[发明专利]文丘里喷雾复合湿式静电烟气治理反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤工业锅炉烟气治理的反应器，尤其涉及一种文丘里喷雾复合湿式静电烟气治理反应器。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭消耗国，2008年我国煤炭消费高达27亿吨以上，约占世界煤炭消费总量的45％。在未来相当长的时期内，我国以煤炭为主要能源的格局不会改变，煤炭消耗量将持续增长。据统计，2008年我国在用工业锅炉50多万台，量大面广，其中80％以上是燃煤锅炉。作为重要的能源转换设备，目前我国燃煤工业锅炉的年总耗煤量近5亿吨，约占全国煤炭消费总量的1/5，是除发电锅炉以外的第二大耗能设备，是我国能源的消费大户和主要的大气污染源之一，其粉尘和SO₂等大气污染物的排放量仅次于燃煤电站锅炉。目前，国外发达国家对燃煤污染物的控制主要集中在除尘、脱硫和脱硝，且这些高效的污染物控制技术重点用于燃煤电站锅炉的污染物减排。针对燃煤工业锅炉，国外发达国家和地区主要从洁净煤技术角度，从源头控制燃煤污染的生成和排放。发达国家和地区对燃煤烟气污染物的逐步控制已经历了近百年的时间，已拥有了成熟的大型燃煤电站锅炉烟气除尘、脱硫和脱硝技术，但在工业锅炉污染治理方面没有成熟的技术可供借鉴。

在国内，燃煤工业锅炉多数容量较小，且基本燃用未经净化的原煤，煤种又多变，末煤比例大，加上管理和自动控制水平低，在用锅炉的平均运行效率大大低于设计效率，不仅耗煤量大，而且污染物排放强度大。但是，由于我国一般工业企业的经济实力较差和现有烟气污染控制技术较为落后，大多数燃煤工业锅炉除尘脱硫设备依然比较落后，有些甚至无除尘脱硫装置，极少有脱硝装置。目前，国内燃煤工业锅炉烟气污染治理主要集中在除尘，配套使用的除尘设备绝大部分为旋风除尘器，但50％的旋风除尘器未正常运行，正逐步淘汰。究其原因主要是旋风除尘器易堵塞，易漏风，使得除尘效率显著下降；我国于90年代初开始研发燃煤工业锅炉的烟气脱硫技术，目前能稳定运行的烟气脱硫方法大约有10余种，但真正进入市场也就是几种，且投资及运行费用比较昂贵，推广应用较为困难。一些棘手的技术问题，如运行效率低、腐蚀、结垢、堵塞、二次污染、汽水分离及灰水分离等仍未得到很好解决，使燃煤工业锅炉烟气脱硫的发展举步维艰；而对于燃煤工业锅炉的烟气脱硝，目前国内尚属空白。

传统的燃煤烟气污染物控制，是一种污染物采取一套烟气净化装置的控制方式，当需要同时控制多种污染物时，势必导致系统复杂、占地面积大、成本高等问题。目前普遍采用静电除尘投资费用大约50～80元/kW，能耗接近1Wh/Nm³；而我国火电机组普遍采用的湿法石灰石石膏法脱硫技术，系统复杂，脱硫过程压力降较大，初期投资达到100～150元/kW，能耗甚至达到了10Wh/Nm³，运行费用在2分/kWh以上；烟气脱硝采用的选择性催化还原(SCR)技术由于催化剂价格昂贵，且要定期更换致使投资和运行费高，初期投资达到100～150元/kW，运行费用也达到2分/kWh以上。为此，研发高效经济的烟气多种污染物一体化脱除技术已成为国内外诸多研究机构的关注热点。

近年来，美国、日本等发达国家对燃煤多种污染物一体化脱除技术的研究较为活跃，其中一些技术已处于早期商业化阶段。研究主要集中在同时脱硫脱汞、同时脱硫脱硝及同时脱硫脱硝脱汞等方面，主要有催化还原方法和氧化吸收方法。典型的催化还原技术有SNOX(WSA-SNOX)、SNRB(SOX-NOX-ROX-BOX)工艺、NOXSOX工艺、CuO/γ-Al₂O₃工艺等。但这些技术都还不是十分成熟，大都处于示范阶段，未实现大规模工业化应用。而氧化吸收法是利用各种氧化物质将不溶于水的NO氧化生成溶于水的NO₂，从而再利用碱液在尾部同时吸收NO₂和SO₂，实现同时脱硫脱硝。此类同时脱硫脱硝技术大致可分为：添加剂氧化法和电晕放电氧化法。前者针对烟气脱硫平台难以吸收NO的难题，通过采用氧化性添加剂(如NaClO₂、HClO₃、KMnO₄等)使NO转化成易被吸收的NO₂，可实现基于烟气脱硫平台的多种污染物一体化脱除；后者利用电晕放电技术产生的自由基和多种激发态分子等活性物质(O、OH、HO₂等)实现了NO的高效氧化，再结合化学吸收过程实现SO₂和NOx的一体化脱除。虽然燃煤烟气污染物一体化控制技术研究已经取得了初步进展，但离工业化应用尚需时日，需解决系统设计、工艺控制、技术集成等关键技术问题。