一种脱除烟气中三氧化硫的方法及烟气处理工艺方法与流程

本发明涉及一种脱除烟气中三氧化硫的方法，尤其涉及一种碱中和及增湿相变的方法进行烟气脱除so3方法，及烟气处理工艺方法。

背景技术：

1、锅炉烟气及工厂排放的烟气中含有二氧化硫及粉尘，二氧化硫及粉尘均是大气污染物的主要组成粉尘，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，粒径较小的粉尘是形成的雾霾罪魁祸首之一。

2、湿法脱硫具有脱硫率高、装置运行可靠、操作简单等优点，因而世界各国现有的烟气脱硫技术主要以湿法脱硫为主。传统的湿法脱硫技术主要有石灰石-石膏法、双碱法脱硫、钠碱法脱硫、氨法脱硫法等。上述烟气脱硫技术主要采用逆流喷淋，碱性浆液从脱硫塔上方进行喷淋，在重力作用下自由沉降与烟气逆流接触实现脱硫反应。

3、烟气中粉尘的粒径较小，大部分在0.1~200µm之间，目前烟气除尘技术主要是布袋式除尘技术、静电除尘技术、湿式除尘技术。由于烟气中含有水分，粉尘在布袋式除尘器的滤袋上吸湿黏结，堵塞滤袋的孔隙，因而需频繁对滤袋进行清理或更换，布袋式除尘器的应用受到极大的限制；静电除尘器的主要缺点是造价偏高，安装、维护、管理要求严格，需要高压变电及整流控制设备，电耗较高，且占地面积较大；湿式除尘技术主要通过喷淋水除去烟气中携带的粉尘，粒径较小的液滴与粉尘结合后仍然会随烟气排出烟囱。

4、2015年12月11日环境保护部、国家发展改革委员会、国家能源局联合发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号），方案中规定到2020年全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超洁净排放，即在基准氧含量6%条件下，烟气粉尘≯10mg/nm3，so2≯35mg/nm3。现有的湿法脱硫装置难以满足排放标准的要求。

5、随着湿式脱硫技术在我国的大规模推广应用，湿式脱硫技术的一个明显且难以克服的缺点逐渐显露出来，该缺点就是排放烟气在烟囱口会产生“白烟”现象，甚至会形成数公里的“白烟长龙”，给人带来强烈的视觉冲击，有时地面还会出现“尘雨”现象。所以，如何能够消除“白烟”现象是目前亟待解决的一个问题。

6、当含有气态so3的烟气通过湿法烟气脱硫系统时，由于烟气被急速冷却到酸露点之下，so3通过均相成核和以颗粒物为凝结核的异质成核作用，快速形成难于捕集的亚微米级的h2so4气溶胶。一般来说,烟气中颗粒较大的雾滴是可以被吸收塔除去的，但是对亚微米级的h2so4气溶胶，吸收塔则无能为力，形成的h2so4亚微米级气溶胶只能通过烟囱排入大气，在烟囱口形成“蓝烟”现象。

7、中国专利cn201620978839.7提出了一种适用于湿法脱硫装置的相变团聚协同脱除细颗粒物的系统，利用湿法烟气脱硫装置中烟气湿度高的特点，在相变团聚装置中的循环冷却水冷却下使细颗粒物在温度梯度产生的热泳力作用下向冷壁趋近，增强了细颗粒物间以及细颗粒物与液滴/液膜间的碰撞。并且冷却水使水蒸气以细颗粒物为凝结核长大，实现细颗粒物的团聚长大及脱除。

8、中国专利cn201620257231.5将深度净化荷电电除尘技术与相变凝并技术进行一体化设计，结合细颗粒物凝并作用和大颗粒物荷电脱除作用提高系统对颗粒物的脱除效果。

9、中国专利cn201510587296.6提供一种利用复合相变凝结原理使过饱和水气在细颗粒物表面凝结，促使含尘液滴发生碰撞、凝并等作用，使烟气中细颗粒物粒径长大，提高脱硫塔对细颗粒物的捕集效率。通过在烟气入口管路中布置涡旋相变器使烟气降温发生相变并产生旋流，实现相变凝结、聚并脱除的目的。

10、中国专利cn201920683029.2提供了一种基于相变的烟气末端脱水消白装置，在装置相变冷却区设置有竖直热管，热管蒸发段位于除尘箱体内，热管的冷凝段位于除尘箱外部。利用热管技术达到对烟气的冷却降温目的。

11、但现有技术的方法存在so3脱除率低的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种脱除烟气中三氧化硫的方法，采用碱中和及增湿相变结合脱除so3，并提供一种包括其过程的烟气处理的工艺方法。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面的技术目的是提供一种脱除烟气中三氧化硫的方法，包括第一中和段、第二中和段和急冷相变段，在第一中和段，将不低于250℃的烟气与第一碱液形成的第一碱液喷雾进行第一次接触，对烟气中的so3进行第一次脱除；在第二中和段，将进行第一次so3脱除的烟气与第二碱液形成的第二碱液喷雾进行第二次接触，对烟气中的so3进行第二次脱除；在急冷相变段，将第二次脱除so3的烟气急冷至30-10℃，对烟气中的so3及颗粒物进行第三次脱除。

4、进一步的，进入第一中和段的烟气温度优选不低于300℃。

5、进一步的，形成第一碱液喷雾和第二碱液喷雾使用雾化喷嘴，形成液滴的粒径为10~100μm。

6、进一步的，烟气与第一碱液喷雾和第二碱液喷雾逆流接触。

7、进一步的，所述第一碱液和第二碱液的溶质为碳酸氢钠，或为碳酸氢钠和选自碳酸氢钠和硫酸氢钠中的至少一种形成的复合碱液。所述复合碱液中以溶质的总重量计，碳酸氢钠占30%~40%。

8、进一步的，所述第一碱液中溶质的质量浓度为20~30%。以烟气中的so3计，按钠硫比为1:1~2:1使第一碱液喷雾与高温烟气接触。

9、进一步的，所述第二碱液中溶质的质量浓度为10~20%，以进行第一次so3脱除后的烟气中的so3计，按钠硫比为2:1~3:1使第二碱液喷雾与烟气接触。

10、进一步的，在急冷相变段采用相变凝聚器对烟气进行急冷。

11、本发明的上述脱除烟气中三氧化硫的方法中，在第一中和段，一方面，高温烟气与喷雾形式的碱液能更充分地高效接触，强化反应，增强对so3的脱除；另一方面，在不低于250℃的高温烟气作用下，碱液喷雾中的水瞬间气化，碱液中溶质结晶形成碱基颗粒，同时与so3反应，此时，由于高温作用，部分碱基颗粒中的nahco3发生分解，形成气体co2和h2o，气体在颗粒内向外扩撒过程中，使颗粒形成内外联通的孔隙通道，形成多孔碱基颗粒，更进一步强化so3在碱基颗粒内部的反应。在第二中和段，同样发生碱液喷雾中的水瞬间气化，碱液中溶质结晶形成碱基颗粒的过程，对烟气中的so3进行二次脱除；同时喷雾会对第一中和段形成的多孔碱基颗粒的表面进行润湿，使碱剂颗粒表面发生气固反应转化为气液反应，强化反应活性。在急冷相变段，以碱剂颗粒为核，烟气中剩余的so3发生相变凝结，附于碱剂颗粒表面被脱除，进一步提高脱除率。

12、本发明第二方面的技术目的是提供一种烟气处理的工艺方法，依次包括第一中和段、脱硝段、第二中和段、喷淋脱硫段、急冷相变段和除雾段，具体过程如下：

13、（1）第一中和段：将不低于300℃的高温烟气与第一碱液形成的第一碱液喷雾进行第一次接触，对烟气中的so3进行第一次脱除；

14、（2）脱硝段：第一中和段处理后的烟气进入脱硝段，烟气在scr催化剂作用下脱硝；

15、（3）第二中和段：脱硝后的烟气进入第二中和段，与第二碱液形成的第二碱液喷雾进行第二次接触，对烟气中的so3进行第二次脱除；

16、（4）喷淋脱硫段：采用湿法脱硫对烟气中的so2进行脱除；

17、（5）急冷相变段：烟气急冷至30-10℃，对烟气中的so3及颗粒物进行脱除；

18、（6）除雾段：对烟气进行除雾除尘，达到排放标准后排放。

19、本发明的上述工艺方法中，烟气先进经过第一中和段进行第一次so3脱除，此时喷射浓度较高的第一碱液进行so3的脱除，不会对scr催化剂产生副作用。烟气经过scr反应器脱硝后进入第二中和段进行第二次so3的脱除。此时采用浓度较低的第二碱液进行喷射可以适当增加烟气中的含水量，对第一中和段形成的碱剂颗粒表面进行润湿。将碱剂颗粒表面原有的气固反应转化为气液反应，强化so3吸收效果。经第二中和段脱除so3后，烟气进入湿法脱硫装置进行so2的脱除。此时烟气中夹带的多余碱剂颗粒可以溶解于湿法脱硫的循环浆液中，有利于维持循环浆液的ph值，有利于so2的脱除。

20、进一步的，所述第一碱液喷雾和第二碱液喷雾中液滴的粒径为10~100μm。

21、进一步的，所述第一碱液和第二碱液的溶质为碳酸氢钠，或为碳酸氢钠和选自碳酸氢钠和硫酸氢钠中的至少一种形成的复合碱液。所述复合碱液中以溶质的总重量计，碳酸氢钠占30%~40%。

22、进一步的，所述第一碱液中溶质的质量浓度为20~30%。以高温烟气中的so3计，按钠硫比为1:1~2:1使第一碱液喷雾与烟气接触。

23、进一步的，所述第二碱液的溶质选自碳酸钠、碳酸氢钠和硫酸氢钠中的至少一种。

24、进一步的，所述第二碱液中溶质的质量浓度为10~20%，以进行第一次so3脱除后的烟气中的so3计，按钠硫比为2:1~3:1使第二碱液喷雾与烟气接触。

25、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

26、（1）本发明采用三步脱除烟气中so3，与现有技术的方法相比，在第一中和段，一方面，高温烟气与喷雾形式的碱液能更充分地高效接触，强化反应，增强对so3的脱除；另一方面，在不低于250℃的高温烟气作用下，碱液喷雾中的水瞬间气化，碱液中溶质结晶形成碱基颗粒，同时与so3反应，此时，由于高温作用，部分碱基颗粒中的nahco3发生分解，形成气体co2和h2o，气体在颗粒内向外扩撒过程中，使颗粒形成内外联通的孔隙通道，形成多孔碱基颗粒，更进一步强化so3在碱基颗粒内部的反应。在第二中和段，同样发生碱液喷雾中的水瞬间气化，碱液中溶质结晶形成碱基颗粒的过程，对烟气中的so3进行二次脱除；同时喷雾会对第一中和段形成的多孔碱基颗粒的表面进行润湿，使碱剂颗粒表面发生气固反应转化为气液反应，强化反应活性。在急冷相变段，以碱剂颗粒为核，烟气中剩余的so3发生相变凝结，附于碱剂颗粒表面被脱除，进一步提高脱除率。

27、（2）本发明的烟气处理工艺，结合烟气中so3的脱除，将脱硝过程和喷淋脱硫过程分别置于第一中和段和第二中和段之间、第二中和段和急冷相变段之间，充分考虑各阶段烟气的组成特点，设计更加科学合理，为现有技术提供一种烟气处理工艺。

28、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。