[发明专利]烟气的调节方法

说明书

本发明总的来说涉及调节燃煤锅炉的烟气，以有利于脱除烟气中烟尘的方法。更具体地说，本发明涉及在烟气中注入三氧化硫(SO₃)，使烟尘易于用静电沉淀器除去的烟气调节方法。

煤和空气在锅炉中燃烧产生热量，热量又产生蒸汽，而蒸汽又可驱动汽轮机发电。煤中含有硫。煤燃烧时，燃烧产物中有烟尘和二氧化硫(SO₂)。后两者成为称作烟气的废气流的一部分，通过烟道从锅炉中排出。烟尘与二氧化硫都是有害污染物，必须从烟气中除去，以降到通常由环境保护条例规定的低水平。

一种除去烟尘的方法是使用静电沉淀器。烟气在排入大气以前先流过静电沉淀器。用静电沉淀器脱除烟气中烟尘的效率，部分取决于烟尘的电导率，而电导率则受烟尘颗粒中吸收的硫酸的影响。硫酸是烟气中的二氧化硫与空气和水反应而产生的作为燃烧过程的副产物。当烟气中含有较大数量SO₂时，在烟气中就生成较大数量的硫酸，而沉积在烟尘颗粒上的硫酸量也足以使静电沉淀器能较有效地脱除烟尘。

当煤中含有较大数量的硫时，燃烧生成的SO₂中只有一部分需用于调节烟尘，而其余则属于多余。不希望烟气中的大量多余SO₂排进大气中，因为如果没有昂贵的费用来除去烟气中的SO₂时，SO₂会造成环境污染问题，例如酸雨。为了降低燃烧过程中产生的二氧化硫量，锅炉操作人员改用含硫量较低的煤。然而燃烧低硫煤虽然减少了由于过量SO₂造成的污染，但同时也使燃烧产生的SO₂量，不足以生成静电沉淀器能有效脱除烟尘所需硫酸量。为了克服上述问题、锅炉操作人员额外制造SO₃，注入烟气，使其与烟气中的空气和水结合以生成足够数量的硫酸，在烟尘颗粒上沉积，从而使静电脱除烟气中烟尘的效率达到所需要的程度。

在一台普通型号的额外SO₃发生器中，硫与氧在硫燃烧器中生成含有二氧化硫与空气的第一混合物，第一混合物中的二氧化硫再在催化转化器中转化为SO₃，生成含有SO₃与空气的第二混合物。然后将此混合物注入烟气中。许多这种类型的常规SO₃发生器产生的SO₃与空气的混合物中SO₃的浓度约为1-2％，而用于制造它的SO₂与空气的第一混合物中SO₂浓度也约为1-2％。在本文中用百分数表示的SO₂与SO₃含量，均指的是体积百分数。

在催化转化器中使SO₂有效地转化为SO₃时，通常要求进入转化器中的SO₂必须在预定的温度范围内，例如780-850°F(416-556℃)。当硫燃烧器中生成的SO₂与空气混合物中SO₂浓度较低时，(例如1-2％)，此混合物的温度将不能满足SO₂与空气混合物进入催化转化器所需的最低温度要求，甚至不能使硫在硫燃烧器中完全燃烧。低SO₂浓度的SO₂和空气混合物的低温，是由于这种混合物中较大体积空气的冷却效应。例如，如果人们需要给定数量的SO₂，而这SO₂与空气混合物中SO₂的浓度为1％，在该混合物中空气的体积就比含有4％SO₂的SO₂与空气的混合物中的空气体积的四倍还要大。

为了确保硫燃烧器中生成的空气和SO₂的混合物具有最低的要求温度，通常预热进入硫燃烧器的空气。常常使用电加热器进行预热，这就要消耗相当大量的电能，因而也相当费钱。

使用较低SO₂浓度的SO₂和空气混合物的另一缺点是：由于空气体积较大，适应这大量气体体积所需的处理容器和管道本身也需要相当大。这就增加了操作设备的费用。此外，较大尺寸的操作设备也增加了热量的损失，热量损失增大，就需要增加空气的预热，也就是增加消耗能量及增加操作费用。