一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，安裝于一SCR脫硝系統(tǒng)中，包括：設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的一入口煙道的一一級吸收段，包括一級吸收劑噴射裝置；設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的一出口煙道的一二級吸收段，包括二級吸收劑噴射裝置。在SCR上游向煙氣中噴入一級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行吸收，降低SCR脫硝反應(yīng)器入口三氧化硫濃度，在SCR脫硝出口煙道內(nèi)噴入二級吸收劑，對剩余的三氧化硫和經(jīng)過SCR脫硝催化劑氧化生成的三氧化硫進行脫除。一方面減少ABS生成，降低尾部設(shè)備和換熱面的腐蝕、堵塞風(fēng)險，另一方面減少向大氣中排放有害成分。同時提供基于該裝置的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法。
【專利說明】
一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于燃煤煙氣深度凈化的三氧化硫脫除裝置，具體涉及一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，各地區(qū)大氣污染物排放按照總量控制，特別是燃煤火電機組已經(jīng)被要求全面執(zhí)行污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)。2015年12月2日召開中華人民共和國國務(wù)院常務(wù)會議決定全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。意味著我國燃煤火電廠排放煙氣中氮氧化物的濃度都將不超過50mg/Nm3。
[0003]我國燃煤煙氣脫硝主要采取SCR脫硝技術(shù)，是目前最為常用的脫硝技術(shù)，SCR脫硝技術(shù)其原理是通過向煙氣中噴入氨氣作為還原劑，在脫硝催化劑的作用下，將煙氣中的氮氧化物還原為Ns。進入SCR脫硝系統(tǒng)的煙氣中通常含有一定濃度的三氧化硫，會導(dǎo)致SCR脫硝催化劑出現(xiàn)酸性氣體中毒。由于進入SCR脫硝反應(yīng)器的煙氣中所含的三氧化硫會導(dǎo)致SCR脫硝催化劑中毒，影響煙氣脫硝效率，并與SCR脫硝系統(tǒng)逃逸的氨氣共同作用形成ABS，造成尾部受熱面腐蝕和堵塞，當(dāng)三氧化硫濃度較高時，在煙氣溫度降至露點以后，會對尾部受熱面形成酸性腐蝕，嚴(yán)重影響電站設(shè)備運行安全性和經(jīng)濟性。
[0004]另外，根據(jù)SCR脫硝反應(yīng)特性，為了達到更高的脫硝效率，實現(xiàn)氮氧化物的深度脫除，需要向煙氣中噴入更大量的氨氣，以促進還原反應(yīng)的進行。當(dāng)噴入氨氣量過高時，容易導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)后部氨逃逸量大幅度增加，由于煙氣中存在一定濃度的三氧化硫，且煙氣中的二氧化硫在經(jīng)過SCR脫硝催化劑以后會有部分被氧化成三氧化硫，進一步增加ABS生成風(fēng)險。在氨氣存在的情況下，會產(chǎn)生硫酸氫銨，導(dǎo)致煙氣下游設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕和堵塞。所以迫切需要解決高效SCR脫硝和三氧化硫問題之間的矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明的目的是提出一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置及方法，在SCR上游向煙氣中噴入干粉吸收劑，利用SCR入口煙道空間對煙氣中的三氧化硫進行吸收，降低SCR脫硝反應(yīng)器入口三氧化硫濃度，在SCR脫硝出口煙道內(nèi)噴入二級吸收劑，用于對剩余的三氧化硫和經(jīng)過SCR脫硝催化劑氧化生成的三氧化硫進行脫除。經(jīng)過二級吸附以后，煙氣中三氧化硫濃度顯著降低，一方面減少ABS生成，降低尾部設(shè)備和換熱面的腐蝕、堵塞風(fēng)險，另一方面減少向大氣中排放有害成分。本裝置充分發(fā)揮二級吸收對控制SCR脫硝催化劑中毒的靈活性，降低了SCR深度脫硝導(dǎo)致的嚴(yán)重的硫酸氫銨堵塞和腐蝕問題，提高SCR脫硝系統(tǒng)下游設(shè)備的安全性。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，安裝于一SCR脫硝系統(tǒng)中，包括:
[0008]設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的一入口煙道的一一級吸收段，包括一級吸收劑噴射裝置；
[0009]設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的一出口煙道的一二級吸收段，包括二級吸收劑噴射裝置。
[0010]進一步地，還包括SCR脫硝系統(tǒng)中的常規(guī)結(jié)構(gòu)如:入口煙氣導(dǎo)流，噴氨格柵，SCR脫硝反應(yīng)器，脫硝出口導(dǎo)流，換熱器等。
[0011]煙氣在進入SCR脫硝反應(yīng)器之前，通過一級吸收劑噴射首先進行三氧化硫的一級脫除，經(jīng)過SCR脫硝反應(yīng)器以后，利用二級吸收劑噴射對SCR脫硝催化劑氧化生成的三氧化硫進行二級脫除，達到三氧化硫的深度凈化，經(jīng)過三氧化硫兩級脫除后的煙氣流經(jīng)換熱器進行余熱回收，然后通過出口煙道排出。
[0012]進一步地，所述一級吸收劑噴射裝置通過多個噴嘴將一級吸收劑均勻噴入入口煙道內(nèi)；所述二級吸收劑噴射裝置通過多個噴嘴將二級吸收劑均勻噴入出口煙道內(nèi)。
[0013]進一步地，在入口煙道和出口煙道布置有氣體成分分析檢測裝置。
[0014]一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，包括以下步驟:
[0015]在煙氣進入SCR脫硝系統(tǒng)之前，首先經(jīng)過一級吸收段向煙氣中噴入一級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行一級吸收；
[0016]在煙氣經(jīng)過SCR脫硝系統(tǒng)以后，在SCR脫硝催化劑出口煙道中，向煙氣中噴入二級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行二級吸收，同時一級吸收過程中煙氣中殘留的三氧化硫及SCR催化劑氧化生成的三氧化硫。
[0017]進一步地，一級吸收劑在一級吸收段和二級吸收劑在二級吸收段內(nèi)的停留時間(即流程與流速的比值)為0.5-1秒。
[0018]進一步地，一級吸收過程中，一級吸收劑與三氧化硫的當(dāng)量比小于I，降低吸收劑對SCR脫硝催化劑的負(fù)面影響。二級吸收過程中，二級吸收劑與三氧化硫的當(dāng)量比為1.5-
2.5ο
[0019]進一步地，一級吸收劑為干粉狀，顆粒粒徑范圍30-80微米。采用干粉狀吸收劑可以確保脫硝系統(tǒng)設(shè)備安全。
[0020]進一步地，所述一級吸收劑的成分選自氫氧化鈣，氧化鈣，氧化鎂中的一種或多種。
[0021 ]進一步地，二級吸收劑為干粉狀或液滴溶液。
[0022]進一步地，所述二級吸收劑的成分選自氫氧化鈣，氧化鈣，碳酸鈉，碳酸氫鈉中的一種或多種。
[0023]進一步地，所述入口煙道內(nèi)及出口煙道內(nèi)的流場偏差小于5%。
[0024]經(jīng)過兩級吸收以后，煙氣中的三氧化硫成分顯著降低，減少了向大氣中排放有害氣體，同時降低了煙氣系統(tǒng)中ABS問題的出現(xiàn)，減低了尾部受熱面和尾部設(shè)備堵塞、腐蝕的風(fēng)險。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明一實施例中用于燃煤煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明:I一一級吸收段;2—二級吸收段;3—入口煙道;4一一級吸收劑噴射裝置;5—入口煙氣導(dǎo)流;6—噴氨格柵;7—SCR脫硝反應(yīng)器;8—脫硝出口導(dǎo)流;9一二級吸收劑噴射裝置;10—出口煙道;11一換熱器;12—末端出口煙道。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面配合所附圖對本發(fā)明的特征和優(yōu)點作詳細(xì)說明。
[0028]如圖1繪示的實施例所提供的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，安裝于一SCR脫硝系統(tǒng)中，包括:
[0029]設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的入口煙道3的一級吸收段I，包括一級吸收劑噴射裝置4;
[0030]設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的出口煙道10的二級吸收段2，包括二級吸收劑噴射裝置9。[0031 ]還包括SCR脫硝系統(tǒng)中的常規(guī)結(jié)構(gòu)如:A 口煙氣導(dǎo)流5，噴氨格柵6，SCR脫硝反應(yīng)器7，脫硝出口導(dǎo)流8，換熱器11及末端出口煙道12等。
[0032]煙氣在進入SCR脫硝反應(yīng)器7之前，通過一級吸收劑噴射裝置4首先進行三氧化硫的一級脫除，經(jīng)過SCR脫硝反應(yīng)器7以后，利用二級吸收劑噴射裝置9對SCR脫硝催化劑氧化生成的三氧化硫進行二級脫除，達到三氧化硫的深度凈化，經(jīng)過三氧化硫兩級脫除后的煙氣流經(jīng)換熱器11進行余熱回收，然后通過末端出口煙道12排出。
[0033]具體地，一級吸收劑噴射裝置4通過多個噴嘴將一級吸收劑均勻噴入入口煙道3內(nèi)；二級吸收劑噴射裝置9通過多個噴嘴將二級吸收劑均勻噴入出口煙道10內(nèi)。
[0034]為了便于監(jiān)控三氧化硫脫除效果，可在入口煙道3、出口煙道10及末端出口煙道12布置氣體成分分析檢測裝置(圖未示)。
[0035]基于上述裝置的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，實現(xiàn)過程包括以下步驟:
[0036]在煙氣進入SCR脫硝系統(tǒng)之前，首先經(jīng)過一級吸收段向煙氣中噴入一級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行一級吸收；
[0037]在煙氣經(jīng)過SCR脫硝系統(tǒng)以后，在SCR脫硝催化劑出口煙道中，向煙氣中噴入二級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行二級吸收，同時一級吸收過程中煙氣中殘留的三氧化硫及SCR催化劑氧化生成的三氧化硫。
[0038]其中，一級吸收劑在一級吸收段和二級吸收劑在二級吸收段內(nèi)的停留時間(即流程與流速的比值)為0.5-1秒。
[0039]一級吸收過程中，一級吸收劑與三氧化硫的當(dāng)量比小于I，降低吸收劑對SCR脫硝催化劑的負(fù)面影響。二級吸收過程中，二級吸收劑與三氧化硫的當(dāng)量比為1.5-2.5。
[0040]一級吸收劑為干粉狀，顆粒粒徑范圍30-80微米。采用干粉狀吸收劑可以確保脫硝系統(tǒng)設(shè)備安全。
[0041 ] 一級吸收劑的成分選自氫氧化鈣，氧化鈣，氧化鎂中的一種或多種。
[0042]二級吸收劑為干粉狀或液滴溶液。采用干粉狀二級吸收劑時，其顆粒粒徑范圍20-80微米。
[0043]二級吸收劑的成分選自氫氧化鈣，氧化鈣，碳酸鈉，碳酸氫鈉中的一種或多種。
[0044]通過安裝導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，入口煙道內(nèi)及出口煙道內(nèi)的流場偏差小于5%。
[0045]本發(fā)明所述用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，針對我國最新燃煤煙氣污染物排放控制要求，綜合考慮SCR脫硝系統(tǒng)面臨的高脫硝效率與氨逃逸加大和硫酸氫銨導(dǎo)致的煙氣下游設(shè)備腐蝕和堵塞風(fēng)險，以及SCR脫硝催化劑中毒風(fēng)險。首先在SCR脫硝催化劑上游進行三氧化硫的一級脫除，在SCR脫硝系統(tǒng)入口煙道內(nèi)噴入干粉狀吸收劑，通過控制吸收劑和三氧化硫當(dāng)量比，降低吸收劑對SCR脫硝催化劑中毒的風(fēng)險。在煙氣經(jīng)過SCR脫硝以后，在SCR脫硝反應(yīng)器出口煙道內(nèi)，布置二級吸收系統(tǒng)，向煙道內(nèi)噴入干粉或液態(tài)吸收劑，對煙氣中殘留的三氧化硫和SCR脫硝催化劑氧化生成的三氧化硫進行吸收。經(jīng)過二級吸收以后，煙氣中三氧化硫成分顯著下降，同時尾部受熱面和設(shè)備的腐蝕和堵塞風(fēng)險也明顯改口 ο
[0046]本發(fā)明為提高系統(tǒng)運行可靠性，吸收劑噴射噴槍采用耐磨金屬材質(zhì)。為保證一級吸收段和二級吸收段具有較高的效率，吸收劑噴口布置采用多噴嘴網(wǎng)格式布置方式，提高吸收劑噴射的均勻性。本發(fā)明可以根據(jù)系統(tǒng)需要，配置煙氣成分測量系統(tǒng)和噴射控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)自動化水平和適用范圍。
[0047]本發(fā)明針對我國燃煤煙氣大氣污染物排放最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和燃煤煙氣中硫的氧化物對煙氣凈化和換熱設(shè)施的危害。
【主權(quán)項】
1.一種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，其特征在于，安裝于一 SCR脫硝系統(tǒng)中，包括: 設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的一入口煙道的一一級吸收段，包括一級吸收劑噴射裝置； 設(shè)置于SCR脫硝系統(tǒng)的一出口煙道的一二級吸收段，包括二級吸收劑噴射裝置。2.如權(quán)利要求1所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，其特征在于，還包括:一入口煙氣導(dǎo)流，一噴氨格柵，一SCR脫硝反應(yīng)器，一脫硝出口導(dǎo)流及一換熱器。3.如權(quán)利要求1所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，其特征在于，所述一級吸收劑噴射裝置通過多個噴嘴將一級吸收劑均勻噴入入口煙道內(nèi)；所述二級吸收劑噴射裝置通過多個噴嘴將二級吸收劑均勻噴入出口煙道內(nèi)。4.如權(quán)利要求1所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除裝置，其特征在于，在入口煙道和出口煙道布置有氣體成分分析檢測裝置。5.—種用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，包括以下步驟: 在煙氣進入SCR脫硝系統(tǒng)之前，首先經(jīng)過一級吸收段向煙氣中噴入一級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行一級吸收； 在煙氣經(jīng)過SCR脫硝系統(tǒng)以后，在一出口煙道中，向煙氣中噴入二級吸收劑，對煙氣中的三氧化硫進行二級吸收，同時吸收一級吸收過程中煙氣中殘留的三氧化硫及SCR催化劑氧化生成的三氧化硫。6.如權(quán)利要求5所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，其特征在于，一級吸收劑在一級吸收段和二級吸收劑在二級吸收段內(nèi)的停留時間為0.5-1秒。7.如權(quán)利要求5所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，其特征在于，一級吸收過程中，一級吸收劑與三氧化硫的當(dāng)量比小于I，二級吸收過程中，二級吸收劑與三氧化硫的當(dāng)量比為1.5-2.5。8.如權(quán)利要求5所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，其特征在于，一級吸收劑為干粉狀，顆粒粒徑范圍30-80微米。9.如權(quán)利要求5所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，其特征在于，二級吸收劑為干粉狀或液滴溶液。10.如權(quán)利要求5所述的用于煙氣凈化的兩級煙氣三氧化硫脫除方法，其特征在于，所述一級吸收劑的成分選自氫氧化鈣，氧化鈣，氧化鎂中的一種或多種;所述二級吸收劑的成分選自氫氧化鈣，氧化鈣，碳酸鈉，碳酸氫鈉中的一種或多種。
【文檔編號】B01D53/14GK105879620SQ201610313045
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李春雨, 李穹, 趙宇明, 馬務(wù), 陶君, 孟磊, 王長清, 申鎮(zhèn), 鄧賢東
【申請人】大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司