專利名稱：多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤電站的煙氣脫硫技術(shù)，具體地指一種多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家之一，煤炭在我國(guó)一次能源的生產(chǎn)和消耗比例中一直在70％以上，燃煤產(chǎn)生的二氧化硫排放已形成了巨大的環(huán)境污染，從根本上治理二氧化硫排放所造成的污染已勢(shì)在必行。
目前，用于燃煤電站煙氣脫硫的技術(shù)一般有濕法、半干法和干法脫硫。爐內(nèi)噴鈣是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種干法脫硫技術(shù)，由于其使用廉價(jià)的石灰石即碳酸鈣CaCO3作為脫硫劑，具有投資少、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而在20世紀(jì)70年代受到歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家的重視和開(kāi)發(fā)，并相繼在15～700MW的燃煤電站上進(jìn)行了應(yīng)用。但該脫硫方法中鈣的利用率不高，脫硫效率也只有30％左右，故如何回收利用煙氣中未反應(yīng)的氧化鈣CaO來(lái)提高脫硫效率一直是科研人員探索的焦點(diǎn)。芬蘭Tempella公司研究開(kāi)發(fā)了LIFAC脫硫方法，該方法除了在爐內(nèi)噴入石灰石粉外，還在電除塵器前增設(shè)一活化反應(yīng)裝置，使未反應(yīng)的氧化鈣CaO遇水生成氫氧化鈣Ca(OH)2，氫氧化鈣Ca(OH)2在活化反應(yīng)器中與二氧化硫SO2反應(yīng)，來(lái)達(dá)到煙氣脫硫的目的。采用該脫硫方法，可以使煙氣脫硫效率有較大的提高，脫硫效率可達(dá)70％左右，但其所采用的脫硫系統(tǒng)較為復(fù)雜。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的脫硫效率，芬蘭Tempella公司、美國(guó)B&W公司還分別開(kāi)發(fā)了干灰及灰漿再循環(huán)的LIFAC和LIDS脫硫方法，上述兩種方法的工藝過(guò)程基本相同，即將電除塵器、活化反應(yīng)器中所收集的飛灰、氧化鈣CaO和氫氧化鈣Ca(OH)2送回活化反應(yīng)器再循環(huán)，以進(jìn)一步提高其脫硫效率和鈣利用率。雖然干灰及灰漿再循環(huán)的LIFAC和LIDS脫硫方法能夠提高系統(tǒng)脫硫效率，但脫硫效率也只有80％左右，還不能使鈣利用率有很大提高，且其脫硫系統(tǒng)仍然龐大復(fù)雜。
循環(huán)流態(tài)化煙氣脫硫方法是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種半干法煙氣脫硫技術(shù)，由于該技術(shù)具有投資少、占地面積小、設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高等特點(diǎn)，故成為電力環(huán)保行業(yè)中研究開(kāi)發(fā)和推廣的重點(diǎn)。然而，循環(huán)流態(tài)化煙氣脫硫方法也存在如下不足該方法使用的脫硫劑是高品質(zhì)的氫氧化鈣Ca(OH)2或需經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)處理的氧化鈣CaO，一方面由于高品質(zhì)的氫氧化鈣Ca(OH)2或氧化鈣CaO的價(jià)格也高，使整個(gè)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行成本大幅增加；另一方面由于增加了消化系統(tǒng)，使整個(gè)脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高昂，且消石灰顆粒的表面活性不易保證。此外，由于氫氧化鈣Ca(OH)2或氧化鈣CaO對(duì)人體健康有一定的危害，因此采用它作為脫硫劑時(shí)，必須保證運(yùn)輸過(guò)程以及脫硫系統(tǒng)具有良好的密封和安全措施，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜化，運(yùn)行成本無(wú)法降低。

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(shù)所存在的缺陷，提供一種多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝及其系統(tǒng)，采用該工藝及系統(tǒng)能提高脫硫劑的利用率，達(dá)到滿意的脫硫效率，并且其工藝流程簡(jiǎn)單，耗水量較少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，初投資及運(yùn)行成本低廉。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)出的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝，采用爐內(nèi)噴射石灰石粉、煙道內(nèi)增濕活化、循環(huán)流態(tài)化煙氣脫硫相結(jié)合的方法，來(lái)協(xié)同作用分層次脫硫。其操作過(guò)程依次包括如下步驟1)爐膛內(nèi)噴射石灰石粉對(duì)煙氣進(jìn)行第一次脫硫處理將石灰石粉噴射到燃煤設(shè)備爐膛上方的煙氣中，使石灰石粉中的碳酸鈣在高溫環(huán)境中分解成為氧化鈣顆粒和二氧化碳?xì)怏w，氧化鈣顆粒隨即與煙氣中的二氧化硫氣體發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈣，其脫硫效率為20～30％。
2)增濕煙道內(nèi)噴水對(duì)煙氣進(jìn)行第二次脫硫處理將步驟1)中沒(méi)有發(fā)生脫硫反應(yīng)的氧化鈣顆粒、飛灰、一次脫硫產(chǎn)物以及煙氣通過(guò)燃煤設(shè)備尾部煙道導(dǎo)入增濕煙道中，并向增濕煙道中噴射霧化水，使煙氣中的氧化鈣顆粒遇水增濕活化，反應(yīng)生成氫氧化鈣顆粒，氫氧化鈣顆粒隨即與煙氣中的二氧化硫氣體發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸鈣，其脫硫效率為20～30％。
3)循環(huán)流態(tài)化脫硫塔內(nèi)噴水對(duì)煙氣進(jìn)行第三次脫硫處理將步驟2)中沒(méi)有發(fā)生脫硫反應(yīng)的氫氧化鈣顆粒和剩余的氧化鈣顆粒、飛灰、一次和二次脫硫產(chǎn)物以及煙氣從增濕煙道后部出口導(dǎo)入循環(huán)流態(tài)化脫硫塔內(nèi)，并向脫硫塔內(nèi)再次噴射霧化水，使氫氧化鈣顆粒與煙氣中的二氧化硫氣體在潮濕環(huán)境中充分接觸，且使剩余的氧化鈣顆粒與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣顆粒，最終氫氧化鈣顆粒與煙氣中的二氧化硫氣體反應(yīng)生成亞硫酸鈣；同時(shí)通過(guò)外置電除塵器將部分未反應(yīng)的氫氧化鈣顆粒再次送回脫硫塔內(nèi)循環(huán)吸收二氧化硫氣體，由于在此之前已經(jīng)進(jìn)行了兩次脫硫反應(yīng)，本次的脫硫效率僅為50～60％，最終分離獲得潔凈的煙氣。
上述工藝的步驟1)中，優(yōu)選將石灰石粉噴射到燃煤設(shè)備爐膛上方溫度范圍為950～1150℃的煙氣中，在此溫度范圍內(nèi)石灰石粉中的碳酸鈣最容易分解成為氧化鈣顆粒和二氧化碳?xì)怏w，有利于提高石灰石粉的利用率。
上述工藝的步驟2)中，最好通過(guò)向增濕煙道中噴射適量的霧化水滴，使其中的煙氣溫度保持在85～95℃的范圍內(nèi)，在此溫度條件下氧化鈣顆粒遇水迅速活化而生成氫氧化鈣顆粒，氫氧化鈣顆粒與煙氣中的二氧化硫氣體具有很高的反應(yīng)速率，從而可將二氧化硫氣體迅速吸收。
上述工藝的步驟3)中，最好通過(guò)向脫硫塔內(nèi)噴射霧化水，使其中的煙氣溫度控制在60～75℃的范圍內(nèi)，煙氣含濕量控制在11～15％的范圍內(nèi)，此時(shí)氫氧化鈣脫硫劑顆粒與煙氣中的二氧化硫氣體的反應(yīng)環(huán)境條件達(dá)到最佳狀態(tài)，可有效提高煙氣脫硫效率和脫硫劑顆粒的利用率。
為實(shí)現(xiàn)上述工藝而專門設(shè)計(jì)的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，包括通過(guò)煙氣輸送管道和循環(huán)物料管道連接在一起組成循環(huán)流態(tài)化脫硫體系的脫硫塔、外部電除塵器、引風(fēng)機(jī)及煙囪，還包括新增加的石灰石粉噴射裝置和增濕煙道。石灰石粉噴射裝置的石灰石粉噴嘴布置在燃煤設(shè)備的爐膛上方，可向其中噴射石灰石粉。增濕煙道內(nèi)設(shè)置有增濕水霧化噴嘴，可向增濕煙道中均勻噴射霧化水滴。增濕煙道的前部進(jìn)口與燃煤設(shè)備的尾部煙道相連，增濕煙道的后部出口與上述脫硫塔的煙氣進(jìn)口煙道相連。從燃煤設(shè)備排放出的含硫煙氣在燃煤設(shè)備的爐膛上方進(jìn)行第一次脫硫，在增濕煙道中進(jìn)行第二次脫硫，在循環(huán)流態(tài)化脫硫塔中進(jìn)行第三次脫硫。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，本發(fā)明采用廉價(jià)的石灰石粉作為脫硫劑，并利用它在爐內(nèi)噴射生成具有一定活性的氧化鈣，而氧化鈣與飛灰經(jīng)過(guò)增濕煙道和循環(huán)流態(tài)化脫硫塔內(nèi)噴水增濕活化后，可形成具有極高表面活性的脫硫劑顆粒，增大與二氧化硫的反應(yīng)速率。故其不僅可以降低煙氣的脫硫成本，而且可以提高煙氣的脫硫效率。
其次，本發(fā)明在燃煤設(shè)備尾部煙道后設(shè)計(jì)煙氣增濕系統(tǒng)，一方面可使煙氣中的氧化鈣顆粒遇水迅速活化而生成高效的氫氧化鈣脫硫劑顆粒，并將煙氣中的部分二氧化硫氣體迅速吸收；另一方面煙氣增濕后迅速冷卻，降低了其進(jìn)入脫硫塔時(shí)的溫度，延長(zhǎng)了煙氣與氫氧化鈣脫硫劑顆粒之間的反應(yīng)空間和反應(yīng)時(shí)間，大幅提高了脫硫劑顆粒的利用率。
第三，本發(fā)明在燃煤設(shè)備的爐膛上方、尾部增濕煙道、以及循環(huán)流態(tài)化脫硫塔中分層次進(jìn)行脫硫，各部分設(shè)備僅承擔(dān)一部分脫硫工作。因而，在達(dá)到總系統(tǒng)高脫硫效率的前提下，本脫硫塔內(nèi)的脫硫效率只需達(dá)到50～60％即可。在這種情況下，可以適當(dāng)減少循環(huán)物料返回脫硫塔的質(zhì)量流量，使脫硫塔內(nèi)物料濃度保持在400～600g/m3的水平內(nèi)，這樣不僅減少了脫硫塔內(nèi)的流動(dòng)阻力，而且減輕了外部靜電除塵器的運(yùn)行負(fù)荷，從而也大幅降低了整個(gè)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了整個(gè)工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
第四，本發(fā)明集成的多次脫硫反應(yīng)均是在干法狀態(tài)下進(jìn)行的，從而大大降低整個(gè)脫硫系統(tǒng)的耗水量。
綜上所述，本發(fā)明具有簡(jiǎn)潔的工藝流程、簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，低廉的運(yùn)行成本，較高的脫硫效率，能在Ca/S＝1.1～1.2的較低鈣流比條件下，達(dá)到93～95％以上的脫硫效率。


圖1為一種多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為增濕水霧化噴嘴安裝在增濕煙道中心線上的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為增濕水霧化噴嘴安裝在增濕煙道側(cè)壁上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為環(huán)狀紊流發(fā)生器安裝在增濕煙道中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下針對(duì)一臺(tái)燃煤電站鍋爐，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝及其系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖中所示的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，主要由通過(guò)煙氣輸送管道和循環(huán)物料管道連接成為一完整脫硫體系的石灰石粉噴射裝置、增濕煙道9、脫硫塔28、外部電除塵器24、引風(fēng)機(jī)25及煙囪26等構(gòu)成。
石灰石粉噴射裝置由石灰石粉倉(cāng)3、安裝在石灰石粉倉(cāng)3下端的旋轉(zhuǎn)給粉機(jī)2、通過(guò)輸粉管道4與旋轉(zhuǎn)給粉機(jī)2相連的壓氣機(jī)1、以及安裝在輸粉管道4末端的石灰石粉噴嘴5組成。石灰石粉噴嘴5布置在燃煤電站鍋爐6的爐膛上方。
增濕煙道9設(shè)置在燃煤電站鍋爐6和脫硫塔28之間，增濕煙道9的前部進(jìn)口與燃煤電站鍋爐6的尾部煙道7相連，增濕煙道9的后部出口與脫硫塔28的煙氣進(jìn)口煙道12相連。在增濕煙道9的內(nèi)壁上設(shè)置有1～3道軸向截面呈三角型的環(huán)狀紊流發(fā)生器8，該環(huán)狀紊流發(fā)生器8位于煙氣上游的一面與增濕煙道9的內(nèi)壁夾角α＝25～35°，位于煙氣下游的一面與增濕煙道9的內(nèi)壁夾角β＝35～45°，該環(huán)狀紊流發(fā)生器8的突出深度H＝0.1～0.2D，D為增濕煙道9的內(nèi)徑或當(dāng)量?jī)?nèi)徑。用數(shù)學(xué)公式表示為D=(4*A)/π,]]>其中A為增濕煙道9的橫截面積，π為圓周率。在增濕煙道9內(nèi)各道環(huán)狀紊流發(fā)生器8的煙氣上游位置，對(duì)應(yīng)地布置有各層增濕水霧化噴嘴10。當(dāng)增濕煙道9的內(nèi)腔截面設(shè)計(jì)為圓形時(shí)，各層增濕水霧化噴嘴10布置在增濕煙道9的軸心上，其噴霧方向與煙氣流動(dòng)方向一致。當(dāng)增濕煙道9的內(nèi)腔截面設(shè)計(jì)為矩形時(shí)，各層增濕水霧化噴嘴10均布在增濕煙道9的內(nèi)壁上，其噴霧方向水平指向增濕煙道9的軸心。這樣可以確保霧化水均勻噴射到增濕煙道9任何地方，最大限度地使氧化鈣顆粒與水充分接觸反應(yīng)生成氫氧化鈣顆粒。增濕煙道9的安裝形式有兩種一種是水平安裝，另一種是垂直安裝，可根據(jù)整個(gè)煙氣脫硫系統(tǒng)的實(shí)際布置需要取舍。增濕煙道9內(nèi)環(huán)狀紊流發(fā)生器8的設(shè)計(jì)充分利用了氣體與顆粒的湍流原理，煙氣經(jīng)過(guò)各道環(huán)狀紊流發(fā)生器8時(shí)受其傾斜面的引導(dǎo)而向增濕煙道9中間擠壓，煙氣的紊流程度逐級(jí)增大，一方面擴(kuò)大了煙氣中氧化鈣與霧化水滴的接觸面，使其充分增濕活化而生成高活性的氫氧化鈣脫硫劑顆粒；另一方面延長(zhǎng)了煙氣與氫氧化鈣脫硫劑顆粒的接觸時(shí)間，強(qiáng)化了氫氧化鈣脫硫劑顆粒對(duì)二氧化硫的結(jié)合吸收特性，提高了第二次脫硫的效率。
脫硫塔28依次包括塔底儲(chǔ)灰倉(cāng)11、煙氣混合室13、文丘里管流化段14、漸擴(kuò)錐體段15、中間反應(yīng)段19、塔頂過(guò)渡段20和塔頂段21。煙氣進(jìn)口煙道12布置在煙氣混合室13上。外部電除塵器24的循環(huán)物料入口17布置在漸擴(kuò)錐體段15上。脫硫塔28的霧化水噴嘴16布置在中間反應(yīng)段19的底部。脫硫塔28的中間反應(yīng)段19內(nèi)壁上設(shè)置有1～3道與增濕煙道9中環(huán)狀紊流發(fā)生器8結(jié)構(gòu)基本相同的環(huán)狀湍流發(fā)生器18。環(huán)狀湍流發(fā)生器18的設(shè)置，可以使脫硫塔28內(nèi)的各相物質(zhì)的紊流程度大幅增加，強(qiáng)化脫硫劑顆粒、煙氣和霧化水滴三者之間的傳熱與傳質(zhì)交換，增加煙氣與脫硫劑顆粒的接觸時(shí)間，從而大幅提高第三次脫硫的效率。連接中間反應(yīng)段19和塔頂段21的塔頂過(guò)度段20可采用由多塊平面三角形板和弧面三角形板拼接圍合而成的內(nèi)腔截面向上漸闊的變異結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步增加煙氣的紊流程度和內(nèi)循環(huán)量，提高脫硫劑顆粒的利用率和脫硫效率。本脫硫塔28的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于塔身上沒(méi)有設(shè)置脫硫劑顆粒噴嘴，脫硫劑顆粒通過(guò)增濕煙道9直接從煙氣進(jìn)口煙道12進(jìn)入脫硫塔28的煙氣混合室13內(nèi)。
本發(fā)明的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫工藝過(guò)程是這樣的首先，燃煤電站鍋爐6爐膛內(nèi)燃燒的煤粉生成高溫?zé)煔饧岸趸騍O2，并向爐膛上部流動(dòng)，在爐膛上部形成950～1150℃的高溫區(qū)域。此時(shí)，將石灰石粉由石灰石粉倉(cāng)3經(jīng)旋轉(zhuǎn)給粉機(jī)2送入輸粉管道4內(nèi)，壓氣機(jī)1工作，壓縮空氣把石灰石粉通過(guò)石灰石粉噴嘴5噴射到爐膛上方950～1150℃的煙氣中。石灰石粉噴嘴5的流速變化范圍在35～50米/秒之間。噴入爐膛上方內(nèi)的石灰石粉與高溫?zé)煔饪焖倩旌希焖贁U(kuò)散，使石灰石粉中的碳酸鈣CaCO3分解成為氧化鈣CaO和二氧化碳CO2，氧化鈣CaO顆粒隨即與煙氣中的二氧化硫SO2反應(yīng)生成硫酸鈣CaSO4，完成第一次脫硫，約可脫除煙氣中總硫量的20～30％。
其次，沒(méi)有反應(yīng)的氧化鈣CaO、飛灰、一次脫硫產(chǎn)物以及煙氣經(jīng)過(guò)燃煤電站鍋爐6的省煤器、空氣預(yù)熱器和尾部煙道7進(jìn)入其后的增濕煙道9中。煙氣進(jìn)入增濕煙道9后，一方面受到從增濕水霧化噴嘴10噴出的霧化水滴的冷卻，使煙氣溫度從增濕煙道9前部進(jìn)口的120～150℃迅速降低到85～95℃，通過(guò)調(diào)節(jié)霧化水滴的噴入量可使煙氣始終維持在此溫度范圍內(nèi)；另一方面受到環(huán)狀紊流發(fā)生器8的擠壓作用，是使煙氣流中的部分固體顆粒轉(zhuǎn)向，向增濕煙道9的中心處流動(dòng)，加大了增濕煙道9內(nèi)煙氣流與固體顆粒的紊流度，延長(zhǎng)了煙氣與固體脫硫劑顆粒的接觸時(shí)間。此時(shí)，煙氣中的部分氧化鈣CaO和霧化水H2O發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣Ca(OH)2，由于氫氧化鈣Ca(OH)2與煙氣中的二氧化硫SO2具有很高的反應(yīng)速率，馬上就將二氧化硫SO2吸收而生成亞硫酸鈣CaSO3，完成第二次脫硫，約可再次脫除煙氣中總硫量的20～30％。
再次，從增濕煙道9后部出口流出的煙氣、飛灰、一次和二次脫硫產(chǎn)物、以及沒(méi)有發(fā)生脫硫反應(yīng)的氫氧化鈣顆粒和剩余的氧化鈣顆粒通過(guò)脫硫塔28兩側(cè)的煙氣進(jìn)口煙道12進(jìn)入煙氣混合室13中，兩側(cè)煙氣混合后進(jìn)入文丘里管流化段14。文丘里管流化段14可采用單管或多管組成，根據(jù)脫硫塔28在運(yùn)行中的負(fù)荷變化情況，煙氣在文丘里管流化段14喉部的速度保持在25～60米/秒的范圍內(nèi)，在文丘里管流化段14出口的速度控制在8～20米/秒的范圍內(nèi)。煙氣混合物從文丘里管流化段14進(jìn)入脫硫塔28的底部反應(yīng)區(qū)漸擴(kuò)錐體段15、中間反應(yīng)段19底部后，立即受到霧化水噴嘴16噴出的霧化水的冷卻，從外部靜電除塵器24分離出來(lái)的循環(huán)物料也經(jīng)流化槽22從循環(huán)物料入口17進(jìn)入到漸擴(kuò)錐體段15中，使煙氣的溫度迅速降低并保持在60～75℃的范圍內(nèi)，煙氣含濕量控制在11～15％的范圍內(nèi)。前二次脫硫反應(yīng)剩余的氧化鈣CaO顆粒再次與霧化水H2O發(fā)生反應(yīng)生成Ca(OH)2顆粒，脫硫塔28內(nèi)的固體顆粒平均直徑在10～80μm的范圍內(nèi)，煙氣帶動(dòng)固體顆粒向上運(yùn)動(dòng)而呈懸浮狀態(tài)。
當(dāng)煙氣混合物上升進(jìn)入脫硫塔28上部的塔頂過(guò)渡段20和塔頂段21時(shí)，由于脫硫塔28在這部分的內(nèi)腔橫截面由下向上逐漸增大，煙氣流速降低，同時(shí)有局部渦流產(chǎn)生，使煙氣中較大的固體顆粒沿塔側(cè)壁向下流動(dòng)，在脫硫塔28內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)。這樣加大了飛灰、脫硫劑顆粒和脫硫產(chǎn)物之間的碰撞、顆粒表面磨損，有效地增加了脫硫劑顆粒的反應(yīng)表面積。煙氣中的二氧化硫SO2在與脫硫劑顆粒Ca(OH)2的反復(fù)循環(huán)接觸中充分反應(yīng)生成亞硫酸鈣CaSO3，完成第三次脫硫，約可脫除煙氣中總硫量的50～60％。與此同時(shí)，煙氣中少量的三氧化硫SO3以及可能存在的鹽酸HCl、氟化氫HF等有害氣體也一并被吸收除去。煙氣經(jīng)過(guò)三次脫硫處理后，在Ca/S＝1.1～1.2的較低鈣流比條件下總的脫硫效率可高達(dá)93～95％。
然后，煙氣從脫硫塔28的塔頂段21上的煙氣出口27流出，通過(guò)煙道進(jìn)入外部靜電除塵器24。在外部靜電除塵器24內(nèi)，煙氣中的固體顆粒被分離出來(lái)，其中含有一部分未完全反應(yīng)的脫硫劑顆粒。被分離下來(lái)的固體顆粒一部分通過(guò)流化槽22從循環(huán)物料入口17返回脫硫塔28中，再次進(jìn)行物料循環(huán)。另一部分固體顆粒，包括脫硫副產(chǎn)品、飛灰等則通過(guò)循環(huán)灰排灰閥送入灰渣倉(cāng)23儲(chǔ)存、運(yùn)走。從外部靜電除塵器24出來(lái)的潔凈煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)25送入煙囪26，最后排入大氣中。落入脫硫塔28的塔底儲(chǔ)灰倉(cāng)11中的灰渣，用氣體輸送方法送入灰渣倉(cāng)23內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝，依次包括如下步驟1)爐膛內(nèi)噴射石灰石粉對(duì)煙氣進(jìn)行第一次脫硫處理將石灰石粉噴射到燃煤設(shè)備爐膛上方的煙氣中，使石灰石粉中的碳酸鈣在高溫環(huán)境中分解成為氧化鈣顆粒和二氧化碳?xì)怏w，氧化鈣顆粒隨即與煙氣中的二氧化硫氣體發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈣；2)增濕煙道內(nèi)噴水對(duì)煙氣進(jìn)行第二次脫硫處理將步驟1)中沒(méi)有發(fā)生脫硫反應(yīng)的氧化鈣顆粒、飛灰、一次脫硫產(chǎn)物以及煙氣通過(guò)燃煤設(shè)備尾部煙道導(dǎo)入增濕煙道中，并向增濕煙道中噴射霧化水，使煙氣中的氧化鈣顆粒遇水增濕活化，反應(yīng)生成氫氧化鈣顆粒，氫氧化鈣顆粒隨即與煙氣中的二氧化硫氣體發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸鈣；3)循環(huán)流態(tài)化脫硫塔內(nèi)噴水對(duì)煙氣進(jìn)行第三次脫硫處理將步驟2)中沒(méi)有發(fā)生脫硫反應(yīng)的氫氧化鈣顆粒和剩余的氧化鈣顆粒、飛灰、一次和二次脫硫產(chǎn)物以及煙氣從增濕煙道后部出口導(dǎo)入循環(huán)流態(tài)化脫硫塔內(nèi)，并向脫硫塔內(nèi)再次噴射霧化水，使氫氧化鈣顆粒與煙氣中的二氧化硫氣體在潮濕環(huán)境中充分接觸，且使剩余的氧化鈣顆粒與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣顆粒，最終氫氧化鈣顆粒與煙氣中的二氧化硫氣體反應(yīng)生成亞硫酸鈣；同時(shí)通過(guò)外置電除塵器將部分未反應(yīng)的氫氧化鈣顆粒再次送回脫硫塔內(nèi)循環(huán)吸收二氧化硫氣體，最終分離獲得潔凈的煙氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟1)中，將石灰石粉噴射到燃煤設(shè)備爐膛上方溫度范圍為950～1150℃的煙氣中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟2)中，向增濕煙道中噴射霧化水使其中的煙氣溫度保持在85～95℃的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟3)中，向脫硫塔內(nèi)噴射霧化水使其中的煙氣溫度控制在60～75℃的范圍內(nèi)，煙氣含濕量控制在11～15％的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝，其特征在于所說(shuō)的步驟3)中，向脫硫塔內(nèi)噴射霧化水使其中的煙氣溫度控制在60～75℃的范圍內(nèi)，煙氣含濕量控制在11～15％的范圍內(nèi)。
6.一種采用權(quán)利要求1所述工藝而專門設(shè)計(jì)的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，包括通過(guò)煙氣輸送管道和循環(huán)物料管道連接在一起的脫硫塔(28)、外部電除塵器(24)、引風(fēng)機(jī)(25)及煙囪(26)，其特征在于它還包括石灰石粉噴射裝置和增濕煙道(9)，石灰石粉噴射裝置的石灰石粉噴嘴(5)布置在燃煤設(shè)備(6)的爐膛上方；增濕煙道(9)內(nèi)設(shè)置有增濕水霧化噴嘴(10)，增濕煙道(9)的前部進(jìn)口與燃煤設(shè)備(6)的尾部煙道(7)相連，增濕煙道(9)的后部出口與脫硫塔(28)的煙氣進(jìn)口煙道(12)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的增濕煙道(9)的內(nèi)壁上設(shè)置有若干道軸向截面呈三角型的環(huán)狀紊流發(fā)生器(8)，該環(huán)狀紊流發(fā)生器(8)位于煙氣上游的一面與增濕煙道(9)的內(nèi)壁夾角α＝25～35 °，位于煙氣下游的一面與增濕煙道(9)的內(nèi)壁夾角β＝35～45°，該環(huán)狀紊流發(fā)生器(8)的突出深度H＝0.1～0.2D，其中D為增濕煙道(9)的內(nèi)徑或當(dāng)量?jī)?nèi)徑；各增濕水霧化噴嘴(10)布置在相應(yīng)各道環(huán)狀紊流發(fā)生器(8)的煙氣上游位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的增濕煙道(9)的內(nèi)腔截面為圓形，各增濕水霧化噴嘴(10)布置在增濕煙道(9)的軸心上，其噴霧方向與煙氣流動(dòng)方向一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的增濕煙道(9)的內(nèi)腔截面為矩形，各增濕水霧化噴嘴(10)均布在增濕煙道(9)的內(nèi)壁上，其噴霧方向水平指向增濕煙道(9)的軸心。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述的多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的脫硫塔的中間反應(yīng)段(19)內(nèi)壁上設(shè)置有若干道與環(huán)狀紊流發(fā)生器(8)結(jié)構(gòu)相同的環(huán)狀湍流發(fā)生器(18)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多次反應(yīng)集成的干法煙氣脫硫工藝及其系統(tǒng)，該工藝首先在高溫爐膛上方噴入石灰石粉，使其中的碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳，部分氧化鈣隨即吸收煙氣中的二氧化硫而生成硫酸鈣然后在增濕煙道內(nèi)噴水活化氧化鈣，使部分氧化鈣轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣并吸收煙氣中的二氧化硫而生成亞硫酸鈣；最后利用剩余的氫氧化鈣和氧化鈣在循環(huán)流態(tài)化脫硫塔內(nèi)完成第三次脫硫。其系統(tǒng)由安裝在燃煤設(shè)備爐膛上方的石灰石粉噴射裝置、連接燃煤設(shè)備和脫硫塔的增濕煙道、脫硫塔、外部電除塵器、引風(fēng)機(jī)及煙囪等構(gòu)成。采用該工藝及系統(tǒng)能提高脫硫劑的利用率，達(dá)到滿意的脫硫效率，并且其工藝流程簡(jiǎn)單，耗水量較少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，初投資及運(yùn)行成本低廉。
文檔編號(hào)B01D53/81GK1537668SQ200310111260
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者韓旭, 劉亞麗, 李瑞鑫, 韓 旭 申請(qǐng)人:武漢凱迪電力股份有限公司