專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波霧化脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波霧化脫硫的工藝及其系統(tǒng)，該技術(shù)目前處于實(shí)驗(yàn)階段，取得了很好實(shí)驗(yàn)效果；其目的是將廣泛應(yīng)用于各種燃煤鍋爐的脫硫。
背景技術(shù)：
二氧化硫的排放造成了嚴(yán)重的酸雨污染和生態(tài)損害。我國(guó)是一個(gè)煤炭資源十分豐富的國(guó)家，也是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)；煤炭利用的主要形式是直接燃燒，占用煤總量的80％以上，大量燃煤產(chǎn)生大量的二氧化硫等污染物，其二氧化硫的排放量居世界第一位，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民則，產(chǎn)造成巨大損失，同時(shí)也造成了我國(guó)硫資源的大量流失。因此減少和控制污染，防治燃煤時(shí)硫的排放是全球性可持續(xù)發(fā)展的需要，對(duì)我國(guó)尤為重要和緊迫，而最關(guān)鍵在于迫切需要開(kāi)發(fā)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)可行，環(huán)境適宜的防治技術(shù)。煙氣脫硫技術(shù)是我國(guó)目前最為有效的治理環(huán)境污染的措施。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)和環(huán)境要求漸趨嚴(yán)格，特別是在“十一五”期間二氧化硫污染排放治理力度空前加大，許多火電廠(chǎng)根據(jù)各自的實(shí)際情況，先后引進(jìn)了國(guó)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(wèn)題，根據(jù)我國(guó)地域廣，機(jī)組繁雜，煤質(zhì)和煤炭分布情況復(fù)雜，硫資源短缺及缺水等國(guó)情，必須發(fā)展更為先進(jìn)的脫硫技術(shù)。目前應(yīng)用的脫硫技術(shù)絕大多數(shù)是對(duì)鍋爐燃燒后煙氣的被動(dòng)補(bǔ)救處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，連續(xù)性好，脫硫效率高，高濃度排放鍋爐脫硫可達(dá)到90％以上的超聲波霧化脫硫方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明為一種超聲波霧化脫硫方法，A脫硫劑溶液淹沒(méi)由高頻壓電陶瓷片制成的超聲換能器，它可以將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振能，對(duì)換能器施加諧振電信號(hào)使得換能器產(chǎn)生范圍在1-3MHZ的超聲波震動(dòng)，這種超聲波震動(dòng)將脫硫劑液體霧化成直徑1-10μm的氣溶膠狀；B產(chǎn)生的氣溶膠狀的脫硫劑液體與進(jìn)入鍋爐燃燒的空氣混合后進(jìn)入鍋爐燃燒爐膛內(nèi)，因受熱導(dǎo)致水分迅速汽化，脫硫劑變成固體微粒；C脫硫劑固體微粒在燃燒過(guò)程中與產(chǎn)生的硫及其化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)吸附和物理吸附，吸附了硫化物的顆粒以及反應(yīng)生成的硫酸鹽通過(guò)除塵器回收處理，相關(guān)反應(yīng)化學(xué)式為MOH→MO+H2O↑MO+SO2+O2→MSO4↓M-R+SO2+O2→MSO4↓+CO2↑+H2O↑本發(fā)明核心就是能將非氣態(tài)的酸、堿、有機(jī)、無(wú)機(jī)鹽通過(guò)表面活性劑的調(diào)節(jié)制成的脫硫劑氣溶膠。根據(jù)Langmuir朗繆爾等溫吸附方程θ＝KPSO2/(1+KPSO2)其中θ為脫硫劑固體微粒能提供的吸附表面積，K是吸附解吸常數(shù)，PSO2為二氧化硫的濃度。同等質(zhì)量的物質(zhì)，粒徑越小表面積越大。脫硫劑液體霧化成1-10μm霧滴水分汽化后的固體微粒就更小了。由于脫硫劑中水的汽化時(shí)間很短，易于生成無(wú)規(guī)則、多孔性的固體微粒，微粒不僅比表面積很大，而且吸附活性也很強(qiáng)。本發(fā)明脫硫效率高，比目前廣泛使用的旋轉(zhuǎn)式霧化脫硫劑方法粒徑在7-5000μm范圍內(nèi)呈正態(tài)分布相比，超聲波霧化粒徑在1-10μm范圍內(nèi)呈正態(tài)分布，極大的提高了脫硫反應(yīng)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性。由空氣攜帶在燃燒前加入脫硫劑，為脫硫反應(yīng)提供了充足的反應(yīng)吸附時(shí)間。較目前爐后煙氣脫硫減少了構(gòu)筑物建設(shè)投入。爐前常溫加入脫硫劑具有設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、便于安裝的優(yōu)點(diǎn)；與目前使用的脫硫方法比不需要使用大量的水，運(yùn)行成本低廉。超聲波霧化脫硫方法建設(shè)費(fèi)用低，無(wú)二次污染。脫硫劑的制備上，可以采用工業(yè)廢棄的酸堿海水、鹽堿地鹽堿等作為原料。總之，本發(fā)明系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫效率高，連續(xù)性好，可以快速有效的控制煙氣中二氧化硫濃度。本發(fā)明超聲波霧化脫硫方法適用于各種含硫量燃煤鍋爐的脫硫處理。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)設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，便于安裝；2)不需要使用大量水，無(wú)二次污染；3)脫硫產(chǎn)物易于回收；4)占地面積小，建設(shè)費(fèi)用低，運(yùn)行成本低廉。
總之，本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有各種煙氣脫硫技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的限制條件而提出一種在我國(guó)適用性更強(qiáng)，應(yīng)用更廣泛的超聲波霧化脫硫方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為一種超聲波霧化脫硫方法，A脫硫劑溶液淹沒(méi)由高頻壓電陶瓷片制成的超聲換能器，它可以將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振能，對(duì)換能器施加諧振電信號(hào)使得換能片產(chǎn)生范圍在1-3MHZ的超聲波震動(dòng)，這種超聲波震動(dòng)將脫硫劑液體霧化成直徑1-10μm的氣溶膠狀；B產(chǎn)生的氣溶膠狀的脫硫劑液體與進(jìn)入鍋爐燃燒的空氣混合后進(jìn)入鍋爐燃燒爐膛內(nèi)，因受熱導(dǎo)致水分迅速汽化，脫硫劑變成固體微粒；C脫硫劑固體微粒在燃燒過(guò)程中與產(chǎn)生的硫及其化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)吸附和物理吸附，吸附了硫化物的顆粒以及反應(yīng)生成的硫酸鹽通過(guò)除塵器回收處理，相關(guān)反應(yīng)化學(xué)式為MOH→MO+H2O↑MO+SO2+O2→MSO4↓M-R+SO2+O2→MSO4↓+CO2↑+ H2O↑脫硫劑采用非氣態(tài)的酸、堿、有機(jī)、無(wú)機(jī)鹽均可以制成脫硫劑溶液以及膠體混合液。
應(yīng)用實(shí)例1脫硫劑為哈爾濱制藥總廠(chǎng)廢堿液脫硫劑成分利用哈爾濱制藥總廠(chǎng)的廢堿液15％(以氫氧化鈉計(jì))實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)哈爾濱固體廢物交換中心(廢物處理場(chǎng)車(chē)間)實(shí)驗(yàn)鍋爐民用小型鍋爐，燃煤性質(zhì)普通型煤通風(fēng)方式強(qiáng)制引風(fēng)脫硫裝置CSLU-00-0型脫硫裝置測(cè)試數(shù)據(jù)二氧化硫數(shù)據(jù) (mg/m3)

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明證明以化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)吸附為主、物理吸附為輔的脫硫機(jī)理。
應(yīng)用實(shí)例2脫硫劑為肇洲鹽堿地鹽堿液脫硫劑成分利用哈爾濱附近縣城肇洲鹽堿地表水(PH＞9)提煉鹽堿配制7％膠體性混合脫硫劑溶液。
實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)哈爾濱固體廢物交換中心(廢物處理場(chǎng)車(chē)間)實(shí)驗(yàn)鍋爐民用小型鍋爐，燃煤性質(zhì)普通原煤通風(fēng)方式強(qiáng)制引風(fēng)脫硫裝置CSLU-00-0型脫硫裝置測(cè)試數(shù)據(jù)二氧化硫數(shù)據(jù) (mg/m3)

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明證明化學(xué)吸附為主、物理吸附為輔的脫硫機(jī)理。
應(yīng)用實(shí)例3脫硫劑為天津塘沽海水晶(海水)脫硫劑成分利用天津塘沽產(chǎn)海產(chǎn)品養(yǎng)殖水配劑按10％配制脫硫劑實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)哈爾濱固體廢物交換中心(廢物處理場(chǎng)車(chē)間)實(shí)驗(yàn)鍋爐實(shí)驗(yàn)專(zhuān)用型煤鍋爐，燃煤性質(zhì)普通型煤通風(fēng)方式自然引風(fēng)脫硫裝置CSLU-00-0型脫硫裝置測(cè)試數(shù)據(jù)二氧化硫數(shù)據(jù)(mg/m3)

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明證明物理吸附為主的脫硫機(jī)理。
權(quán)利要求
1.一種超聲波霧化脫硫方法，其特征是A脫硫劑溶液淹沒(méi)由高頻壓電陶瓷片制成的超聲換能器，它可以將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振能，對(duì)換能器施加諧振電信號(hào)使得換能器產(chǎn)生范圍在1-3MHZ的超聲波震動(dòng)，這種超聲波震動(dòng)將脫硫劑液體霧化成直徑1-10μm的氣溶膠狀；B產(chǎn)生的氣溶膠狀的脫硫劑液體與進(jìn)入鍋爐燃燒的空氣混合后進(jìn)入鍋爐燃燒爐膛內(nèi)，因受熱導(dǎo)致水分迅速汽化，脫硫劑變成固體微粒；C脫硫劑固體微粒在燃燒過(guò)程中與產(chǎn)生的硫及其化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)吸附和物理吸附，吸附了硫化物的顆粒以及反應(yīng)生成的硫酸鹽通過(guò)除塵器回收處理，相關(guān)反應(yīng)化學(xué)式為MOH→MO+H2O↑MO+SO2+O2→MSO4↓M-R+SO2+O2→MSO4↓+CO2↑+H2O↑
2.按照權(quán)利要求1所述超聲波霧化脫硫方法，其特征是脫硫劑采用非氣態(tài)的酸、堿、有機(jī)、無(wú)機(jī)鹽海水、鹽堿地鹽堿均可以制成脫硫劑溶液以及膠體混合液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波霧化脫硫方法，本發(fā)明提供了一種超聲波霧化脫硫方法，在鍋爐進(jìn)氣前端霧化堿性脫硫劑進(jìn)入爐膛反應(yīng)，利用脫硫劑的化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)和霧化微粒的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行脫硫，生成可溶解回收硫酸鹽的方法。該流程包括利用超聲波對(duì)堿性脫硫劑液體變成1－10μm霧滴與空氣混合進(jìn)入燃煤鍋爐參與煤的燃燒的同時(shí)和單質(zhì)硫及其化合物反應(yīng)，達(dá)到減少煙氣SO
文檔編號(hào)B01D53/50GK101091868SQ20071007202
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者趙琪琤, 劉慶安, 姜安璽, 韓洪彬, 郝薇, 王豐 申請(qǐng)人:趙琪琤