专利名称：一种三氧化硫烟气调质系统及方法
技术领域：
本发明涉及化工装置技术领域，具体涉及一种三氧化硫烟气调质系统及方法。
背景技术：
电除尘器由于其除尘效率高、运行费用低、运行维护简单等优点，在全世界火电厂、水泥厂、钢铁厂等工业的尾气处理上应用广泛。它能将燃煤或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。电除尘器的缺点是容易受烟气及粉尘的物理化学特性影响，尤其是容易受粉尘比电阻影响。对于比电阻值在IO6 5Χ1(ΓΩ. cm范围内的粉尘，电除尘器表现出良好的收尘性能，但对于比电阻值超过5 X 101° Ω . cm甚至超过IO12 Ω . cm的粉尘，这类粉尘荷电和放电性能极差，电除尘器容易产生反电晕现象，结果导致二次电压下降，二次电流急剧上升， 收尘效率大大下降。如何克服高比电阻难以收尘这一难题，成为电除尘器发展的瓶颈之一。 三氧化硫烟气调质为解决这一技术难题提供有效手段，三氧化硫烟气调质即在烟气进入电除尘器之前，注入少量(约IOppm 20ppm)的三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水分结合，生成硫酸气溶胶吸附在粉尘表面，降低粉尘表面比电阻，形成低比电阻表面通道，从而大大提高电除尘器的除尘效率。三氧化硫烟气调质在世界范围尤其是欧美发达国家广泛应用，传统工艺采用固态硫磺为原料，首先将固态硫磺加热熔化成液态硫，其次将液态硫输送到燃硫炉中燃烧生成二氧化硫，然后将二氧化硫输送到转化塔内催化转化成三氧化硫，最后将三氧化硫通过注入器注入到电除尘器进口烟道内。传统工艺经过多道繁琐工序，工艺复杂，设备成本高，且液硫最佳的处理温度范围为125°C 145°C之间，处于此温度范围内的液硫粘度最小，由于液硫对温度较敏感，故过程中容易出现泄漏、堵塞等故障。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种三氧化硫烟气调质系统，直接将硫酸热解为三氧化硫用于烟气调质，系统简单，除尘效果好，具有良好的经济性。本发明还提供一种三氧化硫烟气调质方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为—种三氧化硫烟气调质系统，包括储罐、硫酸输送装置、本发明提供的硫酸热解炉、向所述硫酸热解炉提供压缩空气的空气压缩机、向所述硫酸热解炉提供热空气的风机和空气加热装置、注入器，所述注入器与所述硫酸热解炉连接，并布置在电除尘器的进口烟道内。作为优选，所述空气加热装置包括电加热器和设置在省煤器与空气预热器之间的
空气加热盘管。作为优选，所述省煤器与锅炉相连，所述空气预热器与所述电除尘器的进口烟道
3相通，省煤器与空气预热器之间设有空气加热盘管。作为优选，所述电加热器串联有阀门，所述阀门与所述空气加热盘管并联。作为优选，所述空气加热盘管的出口设有第一热空气温度检测装置，所述电加热器的出口设有第二热空气温度检测装置。一种三氧化硫烟气调质方法，包括以下步骤a)将硫酸在高温下热分解生成三氧化硫气体；b)将三氧化硫喷入到烟气中；C)通过电除尘器对喷入三氧化硫的烟气进行除尘。作为优选，所述a)将硫酸热分解前先将硫酸雾化。作为优选，所述a)为将硫酸在热空气的高温下热分解生成三氧化硫气体，所述热空气的温度在345°C以上。作为优选，所述三氧化硫气体的温度在345°C以上。作为优选，所述热空气采用电加热和利用锅炉余热加热。本发明提供一种三氧化硫烟气调质系统及方法，能利用热空气的高温作用将硫酸分解成三氧化硫和水汽的混合气，然后混合气通过布置在电除尘器进口烟道中的注入器注入到烟气中，三氧化硫与烟气中的水分结合生成硫酸气溶胶吸附在粉尘表面，降低粉尘比电阻，从而提高电除尘器的除尘效率。与传统三氧化硫调质工艺相比更加简单，经济性好， 对电除尘器的改善效率高。
图1为本发明具体实施方式
所提供的硫酸热解炉结构示意图；图2为本发明具体实施方式
所提供的硫酸热解法三氧化硫烟气调质系统流程图。
具体实施例方式为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明的三氧化硫烟气调质系统中包括能够将硫酸热解成三氧化硫的硫酸热解炉，硫酸热解炉结构可以参考图1，图1为本发明具体实施方式
所提供的硫酸热解炉结构示意图。硫酸热解炉包括两层壳体，外层壳体31和内层壳体32，两层壳体之间形成空腔，内层壳体的上端为敞口 ；硫酸热解炉上还设置有硫酸进管331和混合气出口 34，均贯穿外层壳体31和内层壳体32，位于外层壳体下部设有热空气进口 35。热解炉还设有压缩空气进管332贯穿外层壳体31和内层壳体32，硫酸进管331与压缩空气管332在进入内层壳体后于端部汇合，汇合端安装有雾化喷嘴333。硫酸由硫酸进管331进入，压缩空气由压缩空气进管332进入，在雾化喷嘴333处，硫酸在压缩空气的作用下，充分雾化并喷入硫酸热解炉内，经雾化后的硫酸比表面积更大，能够使热空气与硫酸充分混合，有利于硫酸的热分解反应。热空气由热空气进口 35进入外层壳体31与内层壳体32之间的空腔，自下而上流动，预热内层壳体32，由内层壳体32上端的敞口流入内层壳体32后，又自上而下流动，与由
4雾化喷嘴333喷入的雾化硫酸混合在S形热解通道内发生充分的热解反应，生成三氧化硫与水汽的混合气，然后混合气由混合气出口 34流出。热空气进口 35还设有热空气温度检测装置，混合气出口 34还设有混合气温度检测装置。硫酸进管331与压缩空气管332可以设在外层壳体31与内层壳体32的上端，混合气出口 34位于外层壳体31与内层壳体32的下端，这样能够使气体在内层壳体中有足够长的停留时间。为达到更好的效果，内层壳体32内部还可设置多层隔板36，隔板36每相邻两层相互交错，与内层壳体32之间形成S形热解通道，通道具有一定的长度，能保证气体在内层壳体32中有0. 5秒 0. 8秒的停留时间，使得硫酸能够充分分解。另外可以将内层壳体32在雾化喷嘴333处的截面收缩，如图1也可以看到，收缩后较小的截面积使得该处的气流速度最高，热空气与雾化后的硫酸能够充分混合。本发明提供的一种三氧化硫烟气调质系统，包括储存硫酸的储罐1、硫酸输送装置、硫酸热解炉3、向硫酸热解炉3提供压缩空气的空气压缩机4、向硫酸热解炉3提供热空气的风机5和空气加热装置、注入器9，注入器9与硫酸热解炉3的混合器出口连接，并布置在电除尘器10的进口烟道内。在该系统中，硫酸通过硫酸热解炉3热分解生成三氧化硫混合气，然后混合气通过注入器9注入到电除尘器10的进口烟道中，与烟气中的水分结合生成硫酸气溶胶吸附在粉尘表面，降低粉尘比电阻，提高电除尘器的除尘效率。储存在储罐1中的硫酸通过硫酸输送装置输送至硫酸热解炉3，具体的储罐1与硫酸热解炉3之间可依次连接第一阀门11、硫酸泵21即硫酸输送装置、硫酸温度检测装置 22、流量计23、电动阀M，可以方便地对输送的硫酸温度进行监测和对流量进行调节，然后硫酸由硫酸热解炉3的硫酸进管331流入硫酸热解炉3中进行热解，硫酸泵21还可采用第一变频器211变频调速控制硫酸的流量。压缩空气可依次通过空气压缩机4、第二阀门41和压力检测装置42，再由压缩空气进管332进入硫酸热解炉3。风机5产生的空气通过空气加热装置加热后向硫酸热解炉3提供热空气。硫酸的流量与热空气的流量成一定比例关系，风机5优选连接第二变频器51，可变频调速来控制热空气的流量。空气加热装置可采用两套设备分别或同时对空气进行加热。工厂的锅炉7产生的尾气一般会依次通过省煤器81和空气预热器82，然后进入电除尘器10，本发明的第一套加热装置利用锅炉余热对空气进行加热，在省煤器81和空气预热器82之间设置空气加热盘管83。由风机5出来的空气进入加热盘管83，利用锅炉尾气的余热加热，加热盘管83的出口可设置第一热空气温度检测装置84。第二套加热装置为电加热器6，与风机5相连接，电加热器6出口设置第二热空气温度检测装置61，加热后的热空气可单独进入硫酸热解炉3，或按照本发明的优选方式在第二热空气温度检测装置61的出口串联第三阀门62，第三阀门62与空气加热盘管83并联，并联后的空气管路上再串联热空气流量计63和第三热空气温度检测装置64，然后接入硫酸热解炉3的热空气进口 35。系统运行时，优先使用空气盘管83对空气进行加热，充分利用锅炉尾气的余热， 进入硫酸热解炉3的热空气的温度优选保持在345°C以上，才能保证硫酸的完全分解，当空气加热盘管83提供的温度不够高时，电加热器6开始工作，一起提供热量加热空气，通过调
5节第三阀门62可以调节热空气的温度，如关闭第三阀门62，则全部热空气依次经过电加热器6和空气加热盘管83两次加热，获得的温度较高，随着第三阀门62的逐渐开启，一部分空气只经过电加热器6加热一次，因此并联的两部分热空气汇合后温度比关闭第三阀门62 时要低。这样通过两套加热装置可以节省能量并保证热空气达到足够高的温度。硫酸热解炉3的混合气出口 34串联有第一混合气温度检测装置341，对热解生成的混合气的温度进行检测，将硫酸热解炉3至注入器9之间的混合气的温度保持在345 V以上，以避免三氧化硫与水汽在低温下发生逆向反应生成硫酸。混合气流出硫酸热解炉3后流入布置在电除尘器10的进口烟道内的注入器9，然后注入到电除尘器10中。注入器9优选还设置第二混合气温度检测装置91，若混合气进入注入器9的管路较长，则混合气可能会失去较多热量，可通过第二混合气温度检测装置91 进行监控，且注入器9的堵塞也会引起混合气温度的降低，通过温度检测可及时发现注入器9是否需要维修。整个三氧化硫烟气调质系统可采用PLC控制系统，实时监测各工艺参数并控制工艺过程。本发明提供的一种三氧化硫烟气调质方法，包括以下步骤a)将硫酸输送至硫酸热解炉3中，在热空气的作用下热分解生成三氧化硫与水汽的混合气，优选热分解前先进行雾化，经雾化后的硫酸比表面积更大，能够使热空气与硫酸充分混合，有利于硫酸的热分解反应。进入硫酸热解炉3的热空气的温度优选在345°C以上，以保证硫酸能够完全分解。热空气的加热采用电加热和利用锅炉余热加热。优选使用锅炉余热加热，当锅炉余热提供的温度不够高时，启动电加热，一起提供热量加热空气，通过温度检测进行温度调节。b)将生成的含有三氧化硫的混合气通过电除尘器进口烟道中的注入器注入到烟气中，优选混合气在进入注入器之前的温度在345°C以上，以避免三氧化硫和水汽在低温下发生逆向反应生成硫酸。c)注入了三氧化硫的烟气进入电除尘器进行除尘，由于三氧化硫与烟气中的水分结合，生成硫酸气溶胶吸附在粉尘表面，降低粉尘表面比电阻，形成低比电阻表面通道，从而提高了电除尘器的除尘效率。本发明提供的三氧化硫调质工艺在高温作用下将硫酸热分解生成三氧化硫，并利用锅炉的余热提供热量，与固态硫磺制三氧化硫工艺相比，系统更简单，经济性更好。以上对本发明所提供的一种三氧化硫烟气调质系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，包括储罐、硫酸输送装置、硫酸热解炉、 向所述硫酸热解炉提供压缩空气的空气压缩机、向所述硫酸热解炉提供热空气的风机和空气加热装置、注入器，所述注入器与所述硫酸热解炉连接，并布置在电除尘器的进口烟道内。
2.根据权利要求1所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述空气加热装置包括电加热器和设置在省煤器与空气预热器之间的空气加热盘管。
3.根据权利要求2所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述省煤器与锅炉相连，所述空气预热器与所述电除尘器的进口烟道相通，省煤器与空气预热器之间设有空气加热盘管。
4.根据权利要求3所述的三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述电加热器串联有阀门，所述阀门与所述空气加热盘管并联。
5.根据权利要求4所述三氧化硫烟气调质系统，其特征在于，所述空气加热盘管的出口设有第一热空气温度检测装置，所述电加热器的出口设有第二热空气温度检测装置。
6.一种三氧化硫烟气调质方法，其特征在于，包括以下步骤a)将硫酸在高温下热分解生成三氧化硫气体；b)将三氧化硫喷入到烟气中；c)通过电除尘器对喷入三氧化硫的烟气进行除尘。
7.根据权利要求6所述的三氧化硫烟气调质方法，其特征在于，所述a)将硫酸热分解前先将硫酸雾化。
8.根据权利要求6或7所述的三氧化硫烟气调质方法，其特征在于，所述a)为将硫酸在热空气的高温下热分解生成三氧化硫气体，所述热空气的温度在345°C以上。
9.根据权利要求8所述的三氧化硫烟气调质方法，其特征在于，所述三氧化硫气体的温度在345°C以上。
10.根据权利要求8所述的三氧化硫烟气调质方法，其特征在于，所述热空气采用电加热和利用锅炉余热加热。
全文摘要
本发明提供了一种三氧化硫烟气调质系统，包括储罐、硫酸输送装置、硫酸热解炉、向所述硫酸热解炉提供压缩空气的空气压缩机、向所述硫酸热解炉提供热空气的风机和空气加热装置、注入器，所述注入器与所述硫酸热解炉连接，并布置在电除尘器的进口烟道内。本发明的三氧化硫烟气调质系统及方法，能将硫酸溶液在高温下分解成三氧化硫和水汽的混合气，然后混合气通过布置在电除尘器进口烟道中的注入器注入到烟气中，三氧化硫与烟气中的水分结合生成硫酸气溶胶吸附在粉尘表面，降低粉尘比电阻，从而提高电除尘器的除尘效率。与传统三氧化硫调质工艺相比更加简单，经济性好，对电除尘器的改善效率高。
文档编号B03C3/013GK102225365SQ20111010966
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者张燚, 陈文瑞 申请人:福建龙净环保股份有限公司