一种用于脱除空预器前三氧化硫的装置的制作方法

本发明属于大气污染物治理领域，涉及三氧化硫的脱除，具体为一种用于脱除空预器前三氧化硫的装置。

背景技术：

火力发电站广泛采用煤炭作为燃料进行发电。煤炭中含有硫元素，燃烧后大部分转化为二氧化硫与三氧化硫。对于安装有SCR脱硝系统的机组，SCR催化剂在催化氮氧化物与氨气反应生成氮气的同时也会催化二氧化硫转化为三氧化硫，与未安装SCR脱硝系统的机组相比，安装了SCR脱硝系统的机组在空预器前三氧化硫浓度增加了近一倍。

烟气中的三氧化硫极易与水形成硫酸。硫酸引起的低温腐蚀对锅炉尾部受热面具有极大的危害性。此外，对于安装有SCR脱硝系统的机组，硫酸与逃逸的氨易于空预器段形成硫酸氢铵。液态硫酸氢铵具有强粘性、强酸性，在空预器中间层与低温层硫酸氢铵温度低于露点温度时易发生沉积，捕捉飞灰，腐蚀、堵塞空预器，引起空预器蓄热元件损坏、炉膛负压波动、系统电耗增大、引风机出力不足等问题。

现有的脱硫方案主要是在空预器后采用湿法脱硫，该方案只能缓解硫氧化物对尾部烟道及大气的危害，不能有效防止三氧化硫对锅炉尾部受热面的破坏。因此开发空预器前三氧化硫的脱除技术至关重要。公开号为CN104857841A的中国发明专利中公开了一种脱除烟气中三氧化硫的装置，包括：料仓、螺旋给料机、输气管、喷射枪、脱硝反应器、扰流板。该装置通过在脱硝反应器前喷入碱粉吸收三氧化硫，但扰流板在强化混合的同时增大了烟气阻力，大大提高了风机负荷。公开号为CN103055684A的中国发明专利中公开了一种利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺。装置包括烟气入口与烟气出口，弯形过渡烟道、喷嘴系统及防磨板。该发明通过在SCR反应器尾部和空预器之间的烟道处设置喷嘴系统，向烟道内喷入天然碱浆液，利用天然碱的强碱特性对三氧化硫进行吸收脱除。但是该发明喷嘴过多，运行稳定性较差。US20070231230A1的美国发明专利公开了一种脱除烟气中三氧化硫/硫酸的方法。该发明采用硫代硫酸盐及氯化盐吸收烟气中的三氧化硫和硫酸，但该发明没有采用适当的强化混合装置，不利于吸收剂与三氧化硫反应，在三氧化硫浓度较高时反应区域可能延伸至空预器内，腐蚀、堵塞空预器。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于脱除空预器前三氧化硫的装置，风机负荷小，反应区长度短，脱除速度快，效率高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于脱除空预器前三氧化硫的装置，包括多组一一对应设置的碱液喷射单元和烟气混合单元；所述碱液喷射单元包括依次连接的碱液池、泵和雾化喷嘴；碱液池内存储碱液吸收剂，雾化喷嘴设置在空预器的前烟道内；所述的烟气混合单元包括基体平板与翼片；基体平板设置在前烟道中对应雾化喷嘴的下游，且沿主流烟气方向布置，翼片在基体平板两侧间隔布置。

优选的，所述的碱液吸收剂有效成分为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硫代硫酸钠和硫代硫酸钾中的至少一种。

优选的，所述雾化喷嘴在前烟道截面上布置多组，且均连接有流量调节装置。

优选的，所述翼片焊接固定在基体平板上，或由基体平板裁剪后弯折得到。

优选的，所述翼片与基体平板之间夹角β为30°～90°，且翼片与主流烟气夹角ɑ为5°～90°。

优选的，一组基体平板两侧分别设置有多组翼片单元，每组翼片单元中的所有翼片依次沿主流烟气方向布置，两侧对应翼片单元的布置方向呈镜面对称。

优选的，所述翼片为三角形或四边形。

优选的，所述烟气混合单元与雾化喷嘴布置在前烟道的平直段内，烟气混合单元在雾化喷嘴下游0.2～1m处。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过在空预器前烟道中设置碱液喷射单元向烟气中喷入碱液吸收剂，利用烟气混合单元进行扰流混合，利用碱液吸收剂的强碱特性对三氧化硫进行脱除，脱除效率可达80％以上。通过调节雾化喷嘴及烟气混合单元保证烟气与吸收剂的混合均匀性，缩短反应区长度，有效减轻了三氧化硫形成的硫酸氢铵对空预器的腐蚀、堵塞，延长了空预器蓄热元件使用寿命。在适量增加风机负荷的条件下有效缩短反应区长度，快速脱除烟气中的三氧化硫，防止硫酸氢铵生成后腐蚀、堵塞空预器。

进一步的，烟气混合单元中翼片的存在使得流体在流经烟气混合区时，由于翼片前后的压力变化以及流体在翼片表面的流动分离现象，流体在翼片后形成复杂的涡旋流动。强烈的横向二次流动强化了烟气与碱液吸收剂的混合作用，加快了三氧化硫脱除反应的进行。翼片的攻角ɑ为5°～90°，翼片与基体平板之间夹角β为30°～90°时，翼片具有较好的扰流作用。若攻角ɑ小于5、仰角β小于30°，则翼片所在平面与来流方向近于平行，扰流效果差。同时，烟气混合单元对烟气流道通流面积影响较小，没有引起流道的剧烈收缩，因此节流损失较小。烟气混合单元由平板与翼片有序连接而成，结构简单，制造、装拆方便，成本低廉，可通过调整翼片数量与平板长度的方式在保证高效混合、脱除三氧化硫的情况下适应不同尺寸结构的锅炉烟道。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明实例中所述烟气混合单元的结构示意图。

图3是本发明实例中所述的翼片结构示意图。

图中1.碱液池，2.泵，3.碱液输送管道，4.雾化喷嘴，5.碱液吸收剂，6.烟气混合单元，7.空预器，8.后烟道，9.基体平板，10.翼片。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种用于脱除空预器前三氧化硫的装置，如图1所示，其包括碱液池1，用于存储碱液吸收剂5；泵2，具有进液口与出液口，其中进液口与碱液池1相连，通过调节泵功率可控制碱液吸收剂5流量；雾化喷嘴4，用于向烟道8中喷射碱液吸收剂5；碱液输送管道3，连接泵2与雾化喷嘴4；烟气混合单元6，用于强化碱液吸收剂5与烟气的混合效果，所述烟气混合单元6由基体平板9与翼片10组成，其中翼片10通过将基体平板9裁剪后弯折或焊接得到。烟气混合单元6与雾化喷嘴4布置在前烟道平直段内，烟气混合单元6在雾化喷嘴4下游0.2～1m处。

其中，碱液吸收剂5有效成分为氢氧化钠NaOH或氢氧化钾KOH或碳酸钾K₂CO₃或碳酸氢钾KHCO₃或硫代硫酸钠Na₂S₂O₃或硫代硫酸钾K₂S₂O₃。烟气中三氧化硫浓度为1～300ppm。

其中，雾化喷嘴4可在前烟道截面上布置多组，且均连接有流量调节装置，可根据烟气中三氧化硫浓度、烟气流速及前烟道截面内三氧化硫分布等分别调节各喷嘴的流量、流速。

如图3所示，烟气混合单元6中翼片10与基体平板9之间夹角β为30°～90°，翼片10与主流烟气夹角ɑ为5°～90°，翼片10在基体平板9两侧间隔布置；翼片10为三角形或四边形，本优选实例中以三角形为例。

如图2所示，基体平板9两侧分别设置有多组翼片单元，每组翼片单元中的所有翼片10依次沿主流烟气方向布置，两侧对应翼片单元的布置方向呈镜面对称。本优选实例中每侧各设置两组，这两组翼片单元的设置方向平行，且都与烟气主流方向相同。

具体使用时，碱性吸收剂5选择硫代硫酸钠Na₂S₂O₃，锅炉烟道中烟气分析结果表明：烟气中三氧化硫浓度约为25ppm，烟气流速约18m/h。以烟气中的Na/SO₃摩尔浓度比为2配置Na₂S₂O₃溶液，Na₂S₂O₃浓度为1.5mol/L。

如图1所示，一种用于空预器前的三氧化硫脱除装置，储存硫代硫酸钠的碱液池1，提供动力的泵2，通过碱液输送管道3连接在泵2上的雾化喷嘴4，在雾化喷嘴4后0.5m处设置有用于混合烟气与碱液吸收剂5的烟气混合单元6，硫代硫酸钠溶液与烟气在烟气混合单元6内充分混合、反应，脱除了大部分三氧化硫的烟气随后进入空预器7中由后烟道8流向后续处理单元。

碱液喷射单元和烟气混合单元6布置在空预器7前烟道的平直段内。根据烟道形状选择3组雾化喷嘴4与3组烟气混合单元，雾化喷嘴4射流主流方向与烟气流向平行。烟气混合单元5布置在雾化喷嘴4下游0.5m处，沿烟气流向长为1.5m，宽2m，单侧均匀布置有15个三角形扰流翼片。三角形翼片与烟气流向夹角ɑ为10°，与基体平板夹角β为45°。烟气在烟气混合单元处与吸收剂硫代硫酸钠混合、反应，实现了空预器前三氧化硫的脱除。

本实例中在空预器前设置三氧化硫脱除装置，利用硫代硫酸钠的碱性脱除烟气中的三氧化硫。在设计工况下，三氧化硫脱除效率可达83％。