專利名稱：一種干式內外雙循環(huán)流化床脫硫裝置及其脫硫方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煙氣凈化技術領域，尤其涉及一種干式內外雙循環(huán)流化床煙氣脫硫方法及裝置。
背景技術：
煙氣循環(huán)流化床脫硫(CFB-FGD)工藝是二十世紀八十年代德國魯奇(Lurgi)公司開發(fā)的一種新型干法脫硫工藝，此工藝以循環(huán)流化床原理為基礎，通過吸收劑的多次再循環(huán)，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，大大提高了吸收劑的利用率。它不但具有干法脫硫工藝的許多優(yōu)點，如流程簡單、占地少、投資小以及副產品可以綜合利用等，而且能在很低的鈣硫比(Ca/S＝1.1-1.3)情況下接近或達到濕法工藝的脫硫效率，即脫硫效率達90％以上。
目前煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝已經達到工業(yè)應用水平的主要有以下幾種工藝流程1德國Lurgi公司的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝(以下簡稱CFB)；2德國Wulff公司的煙氣回流式循環(huán)流化床脫硫工藝(以下簡稱RCFB)；3丹麥L.F.Smith公司的氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝(以下簡稱GSA)CFB工藝的特點是吸收劑以干態(tài)的消石灰粉從反應塔上游的入口煙道噴入，采用機械式除塵器。反應塔為空塔，主要依靠外置分離器進行循環(huán)。CFB工藝中強調脫硫劑的外循環(huán)，當用于改造工程時一般需要對原有除塵器改造，加裝百葉窗式粗除塵，用于返料，因此會影響原有生產工段。
與CFB工藝相比，RCFB工藝主要在反映他的流場設計和塔頂結構上作了較大改進，主要是反應塔內增加了擾流板和塔頂物料回流裝置，強化了脫硫劑的塔內循環(huán)，提高了吸收劑的利用率和脫硫效率。另外，吸收塔內產生回流使得塔出的含塵濃度大大降低。塔內回流的固體物量一般為外部再循環(huán)量的30％-50％，因此塔內顆粒濃度高，導致脫硫除塵器入口濃度高，當用于改造工程時需要對原有除塵器進行改造，會影響原有生產工段，GAS工藝是一種以石灰石為吸收劑的半干法脫硫技術，由丹麥L.F.Smith公司的開發(fā)。GSA系統(tǒng)中有一個豎直的反應器，在反應器內煙氣與由石灰、反應產物和飛灰組成的懸浮顆粒充分接觸，并進行反應。約99％的懸浮顆粒經旋風除塵器分離后送回反應器，旋風除塵器的出口煙氣經過電除塵器或布袋除塵器后排空。該工藝由吸收塔底部噴入石灰漿，需要增加石灰制漿系統(tǒng)，系統(tǒng)復雜投資和運行成本增加，并且由于該工藝采用漿態(tài)進料，容易出現(xiàn)管路堵塞現(xiàn)象。
中國專利申請?zhí)?2135541.x，發(fā)明名稱“一種雙循環(huán)流化床脫硫裝置”的脫硫裝置，該裝置設有一二兩級慣性分離器，降低了流動阻力，防止了粘壁現(xiàn)象的發(fā)生。但該裝置中外分離器物料全部返回到反應器中，不能對外循環(huán)量進行調控，降低了該該裝置工作參數(shù)的調節(jié)范圍，使外該裝置的適應性降低。另外該裝置采用漿態(tài)進料，與CFB和RCFB相比較多了石灰制漿系統(tǒng)，系統(tǒng)復雜投資和運行成本增加，并且輸漿管路容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對以上現(xiàn)有技術存在的問題，為了簡化工藝流程，和提高脫硫效率、降低脫硫劑消耗提供一種循環(huán)流化床脫硫方法；并且提供一種干式內外雙循環(huán)流化床脫硫裝置，以提高脫硫裝置的適應性。
為達到以上發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫裝置，包括內循環(huán)流化床反應塔1，在反應塔1的底部設有煙氣進口2，反應塔1的上部設有煙氣出口6，煙氣出口6通過管道18與除塵器13連通；其特征在于還包括旋風分離器10、分離箱9、機械閥6、灰倉15；其中所述循環(huán)流化床反應塔底1的底部內壁上設置有脫硫劑噴嘴3、噴水嘴4和空氣噴嘴8，并它們分別通過3根管道與脫硫劑供給源、水管和氣源連通；在連通煙氣出口6與除塵器13管道之間安裝所述的旋風分離器10，所述旋風分離器10下端固體出口與一分離箱11連接，分離箱11有兩個出口，一個出口直接通過管道與灰倉16連接，另一個通過一機械閥9與反應塔1下部進口連接，該旋風分離器10的頂部有氣體出口12，該氣體出口12通過輸運管道9與除塵器進口17相通，除塵器13底端有除塵器出灰口15，該除塵器出灰口15通過管道與灰倉16連通，除塵器13的凈氣體出口14與煙囪相連。
在上述技術方案中，還包括在反應塔1的煙氣進口2上段設置為反應塔文丘里段7。
在上述技術方案中，所述反應塔1上部的內壁上設置擾流板5，該擾流板5呈錯位布置2-5層，并且該擾流板5與反應塔1頂部的距離為反應塔1高度的1/5到1/3(如附圖3)。
在上述技術方案中，所述機械閥9還包括用螺旋給料機代替。
本發(fā)明提供的一種干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法，包括以下步驟1)將含有SO2的煙氣通過煙氣口2進入內循環(huán)流化床反應塔1，粉狀脫硫劑通過噴嘴3噴入到反應塔1內，根據(jù)進入反應塔1的煙氣溫度，分別由噴嘴4和噴嘴5噴入水和空氣，一方面調節(jié)反應塔的溫度，另一方面噴入水可以促進脫硫劑和SO2的反應，其中噴入反應塔內的粉狀脫硫劑的量，按脫硫劑中的所含Ca與煙氣中所含S即Ca/S摩爾比要達到1.1-2.0加入；脫硫劑的噴入量根據(jù)脫硫要求確定，例如要求脫硫效果高，則脫硫劑的噴入量大，即反應塔內的Ca/S(摩爾比)比要達到2.0，如果脫硫效率不高(例如80％)，那么Ca/S比只要達到1.2就可以達到要求；空氣噴入流速在4-20m/s之間，水的噴入量為根據(jù)煙氣量和煙氣溫度控制噴水量，根據(jù)需要即把反應塔內溫度保持在70℃-120℃之間調節(jié)水的噴入量；物料濃度在10-1000g/m3，所述的物料包括進入反應塔煙氣中帶有的粉塵，也包括脫硫劑，一般以脫硫劑為主；2)煙氣、粉狀脫硫劑、空氣和水一起在脫硫塔內在向上運動的流速控制在5-20m/s，在這過程中SO2和脫硫劑發(fā)生化學發(fā)應，煙氣中的SO2被脫除；3)煙氣攜帶脫硫劑(部分參加反應，部分未參加反應)從脫硫塔頂部排出進入旋風分離器；4)通過旋風分離器分離的煙氣進入除塵器，除塵后的干凈煙氣通過煙囪排入大氣；5)旋風分離器分離下來的脫硫劑一部分通過機械閥控制進入反應塔循環(huán)利用，另一部分排入灰倉。
在上述的技術方案中，所述的粉狀脫硫劑包括石灰、電石渣、鋼渣、粉煤灰，氧化鎂或者將以上幾種物質混合，一般粒度在0.01-5mm之間；所述的粉狀脫硫劑由石灰、電石渣、鋼渣、粉煤灰或氧化鎂的混合，包括按照石灰80份、電石渣5份、粉煤灰5份和氧化鎂10份；或者石灰80份、電石渣5份、鋼渣5份、粉煤灰5份和氧化鎂5份；或者石灰80份、電石渣20份；或者石灰20份、電石渣80份；石灰90份、鋼渣10份。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有以下特色和優(yōu)點1.本發(fā)明的裝置具有結構簡單、占地面積小，操作調節(jié)容易，脫硫效率高，投資和運行費用少等優(yōu)點。
2.在反應塔中上部設有2-5層擾流板，在擾流板作用下脫硫劑和煙氣在脫硫塔內的循環(huán)量增加，加強了脫硫劑和煙氣的相互作用，提高了脫硫效率，降低了脫硫劑用量；3.采用旋風分離器進行塔外循環(huán)，可以通過機械給料閥可以控制外循環(huán)量，因此與其它脫硫方式相比，該方法可以同時對塔內和塔外雙循環(huán)系統(tǒng)進行控制，因此可以調控的范圍更大，能夠使脫硫設備在最佳狀態(tài)下運行，使該工藝的適應性大大增強，有利于提高脫硫效果；同時降低對脫硫劑的質量要求。
4.采用干態(tài)進料方式，與漿態(tài)進料方式相比省去了制漿系統(tǒng)，占地面積小，投資和運行費用降低；5.采用旋風分離器與脫硫塔相結合方式，降低了除塵器入口氣體固體顆粒濃度，減輕了除塵器負擔，在改造工程中一般不需要對原有除塵器進行改造，降低了改造費用。
6.旋風分離器分離下來的脫硫劑一部分通過機械閥進入反應塔循環(huán)利用，另一部分排入灰倉。


附圖1為本發(fā)明裝置的結構示意圖附圖2為本發(fā)明裝置中的擾流板布置方式圖面說明反應塔-1 煙氣進口-2脫硫劑噴嘴-3
噴水嘴-4 擾流板-5煙氣出口-6反應塔文丘里段-7 空氣噴嘴-8 機械閥-9旋風分離器-10 分離箱-11 氣體出口-12除塵器-13 凈氣體出口-14 除塵器除灰口-15灰倉-16 除塵器進口-17 管道-18輸運管道-19具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步說明實施例1參看附圖1制作一本發(fā)明的裝置，該裝置包括內循環(huán)流化床反應塔1，該塔呈圓筒形，高度與直徑比2-50，機械閥6還可以采用螺旋給料機；除塵器13可以采用布袋除塵器，也可以是靜電除塵器。例如根據(jù)煙氣性質、流量以及除塵效果要求需要可以選用SWB型、GP型靜電除塵器，或者LCM型脈沖袋式除塵器，LFSF反吹袋式除塵器等。所述循環(huán)流化床反應塔底1部有煙氣進口2，在煙氣進口2上方設置反應塔文丘里段7，在該處設置有脫硫劑噴嘴3(或者用螺旋給料機代替)、噴水嘴4和空氣噴嘴8，并且它們分別通過3根管道與脫硫劑供給源、水管和氣源連通。為了提高脫硫效率，降低脫硫劑用量，還可以在本實施例的結構上增加擾流板5，即在反應塔1的上部，距離反應塔1頂部1/5到1/3之間的地方設有擾流板5，擾流板5可以設置2-5層，它們上下錯位設置。在擾流板作用下脫硫劑和煙氣在反應塔內的循環(huán)量增加，加強了脫硫劑和煙氣的相互作用，而達到提高脫硫效率，降低脫硫劑用量。反應塔頂部有煙氣出口6，該煙氣出口6與旋風分離器10相連，旋風分離器10下端固體出口與一分離箱連接11，分離箱11有兩個出口，一個出口直接與灰倉16連接，另一個通過一機械閥9(或者螺旋給料機)與反應塔1下部進口連接，通過機械閥9可以調節(jié)反應塔外循環(huán)量。該旋風分離器10的頂部有氣體出口12，該氣體出口12通過輸運管道9與除塵器進口17相通，除塵器13底端有除塵器出灰口15，該除塵器出灰口15通過管道與灰倉16連通，除塵器13的凈氣體出口14與煙囪相連。
在本實施例中還可以在反應塔1內部上方布置噴水嘴，進行噴水。
在本實施例中采用旋風分離器進行塔外循環(huán)，可以通過機械給料閥可以控制外循環(huán)量，因此該方法可以同時對塔內和塔外雙循環(huán)系統(tǒng)進行控制，因此可以調控的范圍更大，能夠使脫硫設備在最佳狀態(tài)下運行，使該工藝的適應性大大增強，有利于提高脫硫效果；同時降低對脫硫劑的質量要求。
實施例2本實施例應用實施例1的裝置對流量為5萬m3/h，SO2濃度為2000mg/M3的煙氣進行處理。
首先按煙氣的SO2濃度為2000mg/M3計算加入粉狀脫硫劑的量，按加入粉狀脫硫劑與煙氣中的SO2的Ca/S摩爾比達到1.3，則需要噴入粉狀脫硫劑例如石灰、電石渣或鋼渣，其脫硫劑加入量為113kg/h。通過調節(jié)噴水和空氣量使反應塔內煙氣溫度保持在80℃左右，噴水和空氣的流速為7m/s；通過該工藝流程可以獲得90％的脫硫率，使煙氣中SO2濃度降低為200mg/M3。
1)將濃度為2000mg/M3含有SO2的煙氣通過煙氣口2進入內循環(huán)流化床反應塔1，粉狀石灰脫硫劑通過噴嘴3噴入到反應塔內，根據(jù)煙氣溫度，分別由噴嘴4和噴嘴5入噴入水和空氣，一方面調節(jié)反應塔的溫度，另一方面噴入水可以促進脫硫劑和SO2的反應，其中噴入反應塔內的粉狀脫硫劑的量，按脫硫劑中的有效Ca與煙氣中含S的Ca/S摩爾比達到1.3，脫硫劑的噴入量根據(jù)脫硫要求確定，要求脫硫效果高，則脫硫劑的噴入量大，例如反應塔內的Ca/S(摩爾比)比要達到2.0，如果脫硫效率不高(例如80％)Ca/S比只要達到1.2就可以達到要求；空氣噴入流速在4-20m/s之間；和水的量為根據(jù)煙氣量和煙氣溫度控制噴水量，噴水和空氣的流速為7m/s；根據(jù)需要使反應塔內溫度在70℃-120℃之間調節(jié)；物料濃度保持在10-1000g/m3之間均可，物料包括進入反應塔煙氣中帶有的粉塵，和粉狀石灰脫硫劑，一般以脫硫劑為主；2)煙氣、粉狀脫硫劑、空氣和水一起在反應塔內在向上運動流速控制在5-20m/s，在這過程中SO2和脫硫劑發(fā)生化學發(fā)應，煙氣中的SO2被脫除；在反應塔1內脫硫劑和煙氣中一起向上運動的過程中相互反應，SO2被脫除，特別是在反應塔上部還設有擾流板的作用下，一部分煙氣和脫硫劑在反應塔內形成內循環(huán)，增加了脫硫劑在塔內停留時間，因此增加了脫硫率，煙氣由反應塔頂部出口6排除后進入旋風分離器10，在旋風分離器10中煙氣中的氣體和固體分離，分離下來的固體顆粒(包括反應后的脫硫劑和未反應的脫硫劑)進入分離箱11，通過分離箱11，一部分固體顆粒進入灰倉16，另一部分固體顆粒在機械閥9的作用下進入反應塔1，實現(xiàn)再循環(huán)利用，通過調整機械閥9可以控制進入反應塔1的固體顆粒量，也就是可以控制反應塔1的外循環(huán)量，并通過循環(huán)量可以調節(jié)塔內固體物料濃度。通過調整反應塔1的壓力分布和擾流板的布置方式可以調整反應塔1的內循環(huán)量，因此本發(fā)明可以實現(xiàn)雙循環(huán)控制，因此與其他工藝相比，可調控的尺度更寬，能適應不同條件煙氣脫硫的需求。經旋風分離器分離出固體顆粒后的煙氣進入除塵器13，進一步脫除煙氣中的固體顆粒，經除塵器凈化后的煙氣由除塵器13的凈氣出口14排入煙囪，最后進入大氣。除塵器脫出的固體顆粒由除塵器13的除灰口15進入灰倉16，最后排除。
實施例3本實施例應用實施例1的裝置對流量為2000m3/h，SO2濃度為5000mg/M3的煙氣進行處理，具體步驟也同實施例1，所不同的條件如下。
首先按煙氣的SO2濃度為5000mg/M3計算加入粉狀脫硫劑的量，按加入粉狀脫硫劑中有效Ca與煙氣的SO2的Ca/S摩爾比達到2.0，則需要噴入粉狀脫硫劑例如鋼渣、粉煤灰，氧化鎂，或者將石灰、電石渣、鋼渣、粉煤灰，氧化鎂幾種物質混合，混合可以按照如下比例混合，例如石灰80份、電石渣5份、粉煤灰5份、氧化鎂10份；或者按照如下比例混合石灰80份、電石渣5份、鋼渣5份、粉煤灰5份和氧化鎂5份；一般粒度在0.01-5mm之間，其脫硫劑的重量根據(jù)脫硫劑中有效Ca的含量和煙氣的SO2的量計算。通過調節(jié)噴水和空氣量使反應塔內煙氣溫度保持在80℃左右，噴水和空氣的流速為7m/s；通過該工藝流程可以獲得95％的脫硫率，使煙氣中SO2濃度降低為250mg/M3。
權利要求
1.一種干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法的裝置，包括內循環(huán)流化床反應塔(1)，在反應塔(1)的底部設有煙氣進口(2)，反應塔(1)的上部設有煙氣出口(6)，煙氣出口(6)通過管道(18)與除塵器(13)連通；其特征在于還包括旋風分離器(10)、機械閥(9)、灰倉(15)；其中所述循環(huán)流化床反應塔底(1)的底部內壁上設置有脫硫劑噴嘴(3)、噴水嘴(4)和空氣噴嘴(8)；在連通煙氣出口(6)與除塵器(13)的管道(18)之間還安裝所述的旋風分離器(10)，所述旋風分離器(10)下端固體出口與一分離箱(11)連接，分離箱(11)有兩個出口，一個出口直接通過管道與灰倉(16)連接，另一個通過一機械閥(9)與反應塔(1)下部進口連接，該旋風分離器(10)的頂部有氣體出口(12)，該氣體出口(12)通過輸運管道(19)與除塵器(13)的進口(17)相通，除塵器(13)底端有除塵器出灰口(15)，該除塵器出灰口(15)通過管子與灰倉(16)連通，除塵器(13)的凈氣體出口(14)與煙囪相連。
2.按權利要求1所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法的裝置，其特征在于還包括在反應塔(1)的煙氣進口(2)上方設置一段反應塔文丘里段(7)，在該反應塔文丘里段(7)上方設置脫硫劑噴嘴(3)、噴水嘴(4)和空氣噴嘴(8)。
3.按權利要求1所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法的裝置，其特征在于所述反應塔(1)上部的內壁上設置擾流板(5)，該擾流板(5)呈錯位布置2-5層，并且該擾流板(5)與反應塔(1)頂部的距離為反應塔(1)高度的1/5到1/3。
4.按權利要求1所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法的裝置，其特征在于所述機械閥9還包括用螺旋給料機代替。
5.一種應用權利要求1所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法的裝置進行脫硫方法，包括以下步驟1)將含有SO2的煙氣通過煙氣口(2)進入內循環(huán)流化床反應塔(1)，粉狀脫硫劑通過噴嘴(3)噴入到反應塔(1)內，根據(jù)煙氣溫度，分別由噴嘴(4)和噴嘴(5)噴入水和空氣，其中噴入反應塔內的粉狀脫硫劑的量，按脫硫劑中所含的Ca與煙氣中所含S的Ca/S摩爾比要達到1.1-2.0，空氣噴入流速在4-20m/s之間，水的噴入量為根據(jù)煙氣量和煙氣溫度控制噴水量，噴水量要使反應塔內溫度保持在70℃-120℃之間；反應塔內物料濃度在10-1000g/m3；2)煙氣、粉狀脫硫劑、空氣和水一起在脫硫塔內在向上運動的流速控制在5-20m/s，在這過程中SO2和脫硫劑發(fā)生化學發(fā)應，煙氣中的SO2被脫除；3)煙氣攜帶脫硫劑從脫硫塔頂部排出進入旋風分離器；4)通過旋風分離器分離的煙氣進入除塵器，除塵后的干凈煙氣通過煙囪排入大氣；5)經旋風分離器分離下來的脫硫劑一部分通過機械閥(9)控制進入反應塔(1)內循環(huán)利用，另一部分排入灰倉(16)。
6.按權利要求5所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法進行脫硫方法，其特征在于所述的粉狀脫硫劑包括石灰、電石渣、鋼渣、粉煤灰，氧化鎂或者將以上幾種物質混合，一般粒度在0.01-5mm之間。
7.按權利要求5所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法進行脫硫方法，其特征在于所述的物料包括進入反應塔煙氣中帶有的粉塵和脫硫劑。
8.按權利要求5所述的干式內外雙循環(huán)流化床脫硫方法進行脫硫方法，其特征在于所述的粉狀脫硫劑由石灰、電石渣、鋼渣、粉煤灰或氧化鎂的混合，包括按照石灰80份、電石渣5份、粉煤灰5份和氧化鎂10份；或者石灰80份、電石渣5份、鋼渣5份、粉煤灰5份和氧化鎂5份；或者石灰80份、電石渣20份；或者石灰20份、電石渣80份；石灰90份、鋼渣10份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種干式內外雙循環(huán)流化床脫硫裝置和方法，該裝置包括內循環(huán)流化床反應塔的底部設煙氣進口，底部內壁上設置有脫硫劑噴嘴、噴水嘴和空氣噴嘴；在連通煙氣出口通過管道與除塵器管道之間安裝旋風分離器，它的固體出口與分離箱連接，分離箱一出口通過管道與灰倉連接，另一出口通過機械閥與反應塔下部進口連接，該旋風分離器的頂部的氣體出口通過輸運管道與除塵器進口相通，除塵器底端的出灰口通過管子與灰倉連通，除塵器的凈氣體出口與煙囪相連。含有SO
文檔編號B01D53/50GK101053762SQ200610072800
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權日2006年4月11日
發(fā)明者朱廷鈺, 荊鵬飛 申請人:中國科學院過程工程研究所