一种燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置及方法

技术领域

本发明属于工业烟气环保领域，具体涉及一种燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置及方法。

背景技术

燃煤电厂烟气中的颗粒物分为可过滤颗粒物(Filterable particulate Matter，FPM)和可凝结颗粒物(Condensable particulate Matter，CPM)，标准《固定污染源排气中的颗粒物的测定与气态气态污染物采样方法》(GB-T 16157-1996)对“颗粒物”给出了明确定义：颗粒物是指燃料和其他物质在燃烧、合成、分解以及各种物料在机械处理中所产生的的悬浮物排放气体中的固体和液体颗粒物质，此定义的“颗粒物”可通过各种形式的过滤系统从而计算出其质量浓度，因此这部分“颗粒物”为可过滤颗粒物。对于可凝结颗粒物，美国环保署EPA的定义是固定污染源排气中在采样位置为气态、离开烟道后在环境状况下降温数秒内凝结为液态或固态的一类颗粒物。

经研究，燃煤电厂烟气可凝结颗粒物80％以上为三氧化硫，因此现阶段控制可凝结颗粒物的方式主要为控制烟气中三氧化硫。燃煤电厂对SO

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置及方法，该测试装置能够简洁、高效、准确地实现燃煤烟气中SO

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置，包括工艺水系统、稀释水泵、吸收剂溶液供给系统、吸收剂喷射泵、压缩空气源、喷射器和SCR发反应器，稀释水泵的入口与工艺水系统连接，吸收剂喷射泵的入口与吸收剂溶液供给系统连接，喷射器设置于SCR发反应器的出口，喷射器的喷射方向与SCR发反应器出口的烟气流动方向相同；

稀释水泵的出口连接有第一管路，吸收剂喷射泵的出口连接有第二管路，第一管路和第二管路的出口连接，第一管路和第二管路的连接点通过第三管路与喷射器的进液口连接，所述第一管路和第二管路上分别设有稀释水压力控制阀和吸收剂溶液压力控制阀，压缩空气源与喷射器的进气口连接。

优选的，喷射器与SCR发反应器下游的空预器之间的距离不小于SCR发反应器出口的烟气流动1秒的距离。

优选的，所述工艺水系统包括工艺水箱，稀释水泵的入口与工艺水箱连通，稀释水泵的出口连接有第一旁路管路，第一旁路管路与工艺水箱连通。

优选的，吸收剂溶液供给系统包括吸收剂溶液存料罐，吸收剂喷射泵的入口与吸收剂溶液存料罐连通，吸收剂喷射泵的出口连接有第二旁路管路，第二旁路管路与吸收剂溶液存料罐连通。

优选的，吸收剂溶液供给系统还包括吸收剂料仓以及工艺水泵，吸收剂料仓4通过输料器与吸收剂溶液存料罐的顶部连接，工艺水泵的入口与工艺水系统连接，工艺水泵的出口与吸收剂溶液存料罐连通，吸收剂溶液存料罐内设有搅拌装置。

优选的，所述第一管路上设有水过滤器，所述第三管路上设有复试过滤器，压缩空气源与喷射器进气口连接的管路上设有空气过滤器。

优选的，本发明燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置还包括吸收剂浓度监测装置以及控制单元，吸收剂浓度监测装置设置于第三管路上、用于检测第三管路内吸收剂的浓度；

稀释水压力控制阀、吸收剂溶液压力控制阀、吸收剂浓度监测装置以及SCR发反应器的NOx检测装置、SO

控制单元用于根据NOx检测装置和SO

本发明还提供了一种燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除方法，该方法通过本发明如上项所述的燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置进行，包括如下过程：

开启稀释水泵和吸收剂喷射泵，调节稀释水压力控制阀和吸收剂溶液压力控制阀的开度，利用稀释水将吸收剂稀释至目标浓度并押送至喷射器，喷射器利用压缩空气将吸收剂雾化喷入SCR发反应器出口的烟道内，在烟道内，雾化的吸收剂液滴对烟气中的三氧化硫进行吸收。

优选的，所述吸收剂采用可溶性盐的水溶液，包括钠基吸收剂水溶液、钙基吸收剂水溶液或镁基吸收剂水溶液。

优选的，吸收剂的雾化液滴经烟气加热后形成颗粒粒径不大于10μm的液滴。

本发明具有以下有益效果：

本发明能够将浓度较高的吸收剂通过稀释水在线稀释为目标浓度的吸收剂，然后利用压缩空气和喷射器将吸收剂雾化，通过雾化的吸收剂对SCR发反应器出口的烟气中的三氧化硫进行吸收，本发明采用溶液状态的吸收剂，而非浆液或者固体状态，不用担心堵塞喷射系统，同时溶液喷射形成的空气雾化颗粒比粉状固体颗粒粒径小，提高了比表面积，在烟道内分散性更好，接触SO

附图说明

图1为本发明燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置的结构示意图。

图2(a)为本发明实施例中烟道中喷射器布置图。

图2(b)为图2(a)的左视图。

其中，1为工艺水箱、2为稀释水泵、3为工艺水泵、4为吸收剂料仓、5为吸收剂溶液存料罐、6为吸收剂喷射泵、7为吸收剂溶液压力控制阀、8为稀释水压力控制阀、9为空气过滤器、10为复试过滤器、11为喷射器、12为喷射烟道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参照图1，本发明燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置，包括工艺水箱1、稀释水泵2、工艺水泵3、吸收剂料仓4、吸收剂溶液存料罐5、吸收剂喷射泵6、压缩空气源、喷射器11、SCR发反应器和控制单元、吸收剂浓度监测装置，稀释水泵2的入口与工艺水箱1的底部连接，吸收剂喷射泵6的入口与吸收剂溶液存料罐5的底部连接，喷射器11设置于SCR发反应器的出口，喷射器11的喷射方向与SCR发反应器出口的烟气流动方向相同；

稀释水泵2的出口连接有第一管路，吸收剂喷射泵6的出口连接有第二管路，第一管路和第二管路的出口连接，第一管路和第二管路的连接点通过第三管路与喷射器11的进液口连接，第一管路和第二管路上分别设有稀释水压力控制阀8和吸收剂溶液压力控制阀7，压缩空气源与喷射器11的进气口连接。稀释水泵2的出口连接有第一旁路管路，第一旁路管路与工艺水箱1连通，当稀释水压力控制阀8调节开度时，第一旁路管路能够将第一管路中的工艺水导回至工艺水箱1，保证稀释水泵2工作的稳定性；吸收剂喷射泵6的出口连接有第二旁路管路，第二旁路管路与吸收剂溶液存料罐5连通，当吸收剂溶液压力控制阀7调节开度时，第二旁路管能够将第二管路中的吸收剂溶液导回至吸收剂溶液存料罐5，保证吸收剂喷射泵6工作的稳定性。第三管路的主要作用是使浓度较高的吸收剂溶液与稀释水具有足够的接触时间和距离来混合均匀。

第一管路上设有水过滤器，以过滤掉水中的杂质颗粒，防止堵塞喷射器11的喷口，所述第三管路上设有复试过滤器10，复试过滤器10能够保证溶液中没有杂质堵塞喷射器，压缩空气源与喷射器11进气口连接的管路上设有空气过滤器9。

吸收剂料仓4通过输料器与的顶部连接，工艺水泵3的入口与工艺水箱1底部连接，工艺水泵3的出口与吸收剂溶液存料罐5连通，吸收剂溶液存料罐5内设有搅拌装置。吸收剂溶液存料罐5内的吸收剂浓度较高，这样能够减小吸收剂溶液的体积，减小了设备占地，本发明通过稀释水与较高浓度的稀释剂溶液现配的方式，大大节约的设备用地。

喷射器11与SCR发反应器下游的空预器之间的距离不小于SCR发反应器出口的烟气流动1秒的距离，这样能够保证雾化的吸收剂溶液与烟气之间具有足够的接触时间和距离，使得烟气中的三氧化硫被充分吸收。

吸收剂浓度监测装置设置于第三管路上，用于检测第三管路内吸收剂的浓度；

稀释水压力控制阀8、吸收剂溶液压力控制阀7、吸收剂浓度监测装置以及SCR发反应器的NOx检测装置、SO

如图2(a)和图2(b)所示，喷射组件需根据不同喷射烟道确定喷射管件的布置，在保证烟道截面覆盖率的情况下配置喷射器数量，以及选择喷射器类型，包括空气雾化喷枪及相关管路，喷射器均采用多喷嘴长喷枪，由烟道长边插入、两侧对称布置，合理分布间隔及喷嘴。

本发明燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置的工作方法包括如下过程：

开启稀释水泵2和吸收剂喷射泵6，调节稀释水压力控制阀8和吸收剂溶液压力控制阀7的开度，利用稀释水将吸收剂稀释至目标浓度并押送至喷射器11，喷射器11利用压缩空气将吸收剂雾化喷入SCR发反应器出口的烟道内，在烟道内，雾化的吸收剂液滴对烟气中的三氧化硫进行吸收；

在喷射器11喷射过程中，控制单元根据NOx检测装置和SO

本发明燃煤电厂可凝结颗粒物高效脱除装置在使用时，需将工艺水箱1注满水，满足全厂6天的系统用量，吸收剂料仓4注满吸收剂，满足全厂6天的系统用量，吸收剂通过料斗车运输后气力输送到吸收剂料仓4储存，打开工艺水泵3，将工艺水箱1中的工艺水泵入吸收剂溶液储料罐5，再将吸收剂料仓4中的干粉吸收剂通过气力输送进入吸收剂储料罐5，同时打开吸收剂储料罐5的搅拌器，保证吸收剂充分溶解，得到吸收剂浓溶液。

控制单元根据来自于SCR系统、NOx和SO

根据反馈控制自动调节吸收剂溶液控制阀7和稀释水压力控制阀8后得到需喷射进入烟道的吸收剂溶液流量，吸收剂溶液最后通过喷射器11均匀分配进入各喷嘴，同时打开压缩空气阀门，压缩空气经过气体过滤器9后与吸收剂溶液通过喷嘴将吸收剂喷入烟道12，达到空气雾化的效果，使吸收反应更加均匀，在烟道12中进行以下反应后，达到脱除SO

本发明中吸收剂可采用钠基、钙基和镁基吸收剂，以碳酸钠为例，吸收反应如下：

Na

如果反应剂喷射量不足，生成的硫酸钠会与SO

Na

本发明喷射点布置在SCR发反应器出口，一般的，在喷射点和空预器之间要有最小1s的停留时间，以保证理想的SO

该方法在一定的化学计量比的情况下，可获得非常高的SO

碳酸钠溶液配置浓度为25％-30％wt，采用软化去离子水进行稀释。喷射采用多支喷枪，每支喷枪上安装多个喷嘴。

液态吸收剂以喷射的方式进入烟道，雾化成小液滴，在高温烟气中蒸发后形成极小的吸收剂颗粒，颗粒粒径1至10μm。

压缩空气可以是厂用工业压缩空气，也可配备空压机。

工艺水箱、吸收剂溶液存料罐需满足全厂6天的系统用量(25％wt溶液浓度)，储罐及相关管路均采用不锈钢材质。

本发明通过压力控制阀(包括吸收剂溶液压力控制阀7和稀释水压力控制阀8)与PLC控制器结合，为复杂的应用情况提供所需的高水平的控制，喷射计量分配模块连接并响应来自于SCR系统、NOx和SO