一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置及其方法與流程
2023-07-15 09:46:26
本發明涉及煙氣治理領域，尤其涉及一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置及其方法。
背景技術：
在燃煤電廠，含硫煤在鍋爐內燃燒時生成so2，在完全燃燒的情況下，約有0.5％-1.5％的so2可氧化生成so3；當煙氣流經受熱面時，煙氣中的飛灰或受熱面上的積灰中含有的金屬氧化物對so2會有一定的催化作用，生成so3；當煙氣流經scr催化劑時，v2o5會催化約0.55-1.5％的so2生成so3。特別是在燃燒高硫煤的電廠中，so3的產生不可忽視。
在爐內通過燃燒和催化轉化生成的so3，對電廠安全運行和大氣環境都有嚴重的危害：so3是生成硫酸氫胺的主要物質，不僅會堵塞催化劑還會造成脫硝效率下降、增加煙氣系統阻力，嚴重時會造成空預器堵塞並迫使鍋爐停機以清洗空預器；由於so3引起的煙氣酸露點升高，會使得排煙溫度及空預器出口溫度升高，降低鍋爐效率；排煙中so3濃度在35-70mg/m3時會產生「藍煙」現象，使排煙不透明度增加，而且造成酸雨汙染。
為緩解及消除so3的影響，業界提出了很多so3控制技術，在煙道內噴入鹼性物質脫除so3被證明是一種行之有效的方式。目前針對使用煙道噴射鹼性物質脫除燃煤電廠煙氣中so3的技術已經有一些專利：
中國專利cn104474897a提出了一種脫除燃煤煙氣中三氧化硫的方法，對所用的脫除劑和噴射部位都有所述，但沒有說明具體的噴射方式；中國專利cn103055684a提出了一種利用天然鹼有效脫除煙氣三氧化硫的裝置及工藝，對脫除劑的噴射位置和噴射裝置進行了說明，但沒有說明具體的噴射方式、噴射器布置方式；中國專利cn105854577a提出了一種均勻噴射鹼液脫除煙氣中三氧化硫的方法與裝置，對噴嘴布置位置進行了描述，特別說明了噴嘴的煙氣上遊配置均質混合器，但沒有說明噴嘴形式及布置形式；中國專利cn205109379u，公開了一種燃煤電廠煙氣中三氧化硫的脫除系統，提出了噴射裝置需通入冷卻空氣，以防止吸收劑溶液在未噴射前固化，保證霧化效果，但未涉及噴嘴形式及布置形式；中國專利cn205084619u提出了一種脫除電廠燃煤煙氣中三氧化硫的系統，要求噴嘴的噴射方向煙氣方向垂直、噴嘴與煙道側壁成設定角度，並間隔使用實心錐噴嘴和扇形噴嘴，但如此布置形式依舊不利於大尺寸截面煙道的無縫隙覆蓋；中國專利cn105233656a提出了一種用於脫除燃煤電廠煙氣中三氧化硫的工藝，描述了噴射單元在煙道內霧化噴射的覆蓋率，但未涉及噴射形式及噴射器的布置。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明提出了一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置，包括連接鹼液儲罐和稀釋水儲罐的溶解罐，所述大尺寸截面煙道為矩形煙道，其特徵在於，還包括稀釋混合計量分配模塊，所述鹼液儲罐和稀釋水儲罐分別與稀釋混合計量分配模塊的一端連接，所述矩形煙道內部的煙道長邊上安裝m個噴槍，m≥2，所述噴槍布置在煙道長邊的一側或兩側，所述噴槍上均勻布置n個噴嘴，n≥2，所述稀釋混合計量分配模塊通過m個管道和所述噴槍連接，在所述管道上依次安裝液體流量調節閥、過濾器、液體流量計、調節壓力表和氣體流量調節閥，所述矩形煙道內部的煙道短邊與所述噴槍的中心線之間設置有距離l1。
進一步地，所述溶解罐、鹼液儲罐和稀釋水儲罐內部均設置加熱器。
進一步地，所述噴嘴之間的間隔l4為300mm≤l4≤800mm，所述噴槍的中心線與煙道短邊之間的距離l1為噴嘴之間間隔l4的二分之一倍。
進一步地，所述n個噴嘴為一個180°噴嘴和若干個360°噴嘴，所述噴嘴安裝於緊靠所述煙道長邊內壁的一側。
進一步地，所述煙道長邊外部安裝m個與所述噴槍對應的噴槍套，m≥2。
進一步地，所述噴槍套管布置在煙道長邊的一側或兩側。
進一步地，所述噴槍套管之間的間隔l2為500mm≤l2≤1000mm。
進一步地，所述稀釋混合計量分配模塊還包括與所述鹼液儲罐和稀釋水儲罐連接的在線管道混合器。
本發明還提供一種脫除三氧化硫的方法，其特徵在於，包括以下步驟，
步驟1、將吸收劑與稀釋水儲罐中的稀釋水在溶解罐中攪拌混合稀釋獲得預定濃度的鹼液，並將鹼液輸送到鹼液儲罐中；
步驟2、鹼液儲罐中的鹼液和稀釋水儲罐中的稀釋水分別輸送至稀釋混合計量分配模塊中進行混合；
步驟3、將混合鹼液通過稀釋混合計量分配模塊調整至預定比例後，按照噴槍套管的數量進行分配，按照每套噴槍套管所需要的鹼液流量進行計量，並同時分配及計量每套噴槍套管所需用的壓縮空氣流量。
進一步地，所述步驟1中的鹼液通過溶解罐內的加熱器保持鹼液溫度在30-40℃。
本發明提供的一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置及其方法，可以很好的解決鹼液噴射脫除三氧化硫過程中噴射死區、鹼液噴射量分布不均和鹼液消耗量大等諸多問題；通過有效的脫除三氧化硫，實現有效降低酸露點、降低空預器出口煙氣溫度、降低引風機負荷、降低除塵器內流速提高除塵效果，減少空預器堵塞腐蝕、降低下遊設備腐蝕風險，有效消除「藍煙」現象。
附圖說明
圖1為本發明一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置的示意圖；
圖2為本發明中的噴槍安裝布置俯視圖；
圖3為本發明中的噴槍安裝布置的主視圖。
圖中：1-溶解罐，2-鹼液儲罐，3-稀釋水儲罐，4-稀釋混合計量分配模塊，4-1-在線管道混合器，4-2-液體流量調節閥，4-3-過濾器，4-4-液體流量計，4-5-調節壓力表，4-6-氣體流量調節閥，5-溶解泵，6-鹼液輸送泵，7-稀釋水輸送泵，8-矩形煙道，8-1-煙道長邊，8-2-煙道短邊，9-噴槍，10-1-360°噴嘴，10-2-180°噴嘴，11-噴槍套管，12-攪拌器，13-不鏽鋼編織軟管，14-噴射壓力表，15-管道過濾器，16-手動球閥。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置及其方法的具體實施方式進行詳細說明，該實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
如圖1，一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置，包括溶解罐1，溶解罐1分別與鹼液儲罐2和稀釋水儲罐3連接，溶解罐1、鹼液儲罐2和稀釋水儲罐3均配置有加熱器，加熱器可以採用電加熱、蒸汽盤管加熱或導熱油加熱。溶解罐1內安裝攪拌器12，溶解罐1與鹼液儲罐2之間設置溶解泵5,鹼液儲罐2依次連接有鹼液輸送泵6和稀釋混合計量分配模塊4內的在線管道混合器4-1，稀釋水儲罐3內裝有工業水作為稀釋水，稀釋水儲罐3依次連接稀釋水輸送泵7與稀釋混合計量分配模塊4內的在線管道混合器4-1，稀釋混合計量分配模塊4還包括依次設置在管道上的液體流量調節閥4-2、過濾器4-3、液體流量計4-4、調節壓力表4-5和氣體流量調節閥4-6。
稀釋混合計量分配模塊4與矩形煙道8連接，如圖2，矩形煙道8由煙道長邊8-1和煙道短邊8-2構成，煙道長邊8-1上安裝m個噴槍套管11，m≥2，噴槍套管11安裝在煙道長邊8-1的一側或兩側上且深入矩形煙道8內，當煙道短邊8-2的長度大於2800mm時，噴槍套管11安裝在煙道長邊8-1的兩側，噴槍套管11之間的間隔500mm≤l2≤1000mm。噴槍套管11內安裝噴槍9，依據煙道短邊8-2的長度設計噴槍9的數量和單支噴槍9的長度，噴槍9上均勻安裝n個噴嘴10，n≥2，噴嘴10之間的間隔300mm≤l4≤800mm，噴嘴10包括360°噴嘴10-1和180°噴嘴10-2兩種，180°噴嘴10-2安裝於噴槍9緊靠煙道內壁的一側，防止鹼液噴射到煙道側壁，180°噴嘴10-2與煙道長邊側壁8-1的間距為0≤l3≤20mm，360°噴嘴10-1可以實現大範圍覆蓋。360°噴嘴10-1和180°噴嘴10-2同時噴射出的霧化液滴，在矩形煙道8的截面上形成均勻覆蓋且無噴射盲區。如圖3，噴槍9不與矩形煙道8連接的一端安裝不鏽鋼編制而成的軟管13，軟管13上依次安裝噴射壓力表14、管道過濾器15和手動球閥16，管道過濾器15可以防止噴嘴10堵塞，噴槍9採用槍內管輸送液體、槍外管輸送氣體，以通過噴射用壓縮空氣冷卻噴射液體，保證霧化噴射前液體不固化。該裝置中的罐體、輸送泵、噴射器之間的連接管路除壓縮空氣外均設置伴熱及保溫措施，防止吸收劑溶液因降溫而析出結晶。
本發明還提供一種利用該裝置脫除三氧化硫的方法，包括以下步驟：步驟1、將吸收劑與稀釋水儲罐3中的稀釋水在溶解罐1中攪拌器12的作用下混合稀釋獲得預定濃度的鹼液，鹼液通過溶解罐1內的加熱器保持鹼液溫度在30-40℃，並將鹼液通過溶解泵5輸送到鹼液儲罐2中；步驟2、鹼液儲罐2中的鹼液和稀釋水儲罐3中的稀釋水分別由輸送泵輸送至在線管道混合器4-1中進行混合；步驟3、在線管道混合器4-1中的混合鹼液通過稀釋混合計量分配模塊4調整至預定比例後，按照噴槍套管11的數量進行分配，按照每套噴槍套管11所需要的鹼液流量進行計量，並同時分配及計量每套噴槍套管11所需用的壓縮空氣流量。
以某600mw機組為例，進入2個並聯scr(選擇性催化還原)反應器的總煙氣量為2×113.5萬nm3/hr，scr反應器尾部矩形煙道8尺寸為4200x9206。煙道短邊8-2長4200mm，採用2側安裝34支2.6m長的噴槍9聯合覆蓋。煙道邊長8-1兩側間隔l2＝1000mm均布安裝34個噴槍套管11，與之相對應配套安裝34套多噴嘴長噴槍9，每套噴槍9在煙道內長度為2000mm，配置6個360°噴嘴10-1和1個180°噴嘴10-2，噴嘴10之間的間距l3＝300mm，噴射覆蓋率200％。
在此實例中，與每支噴槍9連接的分別為不鏽鋼編制軟管13、不鏽鋼噴射壓力表14、不鏽鋼過濾器15和不鏽鋼手動球閥16，以上零件與360°噴嘴10-1、180°噴嘴10-2和噴槍套管11，組成了一套噴射器；與34套噴射器連接稀釋混合計量模塊4中配置了相對應數量的分配計量設備，包括液體流量調節閥4-2、管道過濾器4-3、流量計4-4、4-5調節壓力表。所有與鹼液接觸的部件如溶解罐1、鹼液儲罐2和稀釋水儲罐3、攪拌器12等均採用不鏽鋼材質，防止腐蝕。根據噴射面煙氣流場情況和so3濃度檢測情況分析並配置相應區域的鹼液噴射量，達到了so3較高的脫出效率。
本發明一種適用於大尺寸截面煙道的脫除三氧化硫裝置將吸收劑鹼液均勻噴射分布在煙道截面上，在保證覆蓋率的前提下避免了噴射盲區，從而高效脫除煙氣中三氧化硫，通過可分區域獨立控制的噴射器流量保證吸收劑鹼液在噴射斷面上的均勻分布，也同時「按需分配」保證鹼液處於適度過量的情況下與煙氣中三氧化硫進行反應，防止因局部三氧化硫濃度高而生成酸性硫酸鹽。採用180°噴嘴和360°噴嘴組合的形式，方式鹼液噴射到煙道內壁造成腐蝕和浪費，又可以實現噴射面良好的覆蓋。
本發明可以很好的解決鹼液噴射脫除三氧化硫過程中噴射死區、鹼液噴射量分布不均和鹼液消耗量大等諸多問題。通過有效的脫除三氧化硫，實現有效降低酸露點、降低空預器出口煙氣溫度、降低引風機負荷、降低除塵器內流速提高除塵效果，減少空預器堵塞腐蝕、降低下遊設備腐蝕風險，有效消除「藍煙」現象。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。