CN109847575A - 一种喷氨脱除烟气so3的系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷氨脱除烟气SO3的系统及其工作方法，属于工业废气净化环保及能源领域。本发明是通过在除尘器前喷射氨气，与烟气中的SO3发生反应生成固态硫酸铵颗粒，进而在除尘器中被脱除，实现脱除烟气中SO3的目的。含氨飞灰通过脱硫废水拌湿后固化SO3，进而在氨气再生器中利用烟气余热实现氨气再生，从而实现氨气的循环利用。系统能够循环高效利用吸收剂，实现烟气中SO3的高效脱除，同时提高除尘器性能，协同处理脱硫废水，并且无二次废物产生，对粉煤灰利用也无不利影响，具有以废治废、节能降耗等优点，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于工业废气净化环保及能源领域，具体涉及一种喷氨脱除烟气SO3的系统及其工作方法。
背景技术
我国以煤为主的能源结构在相当长时间内不会改变，因此，控制燃煤烟气污染物排放是我国治理大气污染的一项重要工作。在当前燃煤电厂全面推进超低排放的形势下，SO3污染的问题也日益受到重视。目前进入工业应用的烟气SO3脱除技术包括碱性吸收剂喷射、低温电除尘器、湿式电除尘器等，其中碱性吸收剂喷射技术由于初投资低、脱除效率高、应用范围广等优点，被广泛认为是烟气SO3脱除技术的重要发展方向，可供选用的碱性吸收剂包括钙基、钠基、镁基、氨基等。
如式（1）所示，实验研究表明通过在除尘器前烟道内喷射过量氨气生成硫酸铵，进而在除尘器中被收集，能够有效脱除烟气中SO3，且氨气有调节飞灰比电阻的作用，能够提高除尘器的除尘性能。
2NH3(g)+H2O(g)+SO3(g)→(NH4)2SO4(s) （1）
但由于过量的氨气被飞灰所吸附，会导致飞灰的综合利用受到影响。
进一步研究结果表明，通过干灰拌湿，飞灰中所含碱金属氧化物以及硫酸铵会溶于水，发生下列反应（碱金属以钙为例），从而固化SO3：
(NH4)2SO4(aq)→2NH4 + (aq)+SO4 2- (aq) （2）
CaO(s)+H2O(aq)→Ca2+ (aq)+2OH- (aq) （3）
Ca2+ (aq)+SO4 2- (aq)→CaSO4(s) （4）
然后通过加热湿灰，能够将氨气再生，化学反应式如下：
NH4 + (aq)+OH- (aq)→NH3(g)+H2O(g) （5）
通过上述方式，能够循环高效利用吸收剂，实现烟气中SO3的高效脱除，同时提高除尘器性能，并且无二次废物产生，对粉煤灰利用也无不利影响，可达到以废治废、减少物耗的效果，对降低污染物处理成本、保护环境具有重要意义。
与本发明相关的专利，如CN 104857841 A——《一种脱除烟气中三氧化硫的装置和方法》，是通过在SCR脱硝反应器前的烟道内喷入强碱性吸收剂，实现脱除烟气中SO3的目的。但此方法存在高SO3脱除效率要求下吸收剂耗量较大，相应运行成本较高，过量吸收剂容易造成SCR催化剂碱中毒、影响粉尘比电阻等问题。
再如CN 103055684 B——《利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺》，是在SCR 反应器尾部与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SO3进行吸收脱除，但仍然存在吸收剂成本难以控制的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种喷氨脱除烟气SO3的系统及其工作方法，来实现烟气中SO3的高效脱除。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种喷氨脱除烟气SO3的系统，其特征在于，包括锅炉、省煤器、SCR脱硝反应器、空预器、氨气再生器、除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置、烟囱、旁路烟道、烟道挡板、氨气喷射装置、灰库、氨气发生器和干灰拌湿器；所述锅炉、省煤器、SCR脱硝反应器、空预器、氨气再生器、除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置和烟囱依次连通，所述空预器设置有旁路烟道，所述旁路烟道内设置有烟道挡板，所述氨气喷射装置设置在氨气再生器与除尘器之间，且氨气发生器和氨气再生器均与氨气喷射装置连通，所述干灰拌湿器设置在除尘器的底部，且干灰拌湿器与除尘器连通，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置与干灰拌湿器连通，所述干灰拌湿器与氨气再生器连通，所述氨气再生器与灰库连通。
喷氨脱除烟气SO3的系统的工作方法如下：烟气从锅炉排出后，依次逐级经过省煤器、SCR脱硝反应器、空预器、氨气再生器、除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置后，最终进入烟囱排放；烟气经过氨气再生器与除尘器之前烟道内设置的氨气喷射装置时，通过氨气喷射装置喷射的氨气与烟气中的SO3发生反应生成固态硫酸铵颗粒，进而在除尘器中被脱除，实现脱除烟气中SO3的目的；除尘器收集的干灰先进入干灰拌湿器，与石灰石-石膏湿法脱硫装置排出的湿法脱硫废水混合进行干灰拌湿并固化SO3，然后将湿灰输送至氨气再生器，在烟气余热作用下再生氨气并进入氨气喷射装置，之后将干灰输送至灰库；通过旁路烟道的高温烟气来调节氨气再生器前烟气温度。
氨气再生器采用管式换热结构，湿灰由上而下通过管内，烟气通过管外，并将热量传递至管内，实现氨气的再生。
喷射氨气为来至氨气发生器及氨气再生器的混合氨气，氨气发生器可采用液氨、尿素或氨水作为氨气来源，氨气来源可以与SCR脱硝反应器共用。
当氨气再生器前烟气温度不能满足系统运行要求时，通过打开旁路烟道内的烟道挡板引高温烟气至空预器后，从而提高氨气再生烟温。
在系统运行过程中，控制喷入烟道内的氨气与烟气中SO3的摩尔比大于2；通过定期采样分析燃煤硫分、灰分与飞灰氨含量，以及在线监控除尘器的入口烟气量、氨气再生器的出口气体流量、氨气发生器的出口气体流量以及除尘器的出口氨浓度，来控制系统SO3脱除效率及SO3排放浓度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明能够循环高效利用吸收剂，实现烟气中SO3的高效脱除，同时提高除尘器性能，协同处理脱硫废水，并且无二次废物产生，对粉煤灰利用也无不利影响，具有以废治废、节能降耗等优点，应用前景广泛。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：锅炉1、省煤器2、SCR脱硝反应器3、空预器4、氨气再生器5、除尘器6、石灰石-石膏湿法脱硫装置7、烟囱8、旁路烟道9、烟道挡板10、氨气喷射装置11、灰库12、氨气发生器13、干灰拌湿器14。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，一种喷氨脱除烟气SO3的系统，包括锅炉1、省煤器2、SCR脱硝反应器3、空预器4、氨气再生器5、除尘器6、石灰石-石膏湿法脱硫装置7、烟囱8、旁路烟道9、烟道挡板10、氨气喷射装置11、灰库12、氨气发生器13和干灰拌湿器14；所述锅炉1、省煤器2、SCR脱硝反应器3、空预器4、氨气再生器5、除尘器6、石灰石-石膏湿法脱硫装置7和烟囱8依次连通，所述空预器4设置有旁路烟道9，所述旁路烟道9内设置有烟道挡板10，所述氨气喷射装置11设置在氨气再生器5与除尘器6之间，且氨气发生器13和氨气再生器5均与氨气喷射装置11连通，所述干灰拌湿器14设置在除尘器6的底部，且干灰拌湿器14与除尘器6连通，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置7与干灰拌湿器14连通，所述干灰拌湿器14与氨气再生器5连通，所述氨气再生器5与灰库12连通。
喷氨脱除烟气SO3的系统的工作方法如下：烟气从锅炉1排出后，依次逐级经过省煤器2、SCR脱硝反应器3、空预器4、氨气再生器5、除尘器6、石灰石-石膏湿法脱硫装置7后，最终进入烟囱8排放；烟气经过氨气再生器5与除尘器6之前烟道内设置的氨气喷射装置11时，通过氨气喷射装置11喷射的氨气与烟气中的SO3发生反应生成固态硫酸铵颗粒，进而在除尘器6中被脱除，实现脱除烟气中SO3的目的；除尘器6收集的干灰先进入干灰拌湿器14，与石灰石-石膏湿法脱硫装置7排出的湿法脱硫废水混合进行干灰拌湿并固化SO3，然后将湿灰输送至氨气再生器5，在烟气余热作用下再生氨气并进入氨气喷射装置11，之后将干灰输送至灰库12；通过旁路烟道9的高温烟气来调节氨气再生器5前烟气温度。
氨气再生器5采用管式换热结构，湿灰由上而下通过管内，烟气通过管外，并将热量传递至管内，实现氨气的再生。
喷射氨气为来至氨气发生器13及氨气再生器5的混合氨气，氨气发生器13可采用液氨、尿素或氨水作为氨气来源，氨气来源可以与SCR脱硝反应器3共用。
当氨气再生器5前烟气温度不能满足系统运行要求时，可通过打开旁路烟道9内的烟道挡板10引高温烟气至空预器4后，从而提高氨气再生烟温。
在系统运行过程中，控制喷入烟道内的氨气与烟气中SO3的摩尔比大于2；通过定期采样分析燃煤硫分、灰分与飞灰氨含量，以及在线监控除尘器6的入口烟气量、氨气再生器5的出口气体流量、氨气发生器13的出口气体流量以及除尘器6的出口氨浓度，来控制系统SO3脱除效率及SO3排放浓度。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种喷氨脱除烟气SO3的系统，其特征在于，包括锅炉、省煤器、SCR脱硝反应器、空预器、氨气再生器、除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置、烟囱、旁路烟道、烟道挡板、氨气喷射装置、灰库、氨气发生器和干灰拌湿器；所述锅炉、省煤器、SCR脱硝反应器、空预器、氨气再生器、除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置和烟囱依次连通，所述空预器设置有旁路烟道，所述旁路烟道内设置有烟道挡板，所述氨气喷射装置设置在氨气再生器与除尘器之间，且氨气发生器和氨气再生器均与氨气喷射装置连通，所述干灰拌湿器设置在除尘器的底部，且干灰拌湿器与除尘器连通，所述石灰石-石膏湿法脱硫装置与干灰拌湿器连通，所述干灰拌湿器与氨气再生器连通，所述氨气再生器与灰库连通。
2.一种如权利要求1所述的喷氨脱除烟气SO3的系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：烟气从锅炉排出后，依次逐级经过省煤器、SCR脱硝反应器、空预器、氨气再生器、除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置后，最终进入烟囱排放；烟气经过氨气再生器与除尘器之前烟道内设置的氨气喷射装置时，通过氨气喷射装置喷射的氨气与烟气中的SO3发生反应生成固态硫酸铵颗粒，进而在除尘器中被脱除，实现脱除烟气中SO3的目的；除尘器收集的干灰先进入干灰拌湿器，与石灰石-石膏湿法脱硫装置排出的湿法脱硫废水混合进行干灰拌湿并固化SO3，然后将湿灰输送至氨气再生器，在烟气余热作用下再生氨气并进入氨气喷射装置，之后将干灰输送至灰库；通过旁路烟道的高温烟气来调节氨气再生器前烟气温度。
3.根据权利要求2所述的喷氨脱除烟气SO3的系统的工作方法，其特征在于，氨气再生器采用管式换热结构，湿灰由上而下通过管内，烟气通过管外，并将热量传递至管内，实现氨气的再生。
4.根据权利要求2所述的喷氨脱除烟气SO3的系统的工作方法，其特征在于，当氨气再生器前烟气温度不能满足系统运行要求时，通过打开旁路烟道内的烟道挡板引高温烟气至空预器后，从而提高氨气再生烟温。
5.根据权利要求2所述的喷氨脱除烟气SO3的系统的工作方法，其特征在于，在系统运行过程中，控制喷入烟道内的氨气与烟气中SO3的摩尔比大于2；通过定期采样分析燃煤硫分、灰分与飞灰氨含量，以及在线监控除尘器的入口烟气量、氨气再生器的出口气体流量、氨气发生器的出口气体流量以及除尘器的出口氨浓度，来控制系统SO3脱除效率及SO3排放浓度。
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