CN106334441A - 燃煤烟气so3梯级深度脱除***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***及方法，所述***包括SCR脱硝装置、碱性吸收剂喷射装置、空预器、调温增效装置、静电除尘器、脱硫塔和湿式静电除尘器，所述调温增效装置包括降温段和升温段，所述SCR脱硝装置、空预器、调温增效装置降温段、静电除尘器、脱硫塔、湿式静电除尘器、调温增效装置升温段沿烟气脱除方向顺次设置；所述碱性吸收剂喷射装置设置的位置为SCR脱硝装置之前，SCR脱硝装置之后、空预器之前，或空预器之后、调温增效装置降温段之前。本发明通过各污染物控制装备对烟气中的SO3进行梯级深度脱除，实现SO3的排放浓度小于5mg/Nm3。

Description

燃煤烟气SO3梯级深度脱除***及方法
技术领域
本发明属于燃煤烟气污染物脱除技术领域，具体地说是涉及一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***及方法。
背景技术
燃煤火力发电是我国目前电能生产的主要形式，我国火电发电量高达总发电量的80％以上，其中以燃煤为主的电装机容量占总容量75％。2014年我国能源消费总量36.1亿吨标准煤，煤炭消费量占能源消费总量的66％。中国以煤炭为主的能源供应格局在未来一段时间内不会发生改变。
在燃煤电厂中，SO3的来源主要有两个方面：一是在燃烧过程中，煤中含有的可燃性硫元素燃烧生成SO2后，部分SO2被进一步氧化生成SO3；二是在选择性催化还原脱硝(SCR)过程中，部分SO2在SCR催化剂的作用下，被催化氧化生成SO3。
在SCR烟气脱硝技术大规模应用后，烟气中的SO3大大增加，造成的危害也越来越大：产生“蓝羽”现象，当烟气中的SO3浓度达到10～20ppm时，就会出现“蓝羽”现象；造成空预器的积灰，在空预器中，当烟气温度降低至酸露点以下，硫酸冷凝，附着在飞灰上，形成具有一定粘性的沉淀物沉积在空预器表面，造成空预器积灰和结垢；生成硫酸氢铵，SCR反应器中，在300℃左右，SO3可与NH3反应生成硫酸氢铵，沉积在催化剂表面，堵塞催化剂孔隙，降低催化剂的活性和寿命，在空预器中，SCR反应器中逃逸的氨和烟气中的SO3发生反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵的粘性造成飞灰沉积在空预器的表面引起空预器的堵塞。特别是在燃烧高硫煤的情况下，SO3对电厂的危害更加严重。
在现有的燃煤污染物控制装备中，还没有特定的环保装备对烟气中的SO3进行脱除，随着环保要求日益严格，亟需开发一种燃煤烟气SO3脱除***及控制方法，充分发挥各污染物控制装备对SO3的脱除潜力，减低烟气中SO3对电厂的危害。
发明内容
为了克服现有燃煤烟气中SO3控制技术存在的不足，特别是在燃用高硫煤的情况下，减少SO3对电厂设备及环境的危害，本发明提供了一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***及方法，充分发挥各污染物控制装备对SO3的脱除潜力，实现SO3的排放浓度控制在5mg/Nm3以下。
一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，所述***包括SCR脱硝装置、碱性吸收剂喷射装置、空预器、调温增效装置、静电除尘器、脱硫塔和湿式静电除尘器，所述调温增效装置包括降温段和升温段，所述SCR脱硝装置、空预器、调温增效装置降温段、静电除尘器、脱硫塔、湿式静电除尘器、调温增效装置升温段沿烟气脱除方向顺次设置；所述碱性吸收剂喷射装置设置的位置为SCR脱硝装置之前，SCR脱硝装置之后、空预器之前，或空预器之后、调温增效装置降温段之前。
作为优选，所述SCR脱硝装置中设置有三层催化剂。SCR脱硝装置中设置三层低SO2/SO3转化率的催化剂，SO2/SO3转化率小于0.8％，降低当烟气通过SCR装置时，烟气中SO2向SO3的转化，抑制SO3的生成。
作为优选，所述静电除尘器与脱硫塔之间设有增压风机。
一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，燃煤烟气从锅炉出来后依次经过SCR脱硝装置、空预器、调温增效装置的降温段、静电除尘器、增压风机、脱硫塔、湿式静电除尘器、调温增效装置的升温段，最后由烟囱排空。
调温增效装置分为两段：降温段和升温段；其中，调温增效装置的降温段设置在空预器后，烟气经过调温增效装置后使进入静电除尘器的烟气温度控制在烟气的酸露点以下，烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，被静电除尘器捕捉后脱除，烟气中的绝大部分SO3被静电除尘器脱除。脱硫塔设置在静电除尘器后，一方面，通过脱硫浆液的洗涤烟气温度进一步下降，烟气中的SO3进一步冷凝变大；另一方面，对脱硫塔的喷淋层及除雾器进行优化设计，提高吸收塔浆液对烟气中SO3的脱除效率。湿式静电除尘器设置在脱硫塔后，烟气经过脱硫塔后，SO3主要以H2SO4微液滴的形式存在，其平均颗粒的直径在0.4μm以下，属于亚微米范畴，湿式静电除尘器对亚微米颗粒有很高的捕获率，可有效提高烟气中SO3的脱除效率。
作为优选，SCR脱硝装置之前还设有碱性吸收剂喷射装置，燃煤烟气在进入SCR脱硝装置之前先经过碱性吸收剂喷射装置进行处理。碱性吸收喷射装置设置在SCR脱硝装置前，可降低硫酸氢铵在SCR催化剂上表面的生成。
作为优选，SCR脱硝装置之后、空预器之前的位置还设有碱性吸收剂喷射装置，燃煤烟气在经过SCR脱硝装置处理之后，经碱性吸收剂喷射装置处理后进入空预器。碱性吸收喷射装置设置在SCR脱硝装置后、空预器前，可降低SCR反应器中逃逸的氨和烟气中的SO3发生反应生成硫酸氢铵，避免硫酸氢铵的粘性造成飞灰沉积在空预器的表面引起空预器的堵塞。
作为优选，空预器之后、调温增效装置降温段之前的位置还设有碱性吸收剂喷射装置，燃煤烟气在经过空预器处理之后，经碱性吸收剂喷射装置处理后进入调温增效装置降温段。碱性吸收喷射装置设置在空预器后，是减少烟气中SO3总量的最佳位置。
碱性吸收剂喷射装置向烟道内喷射碱性吸收剂，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，使SO3的脱除效率在90％以上。
作为优选，碱性吸收剂喷射装置中采用的碱性吸收剂为氢氧化镁、氢氧化钙、硫酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钙中的任一种。
作为优选，所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，包括下述步骤：
(1)燃煤烟气从锅炉出来后，首先经过SCR脱硝装置，SO2/SO3转化率小于0.8％；
(2)燃煤烟气经过SCR脱硝装置后进入碱性吸收剂喷射装置，向烟道内喷射碱性吸收剂，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，SO3的脱除效率在90％以上；
(3)燃煤烟气经过空预器后进入调温增效装置的降温段，调温增效装置的降温段使进入静电除尘器的烟气温度控制在烟气的酸露点以下，使得烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，被静电除尘器捕捉后脱除；
(4)燃煤烟气经过静电除尘器后进入脱硫塔，喷淋浆液的降温作用，使烟气中的SO3凝并长大，对脱硫塔的喷淋层及除雾器进行优化设计，提高吸收塔浆液对烟气中SO3的脱除，进一步降低烟气中的SO3；
(5)燃煤烟气经过脱硫塔后，通过湿式静电除尘器的捕获，实现SO3的浓度小于5mg/Nm3；
(6)烟气经湿式静电除尘器后，进入调温增效装置的升温段，将烟气温度升高到85℃，最后经烟囱排空；
(7)烟气中的SO3经各污染物控制装备梯级深度脱除后，使SO3的排放浓度控制在5mg/Nm3以下。
本发明的有益效果在于：
(1)脱硝反应装置采用低SO2/SO3转化的催化剂，降低脱硝***中SO3的生成；
(2)***中设置碱性吸收剂喷射装置，高效脱除烟气中的SO3，抑制硫酸氢铵的生成；
(3)采用调温增效装置，使进入静电除尘器的烟气温度低于SO3的酸露点，使得烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，由静电除尘器高效脱除；
(4)通过脱硫塔的对烟气的冷凝作用，促进烟气中SO3的冷凝并长大，通过对喷淋层的优化设计，提高吸收塔浆液对SO3的脱除；
(5)脱硫塔后设置湿式静电除尘器，进一步脱除脱硫塔后烟气中的SO3；
(6)通过各污染物控制装备的梯度脱除，使SO3的排放浓度控制在5mg/Nm3以下。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
参照图1，一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，所述***包括SCR脱硝装置2、碱性吸收剂喷射装置3、空预器4、调温增效装置、静电除尘器6、脱硫塔8和湿式静电除尘器9，所述调温增效装置包括降温段5和升温段10，所述SCR脱硝装置2、碱性吸收剂喷射装置3、空预器4、调温增效装置降温段5、静电除尘器6、脱硫塔8、湿式静电除尘器9、调温增效装置升温段10沿烟气脱除方向顺次设置；所述静电除尘器6与脱硫塔8之间设有增压风机7。
燃煤烟气从锅炉1出来后依次经过SCR脱硝装置2、碱性吸收剂喷射装置3、空预器4、调温增效装置的降温段5、静电除尘器6、增压风机7、脱硫塔8、湿式静电除尘器9、调温增效装置的升温段10，最后由烟囱11排空。
所述的SCR脱硝装置2中设置三层低SO2/SO3转化率的催化剂，SO2/SO3转化率小于0.8％，降低烟气在通过催化的过程中SO2向SO3的转化，抑制SO3的生成；
所述的碱性吸收剂喷射装置3设置SCR脱硝装置2后、空预器4前，向烟道内喷射碱性吸收剂，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，SO3的脱除效率在90％以上；
所述的碱性吸收剂为氢氧化镁、氢氧化钙、硫酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钙中的任一种；
所述的调温增效装置的降温段5设置在空预器4后，通过调温增效装置的降温段5控制进入静电除尘器6的烟气温度在烟气的酸露点以下，使得烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，被静电除尘器6捕集后脱除，烟气中的绝大部分三氧化硫被静电除尘器6脱除；
所述的增压风机7设置在静电除尘器6后、脱硫塔8前，克服整个污染物控制***的阻力；
所述的脱硫塔8设置在增压风机7后，对脱硫塔8的喷淋作用，降低烟气温度，促进烟气中SO3的凝并长大；通过喷淋层及除雾器的优化设计，提高吸收塔浆液对烟气中SO3的脱除；
所述的湿式静电除尘器9设置在脱硫塔8后，烟气经过脱硫塔8后，SO3主要以H2SO4微液滴的形式存在，其平均颗粒的直径在0.4μm以下，属于亚微米范畴，湿式静电除尘器9对亚微米颗粒有很高的捕获率，可有效提高烟气中SO3的脱除效率；
所述的烟气经湿式静电除尘器9后，进入调温增效装置的升温段10，将烟气温度升高到85℃左右，最后经烟囱11排空。
实施例2
参照图2，一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，所述***包括SCR脱硝装置2、碱性吸收剂喷射装置3、空预器4、调温增效装置、静电除尘器6、脱硫塔8和湿式静电除尘器9，所述调温增效装置包括降温段5和升温段10，所述SCR脱硝装置2、空预器4、调温增效装置降温段5、静电除尘器6、脱硫塔8、湿式静电除尘器9、调温增效装置升温段10沿烟气脱除方向顺次设置；碱性吸收剂喷射装置3设置的位置为SCR脱硝装置2之前，所述静电除尘器6与脱硫塔8之间设有增压风机7。
燃煤烟气从锅炉1出来后依次经过碱性吸收剂喷射装置3、SCR脱硝装置2、空预器4、调温增效装置的降温段5、静电除尘器6、增压风机7、脱硫塔8、湿式静电除尘器9、调温增效装置的升温段10，最后由烟囱11排空。
实施例3
参照图3，一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，所述***包括SCR脱硝装置2、碱性吸收剂喷射装置3、空预器4、调温增效装置、静电除尘器6、脱硫塔8和湿式静电除尘器9，所述调温增效装置包括降温段5和升温段10，所述SCR脱硝装置2、空预器4、调温增效装置降温段5、静电除尘器6、脱硫塔8、湿式静电除尘器9、调温增效装置升温段10沿烟气脱除方向顺次设置；碱性吸收剂喷射装置3设置的位置为空预器4之后、调温增效装置降温段5之前，所述静电除尘器6与脱硫塔8之间设有增压风机7。
燃煤烟气从锅炉1出来后依次经过SCR脱硝装置2、空预器4、碱性吸收剂喷射装置3、调温增效装置的降温段5、静电除尘器6、增压风机7、脱硫塔8、湿式静电除尘器9、调温增效装置的升温段10，最后由烟囱11排空。
实施例4
一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，以碱性喷射装置设置在SCR脱硝装置后为例，包括下述步骤：
(1)燃煤烟气从锅炉出来后，首先经过SCR脱硝装置，设置三层低SO2/SO3转化率的催化剂，SO2/SO3转化率小于0.8％，降低当烟气通过SCR装置时，烟气中SO2向SO3的转化，抑制SO3的生成；
(2)燃煤烟气经过SCR脱硝装置后进入碱性吸收剂喷射装置，向烟道内喷射碱性吸收剂，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，SO3的脱除效率在90％以上；
(3)燃煤烟气经过空预器后进入调温增效装置的降温段，调温增效装置的降温段使进入静电除尘器的烟气温度控制在烟气的酸露点以下，使得烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，被静电除尘器捕捉后脱除；
(4)燃煤烟气经过静电除尘器后进入脱硫塔，喷淋浆液的降温作用，使烟气中的SO3凝并长大，对脱硫塔的喷淋层及除雾器进行优化设计，提高吸收塔浆液对烟气中SO3的脱除，进一步降低烟气中的SO3；
(5)燃煤烟气经过脱硫塔后，烟气中的SO3主要以H2SO4微液滴的形式存在，其平均颗粒的直径在0.4μm以下，属于亚微米范畴，湿式静电除尘器对亚微米颗粒有很高的捕获率，可有效提高烟气中SO3的脱除效率，实现SO3的浓度小于5mg/Nm3；
(6)烟气经湿式静电除尘器后，进入调温增效装置的升温段，将烟气温度升高到85℃左右，最后经烟囱排空；
(7)烟气中的SO3经各污染物控制装备梯级深度脱除后，使SO3的排放浓度控制在5mg/Nm3以下。
实施例5
一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，以碱性喷射装置设置在设空预器后为例，包括下述步骤：
(1)燃煤烟气从锅炉出来后，首先经过SCR脱硝装置，设置三层低SO2/SO3转化率的催化剂，SO2/SO3转化率小于0.8％，降低当烟气通过SCR装置时，烟气中SO2向SO3的转化，抑制SO3的生成；
(2)燃煤烟气经过SCR脱硝装置后经过空预器后进入碱性吸收剂喷射装置，向烟道内喷射碱性吸收剂，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，SO3的脱除效率在95％以上；碱性吸收喷射装置设置在空预器后，是减少烟气中SO3总量的最佳位置；
(3)燃煤烟气进入调温增效装置的降温段，调温增效装置的降温段使进入静电除尘器的烟气温度控制在烟气的酸露点以下，使得烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，被静电除尘器捕捉后脱除；
(4)燃煤烟气经过静电除尘器后进入脱硫塔，喷淋浆液的降温作用，使烟气中的SO3凝并长大，对脱硫塔的喷淋层及除雾器进行优化设计，提高吸收塔浆液对烟气中SO3的脱除，进一步降低烟气中的SO3；
(5)燃煤烟气经过脱硫塔后，烟气中的SO3主要以H2SO4微液滴的形式存在，其平均颗粒的直径在0.4μm以下，属于亚微米范畴，湿式静电除尘器对亚微米颗粒有很高的捕获率，可有效提高烟气中SO3的脱除效率，实现SO3的浓度小于3mg/Nm3；
(6)烟气经湿式静电除尘器后，进入调温增效装置的升温段，将烟气温度升高到85℃左右，最后经烟囱排空；
(7)烟气中的SO3经各污染物控制装备梯级深度脱除后，使SO3的排放浓度控制在3mg/Nm3以下。

Claims (9)

1.一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，其特征在于：所述***包括SCR脱硝装置、碱性吸收剂喷射装置、空预器、调温增效装置、静电除尘器、脱硫塔和湿式静电除尘器，所述调温增效装置包括降温段和升温段，所述SCR脱硝装置、空预器、调温增效装置降温段、静电除尘器、脱硫塔、湿式静电除尘器、调温增效装置升温段沿烟气脱除方向顺次设置；所述碱性吸收剂喷射装置设置的位置为SCR脱硝装置之前，SCR脱硝装置之后、空预器之前，或空预器之后、调温增效装置降温段之前。
2.根据权利要求1所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，其特征在于：所述SCR脱硝装置中设置有三层催化剂。
3.根据权利要求1所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除***，其特征在于：所述静电除尘器与脱硫塔之间设有增压风机。
4.一种燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，其特征在于：燃煤烟气从锅炉出来后依次经过SCR脱硝装置、空预器、调温增效装置的降温段、静电除尘器、增压风机、脱硫塔、湿式静电除尘器、调温增效装置的升温段，最后由烟囱排空。
5.根据权利要求4所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，其特征在于：SCR脱硝装置之前还设有碱性吸收剂喷射装置，燃煤烟气在进入SCR脱硝装置之前先经过碱性吸收剂喷射装置进行处理。
6.根据权利要求4所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，其特征在于：SCR脱硝装置之后、空预器之前的位置还设有碱性吸收剂喷射装置，燃煤烟气在经过SCR脱硝装置处理之后，经碱性吸收剂喷射装置处理后进入空预器。
7.根据权利要求4所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，其特征在于：空预器之后、调温增效装置降温段之前的位置还设有碱性吸收剂喷射装置，燃煤烟气在经过空预器处理之后，经碱性吸收剂喷射装置处理后进入调温增效装置降温段。
8.根据权利要求5～7中任一种所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，其特征在于：碱性吸收剂喷射装置中采用的碱性吸收剂为氢氧化镁、氢氧化钙、硫酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钙中的任一种。
9.根据权利要求4所述的燃煤烟气SO3梯级深度脱除方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)燃煤烟气从锅炉出来后，首先经过SCR脱硝装置，SO2/SO3转化率小于0.8％；
(2)燃煤烟气经过SCR脱硝装置后进入碱性吸收剂喷射装置，向烟道内喷射碱性吸收剂，碱性吸收剂与烟气中的SO3反应，SO3的脱除效率在90％以上；
(3)燃煤烟气经过空预器后进入调温增效装置的降温段，调温增效装置的降温段使进入静电除尘器的烟气温度控制在烟气的酸露点以下，使得烟气中的SO3冷凝成硫酸雾并吸附在粉尘表面，被静电除尘器捕捉后脱除；
(4)燃煤烟气经过静电除尘器后进入脱硫塔，喷淋浆液的降温作用，使烟气中的SO3凝并长大，对脱硫塔的喷淋层及除雾器进行优化设计，提高吸收塔浆液对烟气中SO3的脱除，进一步降低烟气中的SO3；
(5)燃煤烟气经过脱硫塔后，通过湿式静电除尘器的捕获，实现SO3的浓度小于5mg/Nm3；
(6)烟气经湿式静电除尘器后，进入调温增效装置的升温段，将烟气温度升高到85℃，最后经烟囱排空；
(7)烟气中的SO3经各污染物控制装备梯级深度脱除后，使SO3的排放浓度控制在5mg/Nm3以下。
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