一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置及其方法与流程

本发明涉及烟气治理领域，尤其涉及一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置及其方法。

背景技术：

在燃煤电厂，含硫煤在锅炉内燃烧时生成so2，在完全燃烧的情况下，约有0.5％-1.5％的so2可氧化生成so3；当烟气流经受热面时，烟气中的飞灰或受热面上的积灰中含有的金属氧化物对so2会有一定的催化作用，生成so3；当烟气流经scr催化剂时，v2o5会催化约0.55-1.5％的so2生成so3。特别是在燃烧高硫煤的电厂中，so3的产生不可忽视。

在炉内通过燃烧和催化转化生成的so3，对电厂安全运行和大气环境都有严重的危害：so3是生成硫酸氢胺的主要物质，不仅会堵塞催化剂还会造成脱硝效率下降、增加烟气系统阻力，严重时会造成空预器堵塞并迫使锅炉停机以清洗空预器；由于so3引起的烟气酸露点升高，会使得排烟温度及空预器出口温度升高，降低锅炉效率；排烟中so3浓度在35-70mg/m³时会产生“蓝烟”现象，使排烟不透明度增加，而且造成酸雨污染。

为缓解及消除so3的影响，业界提出了很多so3控制技术，在烟道内喷入碱性物质脱除so3被证明是一种行之有效的方式。目前针对使用烟道喷射碱性物质脱除燃煤电厂烟气中so3的技术已经有一些专利：

中国专利cn104474897a提出了一种脱除燃煤烟气中三氧化硫的方法，对所用的脱除剂和喷射部位都有所述，但没有说明具体的喷射方式；中国专利cn103055684a提出了一种利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺，对脱除剂的喷射位置和喷射装置进行了说明，但没有说明具体的喷射方式、喷射器布置方式；中国专利cn105854577a提出了一种均匀喷射碱液脱除烟气中三氧化硫的方法与装置，对喷嘴布置位置进行了描述，特别说明了喷嘴的烟气上游配置均质混合器，但没有说明喷嘴形式及布置形式；中国专利cn205109379u，公开了一种燃煤电厂烟气中三氧化硫的脱除系统，提出了喷射装置需通入冷却空气，以防止吸收剂溶液在未喷射前固化，保证雾化效果，但未涉及喷嘴形式及布置形式；中国专利cn205084619u提出了一种脱除电厂燃煤烟气中三氧化硫的系统，要求喷嘴的喷射方向烟气方向垂直、喷嘴与烟道侧壁成设定角度，并间隔使用实心锥喷嘴和扇形喷嘴，但如此布置形式依旧不利于大尺寸截面烟道的无缝隙覆盖；中国专利cn105233656a提出了一种用于脱除燃煤电厂烟气中三氧化硫的工艺，描述了喷射单元在烟道内雾化喷射的覆盖率，但未涉及喷射形式及喷射器的布置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置，包括连接碱液储罐和稀释水储罐的溶解罐，所述大尺寸截面烟道为矩形烟道，其特征在于，还包括稀释混合计量分配模块，所述碱液储罐和稀释水储罐分别与稀释混合计量分配模块的一端连接，所述矩形烟道内部的烟道长边上安装m个喷枪，m≥2，所述喷枪布置在烟道长边的一侧或两侧，所述喷枪上均匀布置n个喷嘴，n≥2，所述稀释混合计量分配模块通过m个管道和所述喷枪连接，在所述管道上依次安装液体流量调节阀、过滤器、液体流量计、调节压力表和气体流量调节阀，所述矩形烟道内部的烟道短边与所述喷枪的中心线之间设置有距离l1。

进一步地，所述溶解罐、碱液储罐和稀释水储罐内部均设置加热器。

进一步地，所述喷嘴之间的间隔l4为300mm≤l4≤800mm，所述喷枪的中心线与烟道短边之间的距离l1为喷嘴之间间隔l4的二分之一倍。

进一步地，所述n个喷嘴为一个180°喷嘴和若干个360°喷嘴，所述喷嘴安装于紧靠所述烟道长边内壁的一侧。

进一步地，所述烟道长边外部安装m个与所述喷枪对应的喷枪套，m≥2。

进一步地，所述喷枪套管布置在烟道长边的一侧或两侧。

进一步地，所述喷枪套管之间的间隔l2为500mm≤l2≤1000mm。

进一步地，所述稀释混合计量分配模块还包括与所述碱液储罐和稀释水储罐连接的在线管道混合器。

本发明还提供一种脱除三氧化硫的方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1、将吸收剂与稀释水储罐中的稀释水在溶解罐中搅拌混合稀释获得预定浓度的碱液，并将碱液输送到碱液储罐中；

步骤2、碱液储罐中的碱液和稀释水储罐中的稀释水分别输送至稀释混合计量分配模块中进行混合；

步骤3、将混合碱液通过稀释混合计量分配模块调整至预定比例后，按照喷枪套管的数量进行分配，按照每套喷枪套管所需要的碱液流量进行计量，并同时分配及计量每套喷枪套管所需用的压缩空气流量。

进一步地，所述步骤1中的碱液通过溶解罐内的加热器保持碱液温度在30-40℃。

本发明提供的一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置及其方法，可以很好的解决碱液喷射脱除三氧化硫过程中喷射死区、碱液喷射量分布不均和碱液消耗量大等诸多问题；通过有效的脱除三氧化硫，实现有效降低酸露点、降低空预器出口烟气温度、降低引风机负荷、降低除尘器内流速提高除尘效果，减少空预器堵塞腐蚀、降低下游设备腐蚀风险，有效消除“蓝烟”现象。

附图说明

图1为本发明一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置的示意图；

图2为本发明中的喷枪安装布置俯视图；

图3为本发明中的喷枪安装布置的主视图。

图中：1-溶解罐，2-碱液储罐，3-稀释水储罐，4-稀释混合计量分配模块，4-1-在线管道混合器，4-2-液体流量调节阀，4-3-过滤器，4-4-液体流量计，4-5-调节压力表，4-6-气体流量调节阀，5-溶解泵，6-碱液输送泵，7-稀释水输送泵，8-矩形烟道，8-1-烟道长边，8-2-烟道短边，9-喷枪，10-1-360°喷嘴，10-2-180°喷嘴，11-喷枪套管，12-搅拌器，13-不锈钢编织软管，14-喷射压力表，15-管道过滤器，16-手动球阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置及其方法的具体实施方式进行详细说明，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1，一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置，包括溶解罐1，溶解罐1分别与碱液储罐2和稀释水储罐3连接，溶解罐1、碱液储罐2和稀释水储罐3均配置有加热器，加热器可以采用电加热、蒸汽盘管加热或导热油加热。溶解罐1内安装搅拌器12，溶解罐1与碱液储罐2之间设置溶解泵5,碱液储罐2依次连接有碱液输送泵6和稀释混合计量分配模块4内的在线管道混合器4-1，稀释水储罐3内装有工业水作为稀释水，稀释水储罐3依次连接稀释水输送泵7与稀释混合计量分配模块4内的在线管道混合器4-1，稀释混合计量分配模块4还包括依次设置在管道上的液体流量调节阀4-2、过滤器4-3、液体流量计4-4、调节压力表4-5和气体流量调节阀4-6。

稀释混合计量分配模块4与矩形烟道8连接，如图2，矩形烟道8由烟道长边8-1和烟道短边8-2构成，烟道长边8-1上安装m个喷枪套管11，m≥2，喷枪套管11安装在烟道长边8-1的一侧或两侧上且深入矩形烟道8内，当烟道短边8-2的长度大于2800mm时，喷枪套管11安装在烟道长边8-1的两侧，喷枪套管11之间的间隔500mm≤l2≤1000mm。喷枪套管11内安装喷枪9，依据烟道短边8-2的长度设计喷枪9的数量和单支喷枪9的长度，喷枪9上均匀安装n个喷嘴10，n≥2，喷嘴10之间的间隔300mm≤l4≤800mm，喷嘴10包括360°喷嘴10-1和180°喷嘴10-2两种，180°喷嘴10-2安装于喷枪9紧靠烟道内壁的一侧，防止碱液喷射到烟道侧壁，180°喷嘴10-2与烟道长边侧壁8-1的间距为0≤l3≤20mm，360°喷嘴10-1可以实现大范围覆盖。360°喷嘴10-1和180°喷嘴10-2同时喷射出的雾化液滴，在矩形烟道8的截面上形成均匀覆盖且无喷射盲区。如图3，喷枪9不与矩形烟道8连接的一端安装不锈钢编制而成的软管13，软管13上依次安装喷射压力表14、管道过滤器15和手动球阀16，管道过滤器15可以防止喷嘴10堵塞，喷枪9采用枪内管输送液体、枪外管输送气体，以通过喷射用压缩空气冷却喷射液体，保证雾化喷射前液体不固化。该装置中的罐体、输送泵、喷射器之间的连接管路除压缩空气外均设置伴热及保温措施，防止吸收剂溶液因降温而析出结晶。

本发明还提供一种利用该装置脱除三氧化硫的方法，包括以下步骤：步骤1、将吸收剂与稀释水储罐3中的稀释水在溶解罐1中搅拌器12的作用下混合稀释获得预定浓度的碱液，碱液通过溶解罐1内的加热器保持碱液温度在30-40℃，并将碱液通过溶解泵5输送到碱液储罐2中；步骤2、碱液储罐2中的碱液和稀释水储罐3中的稀释水分别由输送泵输送至在线管道混合器4-1中进行混合；步骤3、在线管道混合器4-1中的混合碱液通过稀释混合计量分配模块4调整至预定比例后，按照喷枪套管11的数量进行分配，按照每套喷枪套管11所需要的碱液流量进行计量，并同时分配及计量每套喷枪套管11所需用的压缩空气流量。

以某600mw机组为例，进入2个并联scr(选择性催化还原)反应器的总烟气量为2×113.5万nm³/hr，scr反应器尾部矩形烟道8尺寸为4200x9206。烟道短边8-2长4200mm，采用2侧安装34支2.6m长的喷枪9联合覆盖。烟道边长8-1两侧间隔l2＝1000mm均布安装34个喷枪套管11，与之相对应配套安装34套多喷嘴长喷枪9，每套喷枪9在烟道内长度为2000mm，配置6个360°喷嘴10-1和1个180°喷嘴10-2，喷嘴10之间的间距l3＝300mm，喷射覆盖率200％。

在此实例中，与每支喷枪9连接的分别为不锈钢编制软管13、不锈钢喷射压力表14、不锈钢过滤器15和不锈钢手动球阀16，以上零件与360°喷嘴10-1、180°喷嘴10-2和喷枪套管11，组成了一套喷射器；与34套喷射器连接稀释混合计量模块4中配置了相对应数量的分配计量设备，包括液体流量调节阀4-2、管道过滤器4-3、流量计4-4、4-5调节压力表。所有与碱液接触的部件如溶解罐1、碱液储罐2和稀释水储罐3、搅拌器12等均采用不锈钢材质，防止腐蚀。根据喷射面烟气流场情况和so3浓度检测情况分析并配置相应区域的碱液喷射量，达到了so3较高的脱出效率。

本发明一种适用于大尺寸截面烟道的脱除三氧化硫装置将吸收剂碱液均匀喷射分布在烟道截面上，在保证覆盖率的前提下避免了喷射盲区，从而高效脱除烟气中三氧化硫，通过可分区域独立控制的喷射器流量保证吸收剂碱液在喷射断面上的均匀分布，也同时“按需分配”保证碱液处于适度过量的情况下与烟气中三氧化硫进行反应，防止因局部三氧化硫浓度高而生成酸性硫酸盐。采用180°喷嘴和360°喷嘴组合的形式，方式碱液喷射到烟道内壁造成腐蚀和浪费，又可以实现喷射面良好的覆盖。

本发明可以很好的解决碱液喷射脱除三氧化硫过程中喷射死区、碱液喷射量分布不均和碱液消耗量大等诸多问题。通过有效的脱除三氧化硫，实现有效降低酸露点、降低空预器出口烟气温度、降低引风机负荷、降低除尘器内流速提高除尘效果，减少空预器堵塞腐蚀、降低下游设备腐蚀风险，有效消除“蓝烟”现象。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。