CN1039789C - 处理燃煤锅炉废气的方法 - Google Patents
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Abstract
一种处理燃煤锅炉废气的方法，包括如下步骤：在密封型气-气加热器的热回收部分借助于该热回收部分和设在脱硫装置下游的再加热部分之间的加热媒介进行热交换，将来自燃煤锅炉的空气预热器下游的废气冷却到温度80℃-110℃之间；由一种干式静电除尘器将灰尘密度降到100mg/m3N或更低；以及将废气引入脱硫装置，从而减少氧化硫(SOx)的含量，将灰尘密度减至10mg/m3N或更低。
Description
本发明涉及一种清除燃煤锅炉废气中灰尘及氧化硫(SOx)处理方法。
图4和图5为常规清除燃煤锅炉废气中灰尘和氧化硫(SOx)的系统框图。
参照图4，一个系统包括一个燃煤锅炉1。锅炉的废气温度在一个空气预热器2内降至120°-160°。在一个干式静电除尘器4内将灰尘从废气中清除出来，直至其密度降至100mg/m3 N左右或略高一些。热回收在一个再生型气—气加热器7内进行。之后，废气的温度在一个湿式脱硫装置6的冷却/除尘部分6a内降低至其饱和温度，并且进一步清除废气中的灰尘。氧化硫的浓度亦在吸收氧化硫部分6b内降低。最后，废气在气—气加热器7内被再加热，然后送至烟囱。
这种先有技术系统具有下列问题：
(1)如图6所示，在干式静电除尘器内的废气温度较高，并且由于燃烧某些煤而产生的灰尘的电阻率可达1011Ω-cm以上。当灰尘的电阻率超过1011Ω-cm时，在静电除尘器内会产生反向电离。这会严重降低静电除尘器按所需速度收集灰尘。
(2)如果在静电除尘器出口处的灰尘密度降至100mg/m3 N或者更低，那么，当废气由气—气加热器冷却时，三氧化硫被雾化。被雾化的三氧化硫然后就沉淀在气—气加热器上，从而导致对它的腐蚀。因此，有必要将灰尘的密度提高到100mg/m3 N以上，从而中和三氧化硫。结果是在脱硫装置6出口处的尘埃密度大约为20mg/m3N。在气—气加热器7中会发生气体泄漏(大约10％)。因此，在烟囱进口处的灰尘的密度仅仅降至30mg/m3N。
(3)脱硫运用石灰(石灰石)-石膏方法。当使用收集的石膏时，其中混杂的灰尘降低石膏的质量。为了使石膏保持在一个预定的纯度，脱硫装置必须是所谓的双塔型，它包括一个冷却/除尘部分6a和一个吸收部分6b。这导致所需空间以及生产成本的增加。
参照图5，它显示一个适于将灰尘浓度降低至，如，10mg/m3N的系统，该系统包括一个密封型气一气加热器，其中热交换通过一个加热煤介进行。该系统与图4所示的系统不同，不同点在于热回收部分3a与加热器部分3b分离，并且一个湿式静电除尘器8位于净化器6的下游。然而，该系统也存在上述问题(1)-(3)。该系统更为严重的一个问题是湿式静电除尘器8占用更大的空间并且导致系统生产成本的增加。
因此，本发明的一个目的是提供一个处理废气的方法，它能够解决上述现有技术中所遇到的问题并能满足以下要求：
(1)一个干式静电除尘器能够保证无论使用什么类型的煤都能保持其高性能，并且坚实耐用。
(2)位于干式静电除尘器下游的所有装置，如果在干式静电除尘器出口处的灰尘密度大约低于100mg/m3N时，不应受到不利影响。
(3)在脱硫装置入口处的灰尘密度可以降低至足以使石膏质量保持在一个预定的水平，即使在单塔型脱硫装置中，灰尘混入收集的石膏中，其中气体冷却/除尘部分和吸收部分构成一个整体。
(4)在烟囱入口处的灰尘密度可以降低至10mg/m3N以下因而不需要湿式静电除尘器。
为了达到上述目的，本发明提供一种在锅炉中处理废气的方法，包括如下步骤：
在密封型气-气加热器的热回收部分借助于该热回收部分和设在脱硫装置下游的再加热部分之间的加热媒介进行热交换，将来自燃煤锅炉的空气预热器下游的废气冷却到温度80℃-110℃之间；由一种干式静电除尘器将灰尘密度降到100mg/m3N或更低；以及将废气引入脱硫装置，从而减少氧化硫(SOx)的含量，将灰尘密度减至10mg/m3N或更低。
根据本发明，还提供一种处理锅炉废气的系统，它包括一个燃煤锅炉的气体通路，其中，空气加热器、热回收装置、干式静电除尘器、以及脱硫装置按此顺序设置，干式静电除尘器包括一个分割为多个平行通道的气体通道，在上述平行通道内分别设置调节挡板，并且可以阻止气体从此通过。
在本发明中，热回收装置在干式静电除尘器上游，从而将在静电除尘器入口处的废气温度降至80°-110°。这导致了灰尘电阻率的相应减小，从而防止静电除尘器中的反向电离并且改善干式静电除尘器的性能。根据这样的设置，假如静电除尘器中的灰尘的密度降至100mg/m3N时，热回收装置也不会因三氧化硫而受到腐蚀，因为热回收装置不是位于干式静电除尘器的下游。由于干式静电除尘器能够大幅度降低灰尘的密度，脱硫装置便不需要一个冷却/除尘部分，并且可以是单塔型。同时，一个湿式静电除尘器亦不需要。
另外，在本发明中，通过连续关闭位于干式静电除尘器中的多个平行通道以及不带电锤击，可以大大降低尘埃的弥散，从而改进静电除尘器的性能。
当连同附图，参照对较佳实施例的下列描述，可以对本发明有一个更好的理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例所做的一个系统的框图；
图2是包含在图1系统中干式静电除尘器的垂直示意图；
图3是表示废气流率对气休比率的曲线；
图4和图5是在燃煤锅炉中处理废气的常规系统的框图；
图6是表示废气的温度对灰尘的电阻率的曲线；
图7是表示试验结果的曲线，即：废气的温度和在干式静电除尘器中灰尘收集率的关系：
图8一条曲线，表示在不带电锤击之后时间对干式静电除尘器出口处的灰尘密度的关系。
图9表示在静电除尘器中废气流速对在于式静电除尘器出口处灰尘密度的曲线；
图10是分别表示本发明的系统和现有技术的系统中脱硫过程的灰尘收集特性的曲线。
图1是根据本发明的一个实施例的一个系统的框图，图2是表示干式静电除尘器的一个垂直示意图，图3表示在图2所示的静电除尘器控制下废气流率的曲线；
现在参见图1，它示出了一个包括一个燃煤炉1的系统，来自炉1的废气包括氧化硫(SOx)和灰尘。废气的温度是一个空气预热器2中被降到120°-160°，一个气—气加热器3a为密封型并且使用一种加热媒介。气—气加热器3a包括一个热回收部分3a，在这里废气的温度进一步降到80°～110°。在干式静电除尘器4中灰尘的密度降为100mg/m3N。在脱硫装置5中进一步从废气中去除灰尘。脱硫装置5为单塔式并且采用石灰—石膏方法并且上述装置5将氧化硫(SOx)的密度降到一个预定的值。然后，被冷却到饱和温度的废气在密封式气—气加热器的再热部分3b中再加热，并且送到一个烟囱。
一个位于炉1和空气加热器2之间的脱氮装置或一个气扇(空吸扇或压力扇)以及气—气加热器的加热媒介管都未示于图1。
在所述的实施例中，气—气加热器的热回收部分3a位于干式静电除尘器4的上游，从而和常规系统中废气温度为120-160相比较，废气温度降到80°-110°。这样，不管煤的种类，灰尘的电阻率均可降为1011Ω-cm，而不产生反电离。这就提供了一个改进的干式静电除尘器的充电状况，并且保证了其高性能。因此，干式静电除尘器可以做得紧凑。
此外，在所描述的实施例中，在气—气加热器的热回收部分3a的入口处灰尘密度和空气预热器2出口处的灰尘密度相同(通常为10-20g/m3N)并且由于SO3的出现，足以完全防止前者的腐蚀。气—气加热器为封密型，因此灰尘在烟囱的入口处不会泄漏。
另外，在干式静电除尘器4的出口处的灰尘密度被有效地降至100mg/m3N以下，因此，当使用单塔式脱硫装置时，收集的石膏的纯度可以保持在预定值。在脱硫装置的出口处的灰尘密度通过干式静电除尘器降到预定值以下。这就不需要湿式静电除尘器。
下面将参考由发明人所做的实验结果，连同本系统所适用的实验装置，以及改进的系统。测量燃烧几种煤所产生的灰尘的电阻率。图6表示三种典型煤的测量结果。在现有技术的系统中灰尘的电阻率为1011Ω-cm或更高。在本发明中，废气的温度降至90°-100°以保证灰尘的电阻率低于1011Ω-cm。其结果，干式静电除尘器不再产生反向电离。这保证恒定充电。
图7是一个曲线，表示废气的温度对由干式静电除尘器收集灰尘比率。由于前面所述的充电状况的改进灰尘被有效地吸引到静电除尘器的收集部件上，如图7上的线A所示。废气在110的温度或更低时饱和，然而，由于敲打等，灰尘再次弥散，这就导致从静电除尘器中释放的灰尘迅速增加。实际上，如图7中的线B所示。灰尘收集率减小。由收集部件弥散开的灰尘如图7中的阴影区所示。
为了防止灰尘从收集部件中弥散，进行了各种尝试。其结果，已经发现通过在静电除尘器中加入挡板并且不带电锤击可使灰尘的弥散大大减小并且灰尘可以高效地收集。在图2中，11是干式静电除尘器的主体，12是入口管，13是出口管，14是将静电除尘器11中的气体通道分割成多个平行通道1.0(图2中为3个通道)的隔板，15和16是用于各自通道的入口和出口挡板。
图8表示静电除尘器的出口处灰尘的密度对不带电锤击之后的时间的曲线。已经发现在锤击之后2-3小时的时间内，灰尘弥散量保持较低。对于图2所示的布置，不带电锤击达15分钟，而同时8个通道由各自的挡板相继闭合。这样，锤击可以每二个小时重复一次，从而防止灰尘弥散增加。
图9表示废气的流速对灰尘的密度或由于锤击灰尘的弥散量。从图9可以迅清楚看出当废气的流速低于0.5m/S时，灰尘可以迅速和大量地弥散。这就意味着当锅炉在低负荷下工作时静电除尘器效率低，为此，在静电除尘器中由挡板闭合的通道数是响应于废气流速而变化的，从而控制通过其的废气流速。
图10表示脱硫装置的灰尘收集特性，已经发现，本实施例的脱硫装置在灰尘收集方面相对于现有的脱硫装置已大大改进。在此描述的实施例中，锤击引起的灰尘弥散的比率在干式静电除尘器的出口管是比较高的，并且这个灰尘大量聚结。这导致了该系统的进一步的优点，该系统有效地除尘，而不需要湿式静电除尘器。
在本发明中，湿式脱硫装置可以使用除石灰一石膏方法之外的方法。为了进一步降低灰尘的密度，一个小容量的湿式除尘器可以设置在脱硫装置的下游。
本发明提供了一种在燃煤锅炉中处理废气的方法和系统，它占用小的空间并且造价低。
本发明的优点如下：
(1)可以使用一种紧凑的干式静电除尘器而不论煤的特性有多大变化。
(2)收集的石膏的质量对于紧凑的单塔型脱硫装置可得以保持。
(3)灰尘可以大大去除而不需要湿式静电除尘器。
Claims (1)
1.一种处理燃煤锅炉废气的方法，包括如下步骤：
在密封型气-气加热器的热回收部分借助于该热回收部分和设在脱硫装置下游的再加热部分之间的加热媒介进行热交换，将来自燃煤锅炉的空气预热器下游的废气冷却到温度80℃-110℃之间；
由一种干式静电除尘器将灰尘密度降到100mg/m3N或更低；以及
将废气引入脱硫装置，从而减少氧化硫(SOx)的含量，将灰尘密度减至10mg/m3N或更低。
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