專(zhuān)利名稱(chēng)：煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣除塵脫硫方法及設(shè)備，特別涉及一種燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法及設(shè)備。
目前燃煤熱力鍋爐煙氣脫硫技術(shù)，在世界各發(fā)達(dá)國(guó)家中，煙氣脫硫技術(shù)多以酸堿中和為特征，即以自然界最兼價(jià)的石灰石或石灰中和煙氣中的SO2。由于化學(xué)反應(yīng)條件所需必須級(jí)數(shù)很多，加上輔助系統(tǒng)，自控設(shè)備，所以投資很大，我國(guó)進(jìn)口該類(lèi)系統(tǒng)對(duì)20萬(wàn)KW機(jī)組而言，其投資多在2億以上，加之石灰或石灰石消耗和高投資額的折舊費(fèi)使運(yùn)行費(fèi)用均在400元/tSO2以上，則美國(guó)為370-780美元/t.SO2。在環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域中，煙氣的脫硫因它投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，使國(guó)人望而生畏了。
本發(fā)明的目的是提供一種燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法及設(shè)備，從脫硫反應(yīng)的基本原理上變革，達(dá)到降低煙氣脫硫的投資額和昂貴的運(yùn)行費(fèi)用的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法，其特征為本發(fā)明是將燃煤爐里燃燒煤中的FeS2熱分解后的分解產(chǎn)物SO2與Fe2O3，隨煙氣冒出的這些SO2與Fe2O3經(jīng)媒介劑或稱(chēng)觸媒劑或G的蝕鐵菌，與硫酸反應(yīng)生成Fe2(SO4)3，在繼續(xù)與硫酸反應(yīng)生成FeS2；其反應(yīng)為
。
其中參加反應(yīng)的硫酸生成過(guò)程是當(dāng)氣固液煙氣混合物含有SO2,O2和煙塵中含有Fe2O3固態(tài)粉粒時(shí)經(jīng)文丘里中速度場(chǎng)的化學(xué)動(dòng)力傳質(zhì)，經(jīng)媒介作用，固態(tài)Fe2O3分子會(huì)部分變?yōu)殡x子成為Fe3+.G形成液相催化劑，在閉路循環(huán)的連續(xù)運(yùn)行中，三價(jià)鐵離子濃度會(huì)持續(xù)增高到定值。成為對(duì)SO2強(qiáng)有力的液相催化劑，將煙氣中SO2和O2催化成SO3轉(zhuǎn)移到液相中成硫酸。
采用旋液分離器，一個(gè)錐形管其上部連接大短圓管，大短圓管一側(cè)切向連接斷面為錐形的進(jìn)口管，大短圓管頂部有端蓋，端蓋中間有通入錐形管內(nèi)出口管，錐形管其下部連接小短圓管，委派軋管斷面為錐形的進(jìn)口管也可以是方型R角漸縮管。
斷面為錐形的進(jìn)口管也可是圓形漸縮管。
帶文丘里管和水膜塔下部連接反應(yīng)池，反應(yīng)池經(jīng)前耐酸灰漿泵連接前旋液分離器斷面為錐形的進(jìn)口管，前旋液分離器的下部連接小短圓管連接除塵補(bǔ)給水池，前旋液分離器上部的出口管連接除塵水箱，除塵水箱經(jīng)除塵器供水泵連接帶文丘里管和水膜塔的文丘里擴(kuò)散管進(jìn)口和水膜塔的上進(jìn)口；除塵補(bǔ)給水池經(jīng)后耐酸灰漿泵連接后旋液分離器的錐形的進(jìn)口管，后旋液分離器的下部連接小短圓管連接沖灰溝，后旋液分離器上部的出口管連接除塵水箱。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、由于大大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)和以燃煤中磺鐵礦熱分解產(chǎn)物Fe2O3作為脫硫反應(yīng)劑，使煙氣脫硫裝置投資與石灰石——石膏法相比降低97-95％，使運(yùn)行費(fèi)用降低到0.07-0.2分/KW.n，若回收付產(chǎn)品，可有盈利。
2、占在面積小，對(duì)10萬(wàn)KW機(jī)組而言，占地面積小于100m2，若無(wú)文丘里——水膜除塵器機(jī)組，尚需增加本容量機(jī)組定型文丘里——水膜的占地面積。特別合適老廠對(duì)燃煤熱力鍋爐的增設(shè)。
3、脫硫成本，不隨燃煤含硫率增高而增加，特別適用于燃用磺鐵礦硫，硫酸鹽硫的中高硫煤種。
4、由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單，其化學(xué)反應(yīng)自行反應(yīng)，無(wú)需人為控制，因此可不設(shè)專(zhuān)崗，僅由除塵值班員兼管即可。
5、消除了火電廠多年來(lái)頭痛的沖灰系統(tǒng)結(jié)垢問(wèn)題。
6、脫硫效率可滿足國(guó)內(nèi)需求，實(shí)驗(yàn)值，脫硫效率達(dá)95-99％。
7、可回收凈水劑初級(jí)品Fe2(SO4)3,和硫資源FeS2，解決我國(guó)硫進(jìn)口的問(wèn)題。
下面結(jié)合


實(shí)施例圖1是燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)2是燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫設(shè)備的旋液分離器側(cè)視3是燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫設(shè)備的旋液分離器俯視標(biāo)號(hào)1)除塵器供水泵，2)除塵水箱，3)文丘里和水膜，4)反應(yīng)池，5)前耐酸灰漿泵，6)前旋液分離器，7)洗滌池，8)除塵補(bǔ)給水，9)后耐酸灰漿泵，10)后旋液分離器，11沖灰溝)。
本發(fā)明是將燃煤爐里燃燒煤中的FeS2熱分解后的分解產(chǎn)物SO2與Fe2O3，這些SO2與Fe2O3經(jīng)媒介劑或稱(chēng)觸媒劑或稱(chēng)G的蝕鐵菌，與硫酸反應(yīng)生成Fe2(SO4)3，再繼續(xù)與硫酸反應(yīng)生成FeS2。即將煙氣中SO2與灰中Fe2O3轉(zhuǎn)化成水不溶性固態(tài)硫的化合物混在灰中排放，或以鋼廠工業(yè)垃圾Fe2O3,FeSO4、鐵屑等，在系統(tǒng)中與無(wú)塵煙氣反應(yīng)得到凈水劑的初級(jí)品硫酸鐵，若繼續(xù)與硫酸反應(yīng)得到FeS2回收副產(chǎn)品或硫資源。
其中參加反應(yīng)的硫酸生成過(guò)程是當(dāng)煙氣混合物含有SO2,O2和煙塵中含有Fe2O3固態(tài)粉粒時(shí)經(jīng)文丘里管遇水，在速度場(chǎng)的化學(xué)動(dòng)力傳質(zhì)，經(jīng)媒介作用，固態(tài)Fe2O3分子會(huì)部分變?yōu)殡x子成為Fe3+.G形成液相催化劑，在閉路循環(huán)的連續(xù)運(yùn)行中，三價(jià)鐵離子濃度會(huì)持續(xù)增高到定值。成為對(duì)SO2強(qiáng)有力的液相催化劑，將煙氣中SO2和O2催化成SO3轉(zhuǎn)移到液相中成硫酸。產(chǎn)生的硫酸參與了本發(fā)明的煙氣脫硫過(guò)程。
其反應(yīng)為
。
燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法的設(shè)備為帶文丘里管和水膜塔下部連接反應(yīng)池，反應(yīng)池經(jīng)前耐酸灰漿泵連接前旋液分離器的錐形的進(jìn)口管，前旋液分離器的下部連接小短圓管連接除塵補(bǔ)給水池，前旋液分離器上部的出口管連接除塵水箱，除塵水箱經(jīng)除塵器供水泵連接帶文丘里管和水膜塔的文丘里管布水裝置進(jìn)口和水膜塔的上進(jìn)口除塵補(bǔ)給水池經(jīng)后耐酸灰漿泵連接后旋液分離器錐形的進(jìn)口管，后旋液分離器的下部連接小短圓管連接沖灰溝，后旋液分離器上部的出口管連接除塵水箱。
燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法及設(shè)備，采用旋液分離器將液固分離，即以速度力轉(zhuǎn)化成離心力的液固分離設(shè)備，旋液分離器是一個(gè)錐形管其上部連接大短圓管，大短圓管一側(cè)切向連接斷面為錐形的進(jìn)氣管，大短圓管頂部有端蓋，端蓋中間有通入錐形管內(nèi)的出口管，錐體管其下部連接小短圓管。
實(shí)施例本發(fā)明以燃煤爐文丘里——水膜除塵器為氣、液傳質(zhì)設(shè)備在水膜后設(shè)一反應(yīng)池，以提供化學(xué)反應(yīng)所需時(shí)間(約0.5-3h)，反應(yīng)池中灰水經(jīng)耐酸灰漿泵增壓經(jīng)旋液分離器整形成扁平帶切入旋液分離器立壁形成沿旋液分離器內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)的離心力。將速度力轉(zhuǎn)化成液固分離的離心力，分離出的灰水返回除塵水箱，形成除塵脫硫的閉路循環(huán)，分離出的稠灰排入洗滌池并補(bǔ)入除塵補(bǔ)給水，經(jīng)后耐酸灰漿泵增壓，泵入后旋液分離器，分離出的灰水送入除塵水箱，也可送至反應(yīng)池中，以回收尚未反應(yīng)成FeS2的Fe3+離子和媒介劑等可溶性物質(zhì)，稠灰排至沖灰溝。
本發(fā)明是以文丘里除塵器取代了煙氣脫硫的全部煙氣通流設(shè)備，因而其投資僅占石灰石膏法的3-5％。它的脫硫反應(yīng)劑，是以燃煤中磺鐵礦熱分解后的分解產(chǎn)物灰中的Fe2O3(其它條件生成的Fe2O3同效)，經(jīng)媒介劑的媒介與熱分解產(chǎn)物SO2再轉(zhuǎn)化成磺鐵礦變成水不溶性固態(tài)硫，其轉(zhuǎn)化過(guò)程的中間產(chǎn)物為Fe2(SO4)4，稀硫酸中的Fe3+是液相催化劑，因此使煙氣脫硫費(fèi)用由0.12元左右/kw.n，降低到0.2分/kwn以下。若回收副產(chǎn)品可稍盈利。
其工業(yè)實(shí)施系統(tǒng)如圖1所示，煙氣經(jīng)文丘里到水膜旋轉(zhuǎn)上升將塵顆甩向周壁被液膜沖下，煙氣經(jīng)水膜濕段、干段直至頂部排出水膜器進(jìn)入排放煙道，同時(shí)由除塵器供水泵1)抽除塵箱2)中水供到文丘里和水膜的布水裝置3)攜塵灰水下降到水膜底部經(jīng)灰水出口排至反應(yīng)池4)經(jīng)前耐酸灰漿泵5)增壓供入前旋液分離器6)(可設(shè)支路作防沉降循環(huán))，分離出的水送至除塵水箱2)形成除塵用水閉路循環(huán)。分離后稠灰排到洗滌池7)與除塵補(bǔ)給水8)混合經(jīng)后耐酸灰漿泵9)，供后旋液分離器10)，也可設(shè)支路作防沉降循環(huán)，后旋液分離器10)分離出的水送到除塵水箱2)也可設(shè)支路送至反應(yīng)池4)，分離后的稠灰排到?jīng)_灰系統(tǒng)11)排放。
在于文丘里——水膜除塵，作為氣、液固傳質(zhì)設(shè)備，是利用文丘里管的速度場(chǎng)所產(chǎn)生的化學(xué)動(dòng)力傳質(zhì)功能，當(dāng)然同時(shí)包括具有速度場(chǎng)的并流噴射塔，噴杯式三項(xiàng)混合塔用于其吸收液PH值小于3.0的液相催化系統(tǒng)。閉路循系統(tǒng)中含有痕量(每工程約需10微克左右)的蝕鐵菌經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)行，由于蝕鐵菌的繁殖和媒介作用，灰水中的Fe2O3分子逐漸離子化溶解在灰水中成為Fe3+.G離子便對(duì)傳質(zhì)于液相中SO2.O2起催化作用，并隨著液相中三價(jià)鐵離子濃度的增高，煙氣脫硫效率增高，當(dāng)除塵循環(huán)水中溶有三價(jià)鐵離子后便成為除塵脫硫系統(tǒng)。直至其脫硫效率達(dá)理想值后穩(wěn)定到該值。其特征在于液相催化劑是三價(jià)鐵離子(Fe3+)蝕鐵菌是觸媒劑或稱(chēng)媒介劑，是在本系統(tǒng)運(yùn)行中，觸媒于Fe2O3分子與稀H2SO4反應(yīng)而產(chǎn)生的Fe3+。其特征在于該閉路循環(huán)系統(tǒng)中隨運(yùn)行時(shí)間的持續(xù)和煙氣脫硫效率的提高，灰水中硫酸從無(wú)到有其濃度繼續(xù)升高，F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)變成Fe2(SO4)3速度增大，隨著閉路循環(huán)液中硫酸和硫酸鐵濃度的增高，在觸媒下轉(zhuǎn)化生成FeS2后沉淀出，成為穩(wěn)定化合物。這是一個(gè)自行反應(yīng)過(guò)程，無(wú)需人為調(diào)節(jié)。液相催化劑還包括鐵系元素的鐵、鈷、鎳等金屬及其氧化物、化合物從氣液傳質(zhì)的文丘里液相催化，將SO2、O2和水催化成硫酸到反應(yīng)池中硫酸與Fe2O3在觸媒下生成硫酸鐵，繼續(xù)與硫酸反應(yīng)成磺鐵礦(FeS2)完成了將煙氣中SO2轉(zhuǎn)化成FeS2，成水不溶性硫的化合物混在灰中排放。
耐酸反應(yīng)池，提供了稀硫酸(液)與Fe2O3(固)在觸媒下的反應(yīng)時(shí)間。
耐酸反應(yīng)池隨時(shí)向外排放灰或稠灰，旋液分離器為以速度力轉(zhuǎn)化成離心力的液固分離設(shè)備，用以維持反應(yīng)池中，液、固的比例穩(wěn)定在5-10％左右或30％以下。液、固分離設(shè)備還包括沉淀池、澄清器、濃縮池，斜管沉淀池等分離設(shè)備。
洗滌池是回收反應(yīng)池排出稠灰殘液中所攜尚未轉(zhuǎn)化成FeS2的離子Fe3+和媒介劑，至于設(shè)置幾級(jí)洗滌池甚至設(shè)否洗滌池，均以需方的需求而異。本級(jí)的旋液分離器的作用。是將經(jīng)洗滌后的灰或稠灰分離出排放，灰水送到除塵水箱或反應(yīng)池作為除塵補(bǔ)給水。
在本系統(tǒng)中以鐵為脫硫反應(yīng)劑和三價(jià)鐵離子為液相催化劑時(shí)堿金屬、堿土金屬的氧化物和灰酸化物Al2O3僅是該條件下與酸反應(yīng)劑。
本系統(tǒng)中堿金屬和堿土金屬的氧化物，如堿金屬常見(jiàn)物鉀、鈉堿土金屬鈣、鎂、鍶、鋇和氨及銨鹽在PH值大于5時(shí)均可參加脫硫反應(yīng)，也能取得一定的脫硫效率。
目前我國(guó)大部大、中型火電機(jī)組更換成干式除塵。該發(fā)明可在干式除塵器后，設(shè)文丘里——水膜，將干除塵后的灰導(dǎo)入反應(yīng)池，可得到相同的效果，更可以向反應(yīng)池中投入鋼廠垃圾Fe2O3鐵屑、硫酸亞鐵等，對(duì)無(wú)塵煙氣實(shí)施煙氣脫硫、尚能回收副產(chǎn)品、聚合鐵的初級(jí)品，硫酸鐵或繼續(xù)反應(yīng)生成FeS2，分離出硫資源。
實(shí)施所需及設(shè)備市場(chǎng)1、文丘里——水膜除塵器，是定型產(chǎn)品多數(shù)電力設(shè)計(jì)院和電力科研院所都能設(shè)計(jì)。
2、反應(yīng)池和洗滌池可根據(jù)設(shè)計(jì)，施工。僅考慮到耐酸、防滲、有的需防凍無(wú)特殊要求，一般用戶可自行解決，也可包工他人。
3、旋液分離器，技術(shù)發(fā)明者專(zhuān)供，如圖示所示，參數(shù)如下，入口管為方型R角漸縮管，D1切內(nèi)壁，也可是圓形漸縮管。也可是斷面為錐形的進(jìn)口管，D1流速10-40m/S,D2流速2-16m/S,H2錐角=4-30,D3流速0.5-10m/S。
權(quán)利要求
1.一種燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法，其特征為本發(fā)明是將燃煤爐里燃燒煤中的FeS2熱分解后的分解產(chǎn)物SO2與Fe2O3，隨煙氣冒出的這些SO2與Fe2O3經(jīng)媒介劑或稱(chēng)觸媒劑或G的蝕鐵菌，與硫酸反應(yīng)生成Fe2(SO4)3，在繼續(xù)與硫酸反應(yīng)生成FeS2；其反應(yīng)為。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法，其特征為其中參加反應(yīng)的硫酸生成過(guò)程是當(dāng)煙氣混合物含有SO2,O2和煙塵中含有Fe2O3固態(tài)粉粒時(shí)經(jīng)文丘里中速度場(chǎng)的化學(xué)動(dòng)力傳質(zhì)，經(jīng)媒介作用，固態(tài)Fe2O3分子會(huì)部分變?yōu)殡x子成為Fe3+G形成液相催化劑，在閉路循環(huán)的連續(xù)運(yùn)行中，三價(jià)鐵離子濃度會(huì)持續(xù)增高到定值。成為對(duì)SO2強(qiáng)有力的液相催化劑，將煙氣中SO2和O2催化成SO3轉(zhuǎn)移到液相中成硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法的設(shè)備，其特征為采用旋液分離器，一個(gè)錐形管其上部連接大短圓管，大短圓管一側(cè)切向連接斷面為錐形的進(jìn)口管，大短圓管頂部有端蓋，端蓋中間有通入錐形管內(nèi)的出口管，錐形管其下部連接小短圓為排渣管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法的設(shè)備，其特征為采用旋液分離器，斷面為錐形的進(jìn)口管也可以是方型R角漸縮管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法的設(shè)備，其特征為采用旋液分離器，斷面為錐形的進(jìn)口管也可是圓形漸縮管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法的設(shè)備，其特征為帶文丘里管和水膜塔下部連接反應(yīng)池，反應(yīng)池經(jīng)前耐酸灰漿泵連接前旋液分離器斷面為錐形的進(jìn)口管，前旋液分離器的下部連接小短圓管連接除塵補(bǔ)給水池，前旋液分離器上部的出口管連接除塵水箱，除塵水箱經(jīng)除塵器供水泵連接帶文丘里管和水膜塔的文丘里擴(kuò)散管進(jìn)口和水膜塔的上進(jìn)口；除塵補(bǔ)給水池經(jīng)后耐酸灰漿泵連接后旋液分離器的錐形的進(jìn)口管，后旋液分離器的下部連接小短圓管連接沖灰溝，后旋液分離器上部的出口管連接除塵水箱。
全文摘要
一種燃煤爐煙氣濕式除塵液相催化脫硫方法及設(shè)備它以燃煤灰中的Fe
文檔編號(hào)B01D47/00GK1310037SQ00128209
公開(kāi)日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月16日
發(fā)明者劉同生, 劉廣明, 劉廣澤 申請(qǐng)人:劉同生