專利名稱：循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煙氣脫硫技術領域中對脫硫劑的消化準備，具體地指一種循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法。
背景技術：
燃燒設備所排煙氣中的二氧化硫氣體污染的治理一直是世界大多數(shù)國家環(huán)境保護的重點，其所產(chǎn)生的污染物更是造成我國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源，已經(jīng)成為我國空氣污染治理的當務之急。對煙氣中二氧化硫的治理，國外通常采用濕式石灰石膏法(W-FGD)來脫硫，雖然其脫除效果較好，但存在投資巨大、耗水量大，占地面積較大、系統(tǒng)復雜、阻力較大、結構復雜，以及需要對水進行再處理等一系列的問題。因此干式或半干式的高效煙氣脫硫技術成為了國內(nèi)外研究開發(fā)的重點。特別是針對我國火力發(fā)電單臺裝機容量基本為600MW的煙氣脫硫市場需要，同時根據(jù)國際上煙氣脫硫技術發(fā)展和市場的客觀規(guī)律，可適用于600MW以上火力發(fā)電機組的大型化干法煙氣脫硫技術更將成為國內(nèi)外電力環(huán)保市場的主流。
對于干法煙氣脫硫技術來說，脫硫劑顆粒粒徑的大小和表面活性的高低，直接決定了其脫硫系統(tǒng)中脫粒劑的利用率和脫硫效率的高低。要在Ca/S＝1.1～1.3的低鈣硫比條件下達到90％以上的高脫硫效率，脫硫劑顆粒的粒徑就必須控制在10μm以下。而目前應用的煙氣循環(huán)流化床方法的干法脫硫技術，大都利用非流態(tài)化方式把石灰消化后的成漿液作為脫硫劑，或者采用攪拌等方法制備干式脫硫劑顆粒，并將這些脫硫劑顆粒噴入脫硫反應塔內(nèi)與含硫煙氣進行脫硫反應。如公開號為CN86108755A和CN1307926A的中國發(fā)明專利公開說明書所介紹的脫硫工藝及系統(tǒng)。由于干式脫硫劑顆粒粒徑較大，表面活性不高，且存在脫硫劑制備系統(tǒng)復雜、耗水量大、占地面積較大、管道易腐蝕、結垢及堵塞、噴嘴易磨損等缺陷，因而脫硫劑顆粒的利用率很低，脫硫系統(tǒng)的可靠性較差，煙氣脫硫效率也較低。同時，此類干法煙氣脫硫技術中的脫硫劑制備方法，大都只采用一級分離裝置或相同類型的二級分離裝置對從消化反應塔內(nèi)出來的脫硫劑顆粒進行分離循環(huán)處理，這樣在大型化機組中，由于風量、顆粒量都相當大，同時外部再循環(huán)顆粒量很大，分離裝置的負荷往往超出了其設計能力，如果采用同類分離裝置并聯(lián)，還將導致消化系統(tǒng)的結構過于復雜龐大，因此很難保證脫硫劑顆粒的有效分離、以及脫硫劑顆粒的粒徑大小和顆粒表面的活性。另外，采用一級分離裝置來實現(xiàn)消化顆粒的再循環(huán)和得到制備好的脫硫劑顆粒時，相當多的小脫硫劑顆粒不能被有效收集，從而不能有組織地噴入脫硫塔中進行高效的脫硫反應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術中所存在的缺陷，提供一種循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，采用該方法獲得的脫硫劑顆粒粒徑均勻，表面活性高，能保證在較低鈣硫比的情況下達到較高的脫硫效率，實現(xiàn)較寬的負荷調(diào)節(jié)比，同時可縮減消化反應系統(tǒng)的體積，降低設備投資及運行費用。
為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設計的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，包括將制備脫硫劑的原料、消化反應用水、流化氣體噴入消化反應塔中混合而進行的消化反應，并從中分離出滿足脫硫需要粒徑范圍的脫硫劑顆粒，其特殊之處在于采用分離粒徑參數(shù)不同的兩級分離裝置，將從消化反應塔出來的脫硫劑風粉混合物，先經(jīng)過布置在消化反應塔后的第一級粗顆粒分離器進行分離，所分離出來的粗脫硫劑顆粒再送回消化反應塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)進行消化反應；未被分離出來的細脫硫劑顆粒和乏氣則送入第二級細顆粒分離器進行再分離，所分離出來的細脫硫劑顆粒通過脫硫劑儲存?zhèn)}送入脫硫反應塔中或直接送入脫硫反應塔中，而乏氣則直接送入脫硫反應塔入口位置附近的煙道中。
上述方法中，第一級粗顆粒分離器可將90％以上的大于7μm的脫硫劑顆粒分離出來，第二級細顆粒分離器可將第一級粗顆粒分離器未分離出的98％以上的脫硫劑顆粒分離出來。
上述方法中，第一級粗顆粒分離器采用旋風分離器，第二級細顆粒分離器采用靜電分離器或布袋分離器或它們的組合。
上述方法中，第一級粗顆粒分離器的顆粒分離效率在30～90％的范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)，以根據(jù)脫硫反應需要的顆粒粒徑滿足消化反應塔的顆粒循環(huán)倍率。
上述方法中，噴入消化反應塔中的流化氣體，直接采用經(jīng)本脫硫工藝處理后的潔凈煙氣。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于第一，本發(fā)明通過分離粒徑參數(shù)不同的兩級組合分離裝置對脫硫劑顆粒進行循環(huán)流化處理，解決了過去采用單一性質(zhì)的分離器超負荷運行分離效率低下的缺陷，可以減小消化反應塔的體積，增加脫硫劑顆粒的循環(huán)倍率，提高脫硫劑原料的利用率，特別是在大型化設備的脫硫劑制備系統(tǒng)中其優(yōu)點更為顯著。
第二，本發(fā)明通過第二級細顆粒分離器如靜電分離器和/或布袋分離器可以將總量在99％以上消化好的1～6μm脫硫劑顆粒有效收集在一起，并有組織地噴入脫硫塔中，從而可大幅提高脫硫劑顆粒的利用率，實現(xiàn)較高的脫硫效率。
第三，本發(fā)明通過粗、細兩級分離裝置實現(xiàn)了脫硫劑顆粒的窄篩分分布，并對其進行循環(huán)流態(tài)化的消化處理，可使所制備出的脫硫劑顆粒粒徑均勻，達到所要求的粒徑范圍，從而可大幅提高脫硫劑的表面活性和脫硫反應的效果，保證在Ca/S＝1.1～1.3的較低鈣硫比條件下達到90～92％以上的高脫硫效率。
第四，本發(fā)明的循環(huán)流態(tài)化消化處理方式可以通過調(diào)節(jié)消化反應塔底部的流化氣體風量、以及調(diào)節(jié)進入第一級粗顆粒分離器的風量大小，來滿足各種負荷變化所需要的脫硫劑用量和脫硫劑顆粒粒經(jīng)大小，因而還具有寬調(diào)節(jié)比、可靠性高等特點。


附圖為采用本發(fā)明的脫硫劑制備方法的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫系統(tǒng)的結構示意圖。
圖中生石灰倉1，機械給料裝置2，消化用霧化水噴嘴3，消化反應流化氣體入口4，消化反應塔5，第一級分離器入口管6，第一級旋風分離器7，第二級分離器入口管8，消化反應再循環(huán)顆粒入口管9，第二級靜電或布袋分離器10，脫硫劑儲存?zhèn)}入口管11，脫硫劑儲存?zhèn)}12，脫硫劑入口管13，乏氣管14，煙氣進口管15，脫硫反應塔16，除塵器入口管17，外部除塵器18，外部再循環(huán)顆?；亓先肟诠?9，灰渣倉20，主引風機21，煙囪22，脫硫反應塔霧化水噴嘴23。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的脫硫劑制備方法及其所應用的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝作進一步的詳細描述本發(fā)明以廉價的生石灰并且不限于生石灰為脫硫劑原料，它主要通過消化反應系統(tǒng)，制備出符合高脫硫率要求的高表面活性脫硫劑顆粒。如附圖所示從生石灰倉1送來的脫硫劑原料生石灰，通過機械給料裝置2從消化反應塔5下部噴入，其噴入方式可為多種可單側噴入也可兩側噴入，同時可采用單層或多層噴嘴組合噴入。消化用霧化水噴嘴3也設置在消化反應塔5下部，其具體位置在垂直高度上比脫硫劑原料噴嘴高500～3000mm，消化用霧化水噴嘴3是可伸縮擺動調(diào)節(jié)的，也可以單層或多層布置。消化反應用水通過消化用霧化水噴嘴3噴射到消化反應塔5內(nèi)。
采用流態(tài)化反應方式，從消化反應塔5的底部通過消化反應流化氣體入口4以0.1～10m/s的流速噴入的流化氣體，該流化氣體可直接采用經(jīng)本脫硫工藝處理后的潔凈煙氣，以簡化設備組成，節(jié)約能源。當然也可以采用另外的壓縮空氣。
在消化反應塔5中，流化氣體將噴入的脫硫劑原料、消化反應用水滴流化，這樣氣、固、液三相物質(zhì)在塔內(nèi)強烈混合，可形成較好的流態(tài)化及消化反應條件，保證消化反應的快速進行。未完全消化反應的大顆粒脫硫劑原料在消化反應塔5頂部由于流化氣體的氣流減弱，同時受到消化反應塔5內(nèi)部結構的影響，又向下流動，繼續(xù)發(fā)生消化反應，而較小的未完全消化的脫硫劑原料顆粒和消化反應完全的脫硫劑顆粒，則被流化氣體攜帶從消化反應塔5上部排出，并通過第一級分離器入口管6進入布置在消化反應塔5外部的第一級旋風分離器7中。然后，通過第一級旋風分離器7的慣性分離作用，將90％以上的大于7μm的未完全消化的脫硫劑顆粒分離出來，并通過消化反應再循環(huán)顆粒入口管9送入消化反應塔5下部，又在消化反應塔5內(nèi)發(fā)生混合、流化和消化反應。從第一級旋風分離器7分離出來的消化好的脫硫劑顆粒和乏氣，則通過第二級分離器入口管8進入第二級靜電或布袋分離器10中，將98％以上的消化完成的細脫硫劑顆粒與乏氣分離，通過脫硫劑儲存?zhèn)}入口管11送入脫硫劑儲存?zhèn)}12進行儲存。第二級靜電或布袋分離器10未分離出的乏氣和少量特別細的脫硫劑粉塵則通過乏氣管14直接送入脫硫反應塔16入口附近的進氣煙道中。根據(jù)實際脫硫反應需要的顆粒粒徑，第一級旋風分離器7的顆粒分離效率可在40～90％的范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)，滿足所需要的消化反應塔5內(nèi)的脫硫劑顆粒循環(huán)倍率。
從鍋爐等其它燃燒設備排出的需脫硫煙氣，通過煙氣進口管15從脫硫反應塔16的下部送入塔中，從脫硫劑儲存?zhèn)}12出來的細脫硫劑顆粒通過脫硫劑入口管13噴入到脫硫反應塔16下部，加上從脫硫反應塔霧化水噴嘴23噴入的霧化冷卻水，以及從外部除塵器18分離出來的經(jīng)外部再循環(huán)顆?；亓先肟诠?9回流到脫硫反應塔16下部的再循環(huán)顆粒，在脫硫反應塔16內(nèi)發(fā)生強烈的三相湍流傳熱傳質(zhì)交換，進行脫硫反應。上述塔內(nèi)煙溫降到55～70℃之間，高于塔內(nèi)煙氣露點溫度5～15℃，某些情況下也可以在煙溫80℃左右運行。這樣煙氣、水顆粒、脫硫劑顆粒和再循環(huán)顆粒在煙氣射流的帶動下，向上運動，整個脫硫塔內(nèi)呈流化懸浮態(tài)。
在脫硫反應塔16中上部，基本呈現(xiàn)較大的回落趨勢，大部分顆粒沿側壁附近向下運動，并到塔下部又重新被煙氣帶動向上運動往復，在塔內(nèi)形成高強度的三相湍流交換狀態(tài)，發(fā)生強烈的混合、傳熱、傳質(zhì)及化學反應的復雜物理化學過程。在塔內(nèi)煙氣中的SO2與脫硫劑Ca(OH)2反應生成亞硫酸鈣或硫酸鈣，并可以同時脫出煙氣中少量的SO3以及可能存在的HCl、HF等有害氣體成分，脫硫效率至少可以達到90％以上。
然后，煙氣由脫硫反應塔16頂部排出，通過除塵器入口管17進入外部除塵器18，煙氣中攜帶的顆粒被分離出來，部分顆粒通過外部再循環(huán)顆粒回料入口管19送回脫硫反應塔16中繼續(xù)參加脫硫反應，不循環(huán)的脫硫副產(chǎn)品及飛灰則送入灰渣倉20儲存、轉運走。從外部除塵器18出來的達標潔凈煙氣由主引風機21送入煙囪22，最后排入大氣。
權利要求
1.一種循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，包括將制備脫硫劑的原料、消化反應用水、流化氣體噴入消化反應塔中混合而進行的消化反應，并從中分離出滿足脫硫需要粒徑范圍的脫硫劑顆粒，其特征在于采用分離粒徑參數(shù)不同的兩級分離裝置，將從消化反應塔出來的脫硫劑風粉混合物，先經(jīng)過布置在消化反應塔后的第一級粗顆粒分離器進行分離，所分離出來的粗脫硫劑顆粒再送回消化反應塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)進行消化反應；未被分離出來的細脫硫劑顆粒和乏氣則送入第二級細顆粒分離器進行再分離，所分離出來的細脫硫劑顆粒通過脫硫劑儲存?zhèn)}送入脫硫反應塔中或直接送入脫硫反應塔中，而乏氣則直接送入脫硫反應塔入口位置附近的煙道中。
2.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的第一級粗顆粒分離器可將90％以上的大于7μm的脫硫劑顆粒分離出來；所說的第二級細顆粒分離器可將第一級粗顆粒分離器未分離出的98％以上的脫硫劑顆粒分離出來。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的第一級粗顆粒分離器采用旋風分離器，第二級細顆粒分離器采用靜電分離器或布袋分離器或它們的組合。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的第一級粗顆粒分離器的顆粒分離效率在30～90％的范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)，以根據(jù)脫硫反應需要的顆粒粒徑滿足消化反應塔的顆粒循環(huán)倍率。
5.根據(jù)權利要求3所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的第一級粗顆粒分離器的顆粒分離效率在30～90％的范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)，以根據(jù)脫硫反應需要的顆粒粒徑滿足消化反應塔的顆粒循環(huán)倍率。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的噴入消化反應塔中的流化氣體，直接采用經(jīng)本脫硫工藝處理后的潔凈煙氣。
7.根據(jù)權利要求3所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的噴入消化反應塔中的流化氣體，直接采用經(jīng)本脫硫工藝處理后的潔凈煙氣。
8.根據(jù)權利要求4所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的噴入消化反應塔中的流化氣體，直接采用經(jīng)本脫硫工藝處理后的潔凈煙氣。
9.根據(jù)權利要求5所述的循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特征在于所說的噴入消化反應塔中的流化氣體，直接采用經(jīng)本脫硫工藝處理后的潔凈煙氣。
全文摘要
一種循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝中的脫硫劑制備方法，其特點是采用分離粒徑參數(shù)不同的兩級分離裝置，將從消化反應塔出來的脫硫劑風粉混合物，先經(jīng)過第一級粗顆粒分離器分離，分離出來的粗脫硫劑顆粒再送回消化反應塔內(nèi)繼續(xù)循環(huán)進行消化反應；未分離出來的細脫硫劑顆粒和乏氣送入第二級細顆粒分離器再分離，分離出來的細脫硫劑顆粒通過儲存?zhèn)}送入脫硫反應塔中或直接送入脫硫反應塔中，而乏氣則直接送入脫硫反應塔入口位置附近的煙道中。該方法特別適于大型化干法煙氣脫硫系統(tǒng)對脫硫劑的制備要求，可以減小系統(tǒng)中消化反應塔的體積，提高脫硫劑的表面活性和脫硫反應的效果，提高脫硫劑原料的利用率，同時使消化系統(tǒng)具有寬調(diào)節(jié)比、可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號B01D53/83GK1490071SQ0312532
公開日2004年4月21日 申請日期2003年8月25日 優(yōu)先權日2003年8月25日
發(fā)明者李雄浩, 胡永鋒, 張澤, 林沖, 劉亞麗, 張頡 申請人:武漢凱迪電力股份有限公司