專利名稱：一種循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種循環(huán)流化床干法煙氣脫硫的工藝及其系統(tǒng)，該技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用，并將廣泛應(yīng)用于燃煤火力發(fā)電廠煙氣和垃圾發(fā)電廠尾氣污染物二氧化硫和NOx的排放控制過程，適用于現(xiàn)有各種機(jī)組的脫硫技術(shù)改造工程。
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的不斷增強(qiáng)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)漸趨嚴(yán)格，二氧化硫污染排放治理力度的不斷加大，許多火電廠根據(jù)各自的實際情況，先后引進(jìn)了國外各種煙氣脫硫技術(shù)，并建成了石灰石-石膏濕法，旋轉(zhuǎn)噴霧半干法，爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化干法，海水脫硫，電子束脫硫和煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)等的示范機(jī)組。這些煙氣脫硫技術(shù)不同程度地存在投資大，運(yùn)行費(fèi)用高和需要治理二次污染以及硫再資源化等問題，根據(jù)我國地域廣，機(jī)組繁雜，媒質(zhì)和煤炭分布情況復(fù)雜，硫資源短缺及缺水等國情，必須發(fā)展更為先進(jìn)的脫硫技術(shù)。
活性炭(焦)脫硫技術(shù)是一種以物理-化學(xué)吸附原理為基礎(chǔ)的干法脫硫技術(shù)。吸附過的活性炭(焦)經(jīng)再生，可以獲得硫酸，液體二氧化硫，單質(zhì)硫等產(chǎn)品，這樣，活性炭(焦)脫硫工藝既可以用來控制二氧化硫的排放，又可以回收硫資源，是一種發(fā)展前途較好的脫硫工藝。
自20世紀(jì)80年代，國外展開了大量的研究開發(fā)。
德國的活性炭脫硫Lurgi工藝技術(shù)，Lurgi法中氣液接觸，洗凈水在床內(nèi)分散不均勻，用水量大，水洗液中硫酸濃度低，提濃時難度大，脫硫效率較低，適用于處理量小，二氧化硫濃度較低的情況。
日本的日立-東電Hitachi Seesakujoo Ltd.Co.and Tokyo Tenryooku Ltd.Co.法活性炭脫硫工藝，與Lurgi法相比，該工藝得到的洗液中硫酸濃度較高，用水較少，連續(xù)性較好。但設(shè)備復(fù)雜，需多次切換，操作較繁，且雖可用于處理量較大的場合，但要求管線很粗，各項配套設(shè)備尺寸也相應(yīng)加大，由此帶來的設(shè)備投資及維修難度加大。
日本化研機(jī)工株式會社Kaken Kiikoo Ltd.Co.的旋轉(zhuǎn)淋浴法-化研法，吸附設(shè)備構(gòu)思巧妙，集中了Lurgi法與日本的日立-東電法的優(yōu)點(diǎn)，但床層內(nèi)活性炭(焦)利用率分布不均勻，總體利用效率不高，處理量大時，設(shè)備也要隨著增加，空間占用加大，當(dāng)煙氣含塵量大時，床層阻力會隨時間的延續(xù)而增大，因此，在吸附器前需要安裝除塵設(shè)備，運(yùn)行時，吸附過的煙氣中SO2濃度波動較大，連續(xù)性較差。
日本的日立Hitachi Zoosen Ltd.Co.造船法，其優(yōu)點(diǎn)是水蒸氣易于分離，得到的氣體較純，操作溫度低，避免了高溫下活性炭(焦)自身熱分解，損耗量減少，運(yùn)行安全。
日本的住友-關(guān)電Sumitomo Heavy Induetry and EDPC PowerPlant atTakehara法，與日立造船法類似，只不過是用惰性氣體替換了水蒸氣，脫附溫度較高，為370℃以上，離開脫附器的富SO2氣體用于生產(chǎn)硫酸。
德國的BF/Uhde煙氣脫硫脫硝氨法，可以節(jié)省水源，不致造成二次污染，可以得到富SO2氣體，既可以用來生產(chǎn)硫酸，又可以生產(chǎn)單質(zhì)硫，可選性較大。但由于機(jī)械磨損，硫酸還原時需消耗一部分炭，因此，需定期補(bǔ)給。
中國在活性焦脫硫技術(shù)方面起步較晚，中國科學(xué)院大連化物所曾經(jīng)開發(fā)過含碘活性炭水洗再生法，并在湖北松木坪和四川豆壩電廠進(jìn)行了5000Nm3/h中間試驗，但由于所選工藝復(fù)雜，活性炭強(qiáng)度低，價格高等原因而未能推廣。
日本已在磯子發(fā)電廠600MW機(jī)組上安裝活性焦脫硫脫硝裝置。以上各種方法的終產(chǎn)品為濃硫酸，普遍存在著稀硫酸濃縮問題，而將解吸得到的富SO2氣體轉(zhuǎn)化為濃硫酸，需要制酸設(shè)備；活性炭的價格偏高，增加運(yùn)行投資；水洗液中含酸，勢必造成二次污染；稀硫酸具有強(qiáng)烈的腐蝕性，對設(shè)備的制造材料要求極高；其產(chǎn)品的運(yùn)輸與貯存均存在大量問題；目前我國硫酸產(chǎn)銷已趨于平衡，硫酸價格較低；同時，我國每年的硫磺卻需要大量進(jìn)口。
本發(fā)明的另一目的是盡可能減少水的消耗，減少脫硫裝置的占用面積，以及熱效率的充分利用等。
本發(fā)明提供了一種循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法，其特征在于該流程包括將煙氣預(yù)除塵，經(jīng)文丘里管從底部進(jìn)入脫硫塔反應(yīng)器，用活性焦進(jìn)行脫硫，脫氮，除塵；失去活性的活性焦經(jīng)切換連續(xù)再生，用煤做還原劑將SO2還原成單質(zhì)硫回收。
基本過程如下1)燃煤電站鍋爐尾部來的煙氣首先進(jìn)入預(yù)除塵器，預(yù)除塵后的煙氣從底部經(jīng)文丘里管進(jìn)入脫硫塔反應(yīng)器，煙氣溫度為110～200℃，含硫量為200～18000mg/Nm3；2)活性焦從脫硫塔反應(yīng)器側(cè)下部，文丘里管上部加入，氣固接觸，循環(huán)流動，活性焦吸附煙氣中的SO2、NOx；3)被脫除了SO2、NOx的煙氣從脫硫塔反應(yīng)器頂部出口處的內(nèi)分離器進(jìn)入外煙氣除塵系統(tǒng)，經(jīng)過除塵的煙氣含塵濃度符合煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)，SO2含量低于10～900mg/Nm3，排煙溫度為80℃以上；4)吸附了SO2，NOx的活性焦從外除塵器分離進(jìn)入解吸塔，熱氣再生塔產(chǎn)生的氣體被輸送到解吸塔中通過惰性氣體循環(huán)管讓解吸塔中的溫度保持在300～600℃之間，這樣吸附了SO2的活性，就會釋放出高濃度的SO2，釋放了SO2的活性焦恢復(fù)了吸附能力，被輸送到解吸塔后面的分離器；5)由解吸塔后面的分離器分離出來的符合標(biāo)準(zhǔn)的活性焦再被輸送到脫硫塔反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)；6)由解吸塔后面的分離器分離出來的熱的磨損的小顆粒的焦碳，及灰分通過管路輸送到鍋爐，和其它的煤一起燃燒；7)在解吸塔釋放的SO2輸送到填充煤特別是劣質(zhì)煤作為還原劑的還原塔中，在還原塔里溫度達(dá)到600～900℃，一部分SO2被還原成單質(zhì)硫蒸氣，另一部分被還原為H2S；8)反應(yīng)后熱的固體包括為反應(yīng)完全的煤等輸送到鍋爐燃燒；9)單質(zhì)硫蒸氣，SO2和H2S按1∶2的比例被輸送到溫度為100～200℃的Claus反應(yīng)器，通過Claus反應(yīng)生成單質(zhì)硫；10)生成的單質(zhì)硫蒸氣被輸送到冷凝裝置冷凝，最終回收固態(tài)單質(zhì)硫。
本發(fā)明還提供了一種專門用于上述方法的循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化系統(tǒng)，其基本特征在于該系統(tǒng)由預(yù)除塵器(1)、文丘里管(2)、反應(yīng)器(3)、活性焦加入裝置(6)、活性焦解吸裝置(5)、煤加入裝置(11)、還原裝置(7)、Claus反應(yīng)器(8)、冷凝裝置(9)、固體硫回收裝置(10)、活性焦分離裝置、外分離裝置(4)構(gòu)成；預(yù)除塵器(1)為分離效率高的靜電除塵器，連接文丘里管(2)和反應(yīng)器(3)；活性焦解吸裝置(5)，反應(yīng)器(3)，與外分離裝置(4)首尾相接；經(jīng)過切換，反應(yīng)器(3)、活性焦解吸裝置(5)、還原裝置(7)、Claus反應(yīng)器(5)、冷凝裝置(9)、固體硫回收裝置(10)順序連接；活性焦解吸裝置(5)、活性焦分離裝置順序連接；活性焦加入裝置(6)與反應(yīng)器(3)連接；外分離裝置(4)采用旋風(fēng)分離器；煤加入裝置(11)連接還原裝置(7)；活性焦解吸裝置(5)、還原裝置(7)分別與鍋爐連接；活性焦加入裝置(6)兩套，其中活性焦輪換脫硫和再生。
本發(fā)明循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法適用于各種含硫量燃煤電站鍋爐的煙氣處理。
與各種煙氣脫硫技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)(1)采用活性焦，價格低廉，機(jī)械強(qiáng)度高；(2)不需要使用大量水，二次污染少；(3)終產(chǎn)品為純的固態(tài)的單質(zhì)硫，易于貯存，運(yùn)輸，經(jīng)濟(jì)價值可觀；(4)設(shè)備無腐蝕；(5)分離的磨損的焦碳及熱的灰分輸送回鍋爐，增加熱效率；(6)活性焦用量小，設(shè)備簡單，占地面積小，建設(shè)費(fèi)用低，且使用劣質(zhì)煤作還原劑，運(yùn)行成本低廉。
總之，本發(fā)明系統(tǒng)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，連續(xù)性好，活性焦用量小，脫硫效率高，可達(dá)到95％以上，同時除塵，脫硝，脫除氯化氫，氟化氫等強(qiáng)酸性，強(qiáng)腐蝕性氣體；純的固態(tài)單質(zhì)硫的回收，運(yùn)行費(fèi)用將大大降低，甚至盈利。不論從生產(chǎn)能力方面，還是從工藝流程，生產(chǎn)設(shè)備的種類和數(shù)量方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于已有技術(shù)，因此具有更為廣泛的應(yīng)用前景。
實施例2某電站鍋爐排放煙氣48.5萬立方米/小時，煙氣中含硫6000mg/Nm3，反應(yīng)器設(shè)計直徑為6.6米，高為30米，活性焦解吸裝置(3)體積為45立方米；選用粒徑約為2.5～7.5mm活性焦，循環(huán)總量為560噸。具體流程為來自電站鍋爐尾部的煙氣首先進(jìn)入預(yù)除塵器(1)，除塵后的煙氣經(jīng)文丘里管(2)進(jìn)入反應(yīng)器(3)，活性焦從脫硫塔反應(yīng)器側(cè)下部加入，煙氣與活性焦充分接觸，循環(huán)流動，脫除了SO2等的煙氣與吸附了的SO2活性焦進(jìn)入旋風(fēng)分離器(4)，煙氣排出；附了的SO2活性焦進(jìn)入活性焦加入裝置(6)進(jìn)行循環(huán)；吸附了SO2等失去了活性的活性焦經(jīng)切換進(jìn)入活性焦解吸裝置(5)，解吸后經(jīng)活性焦加入裝置(6)回到反應(yīng)器(3)繼續(xù)循環(huán)；在活性焦解吸裝置(5)解吸的SO2進(jìn)入還原裝置(7)與加入的劣質(zhì)煤反應(yīng)生成單質(zhì)硫蒸氣，與生成的H2S和SO2按照2∶1的比例進(jìn)入Claus反應(yīng)器(8)，H2S和SO2在這里反應(yīng)生成單質(zhì)硫，然后，單質(zhì)硫蒸氣進(jìn)入冷凝裝置(9)冷凝，在固體硫回收裝置(10)回收比較純的固體單質(zhì)硫。該系統(tǒng)的設(shè)計脫硫效率為95％。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法，其特征在于該流程包括將煙氣預(yù)除塵，經(jīng)文丘里管從底部進(jìn)入脫硫塔反應(yīng)器，用活性焦進(jìn)行脫硫，脫氮，除塵；失去活性的活性焦經(jīng)切換連續(xù)再生，用煤做還原劑將SO2還原成單質(zhì)硫回收。
2.按照權(quán)利要求1所述循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法，其特征在于基本過程如下1)燃煤電站鍋爐尾部來的煙氣首先進(jìn)入預(yù)除塵器，預(yù)除塵后的煙氣從底部經(jīng)文丘里管進(jìn)入脫硫塔反應(yīng)器，煙氣溫度為110～200℃，含硫量為200～18000mg/Nm3；2)活性焦從脫硫塔反應(yīng)器側(cè)下部，文丘里管上部加入，氣固接觸，循環(huán)流動，活性焦吸附煙氣中的SO2、NOx；3)被脫除了SO2、NOx的煙氣從脫硫塔反應(yīng)器頂部出口處的內(nèi)分離器進(jìn)入外煙氣除塵系統(tǒng)，經(jīng)過除塵的煙氣含塵濃度符合煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)，SO2含量低于10～900mg/Nm3，排煙溫度為80℃以上；4)吸附了SO2，NOx的活性焦從外除塵器分離進(jìn)入解吸塔，熱氣再生塔產(chǎn)生的氣體被輸送到解吸塔中通過惰性氣體循環(huán)管讓解吸塔中的溫度保持在300～600℃之間，這樣吸附了SO2的活性，就會釋放出高濃度的SO2，釋放了SO2的活性焦恢復(fù)了吸附能力，被輸送到解吸塔后面的分離器；5)由解吸塔后面的分離器分離出來的符合標(biāo)準(zhǔn)的活性焦再被輸送到脫硫塔反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)；6)由解吸塔后面的分離器分離出來的熱的磨損的小顆粒的焦碳，及灰分通過管路輸送到鍋爐，和其它的煤一起燃燒；7)在解吸塔釋放的SO2輸送到填充煤作為還原劑的還原塔中，在還原塔里溫度達(dá)到600～900℃，一部分SO2被還原成單質(zhì)硫蒸氣，另一部分被還原為H2S；8)反應(yīng)后熱的固體包括未反應(yīng)完全的煤輸送到鍋爐燃燒；9)單質(zhì)硫蒸氣，SO2和H2S按1∶2的比例被輸送到溫度為100～200℃的Claus反應(yīng)器，通過Claus反應(yīng)生成單質(zhì)硫；10)生成的單質(zhì)硫蒸氣被輸送到冷凝裝置冷凝，最終回收固態(tài)單質(zhì)硫。
3.按權(quán)利要求1或2所述連續(xù)再生循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法，其特征在于所用還原劑為劣質(zhì)煤。
4.一種專門用于權(quán)利要求1所述方法的循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化系統(tǒng)，其基本特征在于該系統(tǒng)由預(yù)除塵器(1)、文丘里管(2)、反應(yīng)器(3)、活性焦加入裝置(6)、活性焦解吸裝置(5)、煤加入裝置(11)、還原裝置(7)、Claus反應(yīng)器(8)、冷凝裝置(9)、固體硫回收裝置(10)、活性焦分離裝置、外分離裝置(4)構(gòu)成；預(yù)除塵器(1)為分離效率高的靜電除塵器，連接文丘里管(2)和反應(yīng)器(3)；活性焦解吸裝置(5)，反應(yīng)器(3)，與外分離裝置(4)首尾相接；經(jīng)過切換，反應(yīng)器(3)、活性焦解吸裝置(5)、還原裝置(7)、Claus反應(yīng)器(5)、冷凝裝置(9)、固體硫回收裝置(10)順序連接；活性焦解吸裝置(5)、活性焦分離裝置順序連接；活性焦加入裝置(6)與反應(yīng)器(3)連接；外分離裝置(4)采用旋風(fēng)分離器；煤加入裝置(11)連接還原裝置(7)；活性焦解吸裝置(5)、還原裝置(7)分別與鍋爐連接；活性焦加入裝置(6)兩套，其中活性焦輪換脫硫和再生。
全文摘要
一種循環(huán)流化床活性焦脫硫與硫再資源化方法，其主要的技術(shù)特點(diǎn)是以活性焦作為脫硫劑，70～200℃的含有SO
文檔編號C01B17/00GK1435273SQ0210910
公開日2003年8月13日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月29日
發(fā)明者李振中, 李辰飛, 馮兆興, 董建勛, 王陽, 程云馳, 朱利民, 馬力, 劉剛, 劉曉東, 于遂影, 王志強(qiáng), 馮廣偉, 張悅, 陸詩詣, 葉楓, 祁寧, 蘇振東 申請人:國家電站燃燒工程技術(shù)研究中心, 遼寧省燃燒工程技術(shù)中心, 遼寧東電燃燒設(shè)備有限公司, 遼寧科林環(huán)保工程有限責(zé)任公司