃粉末的喷入气体为系统尾部的洁净烟气再循环利用，更有利于节能、环保。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。