專利名稱:膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型專利涉及一種膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,屬于煙氣脫硫處 理工藝和流化床技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域中,脫硫方法很多,目前最成熟應(yīng)用最廣的是石灰石/石膏 濕法洗滌工藝,該技術(shù)脫硫效率高,但設(shè)備較為復(fù)雜,投資和運行成本較高,適用于大型電 站。而煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)(CFB-FGD)具有流程簡單、占地少、投資小以及副產(chǎn)品可以 實現(xiàn)綜合利用,而且能在較低鈣硫比的情況下,接近或達到濕法工藝的脫硫效率。它不僅適 合于大型鍋爐,而且對中、小型鍋爐,燒結(jié)機的污染治理也是一種理想的方法。特別適 合中國國情。循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝最早是由德國的魯奇(Lurgi)公司研究開發(fā)的,八十年 代中后期,Lurgi公司在原來用于煉鋁尾氣處理的技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)了一種新的適用于鍋爐 和其它燃燒設(shè)備的干法煙氣脫硫工藝,即循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝。這種工藝以循環(huán)流化 床原理為基礎(chǔ),通過脫硫劑的多次再循環(huán),使脫硫劑與煙氣接觸時間增加,從而大大提高了 脫硫劑的利用效率。近年來,隨著世界脫硫市場的不斷擴大,這種工藝已經(jīng)引起了人們越來 越多的關(guān)注,德國的milff公司、丹麥的FLS公司、瑞典的ABB公司以及日本的日立公司都 進行了循環(huán)流化床煙氣脫硫的應(yīng)用開發(fā)研究。目前已達到工業(yè)化應(yīng)用的有4種流程,它們 是=Lurgi-Bischoff公司的煙氣CFB脫硫技術(shù);^ilff公司的RCFB技術(shù);FLS公司的GSA技 術(shù)和Alstom公司的NID技術(shù)。德國的Siersdorf電廠兩臺275t/h鍋爐1988年安裝了 Lurgi公司的循環(huán)流化床 煙氣脫硫裝置,燃煤含硫量平均為0. 7%,脫硫效率達到93%,處理后的煙氣滿足德國排放 標準。milff公司在Lurgi技術(shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究開發(fā)了第二代回流式循環(huán)流化床煙氣脫 硫裝置(RCFB)。與Lurgi公司的工藝相比,RCFB工藝主要在吸收塔的流場設(shè)計和塔頂結(jié)構(gòu) 上作了較大改進。煙氣和脫硫劑顆粒在吸收塔中向上運動,同時有一部分顆粒從塔頂向下 回流(Reflux)。這股固體回流與煙氣的方向相反,而且它是一股很強的內(nèi)部湍流,增加了煙 氣與脫硫劑的接觸時間,實際上這是一種與外部循環(huán)相似的內(nèi)部再循環(huán),在內(nèi)外再循環(huán)的 作用下,脫硫性能得到優(yōu)化。內(nèi)循環(huán)還大大降低了吸收塔出口的含塵濃度,內(nèi)部回流的固體 物料量約為外部再循環(huán)的30-50%,出口含塵濃度可降低15-30%。由于吸收塔出口含塵濃 度的降低,取消了 Lurgi工藝中的機械預(yù)除塵器,這不但簡化了工藝,節(jié)省了投資,而且由 于外部再循環(huán)灰量的減少而減少了運行費用。1993年,德國Deutsche Solvay-Werke GmbH的自備熱電廠220t/h燃煤鍋爐上回 流式循環(huán)流化床脫硫工藝得以應(yīng)用。在Ca/S比為1. 25時,脫硫效率最大達到97%,10000 小時運行系統(tǒng)可用率達到98%。目前ABB公司已經(jīng)購買了 milff公司RCFB技術(shù)使用許可 證,正以自身優(yōu)勢在世界范圍內(nèi)尋求用戶。FLS公司是丹麥最大的工業(yè)企業(yè),在水泥工業(yè)及散裝物料輸送機械制造方面享有3很高的聲譽,它們獨立開發(fā)的氣體懸浮吸收(GSA)煙氣脫硫技術(shù)在工作原理上和Lurgi工 藝十分類似,不同之處在于,GSA工藝的脫硫劑不是干消化石灰,而是石灰漿。新鮮石灰漿 經(jīng)雙流體噴嘴霧化從吸收塔底部噴入,并在吸收塔中保持懸浮湍動狀態(tài),邊干燥邊反應(yīng),干 燥后的脫硫劑顆粒經(jīng)旋風(fēng)除塵器除下后返回吸收塔循環(huán)利用。該工藝已在一些垃圾焚燒設(shè) 備和中小動力鍋爐的煙氣處理裝置上得到了應(yīng)用。在美國的IOMWe示范電廠試驗表明,該 工藝在Ca/S比為1. 2-1. 4的情況下,脫硫效率可達90%以上。東南大學(xué)從1995年開始CFB-FGD技術(shù)的自主開發(fā)研究,從實驗室規(guī)模到模擬中試 研究成功,通過省級鑒定,擁有國家實用新型專利(‘η’形變速循環(huán)流化床干法脫硫裝置, 專利號為ZL95240758. 2)。該項技術(shù)已成功應(yīng)用于65t/h、130t/h、410t/h、480t/h和670t/ h多臺鍋爐的煙氣脫硫工程。申請人:對原有循環(huán)流化床脫硫裝置進行改進和完善,采用多層噴水、干濕結(jié)合、 高效霧化、低阻部件等技術(shù)和設(shè)備,使之更充分發(fā)揮其優(yōu)點,更適合于大型化和工程化,于 2008年申請并獲準專利“多層噴水循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置(專利號200720018589. 3) ”。上述兩項專利在電力行業(yè)煙氣脫硫方面得到很好的應(yīng)用,發(fā)揮了重大作用。但在 將脫硫工藝擴展到鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機時,遇到燒結(jié)機煙氣溫度較低,濕度較大,脫硫系統(tǒng)后部 必須采用布袋除塵器等特殊情況,如按以前兩個專利的噴水方法和噴水量降溫,則脫硫塔 出口煙氣溫度太低,造成后部布袋除塵器堵塞。如減少噴水量,以保證脫硫塔出口煙氣溫 度,則固體Ca(OH)2難以得到足夠的水分形成表面液膜,從而降低了脫硫效率。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了解決上述問題,提供一種膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣 脫硫裝置,它適用于煙氣溫度低、含濕量大的中型電廠(50-300MW)鍋爐(220t/h到IOOOt/ h)或與此規(guī)模相當?shù)匿撹F企業(yè)燒結(jié)機煙氣的脫硫處理,不但能應(yīng)用于新建電廠和鋼鐵廠, 而且由于其占地面積小,更能應(yīng)用于我國大量存在的現(xiàn)有電廠和鋼鐵廠增建脫硫工程。為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用如下技術(shù)方案一種膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,它包括循環(huán)流化床脫硫塔,循環(huán)流化 床脫硫塔的底部與煙氣源連接;膏狀脫硫劑噴射裝置設(shè)置在循環(huán)流化床脫硫塔底部煙氣入 口上方,在膏狀脫硫劑噴射裝置上方則設(shè)有噴水裝置;循環(huán)流化床脫硫塔出口煙氣經(jīng)至少 一級除塵裝置后排空,收集的物料經(jīng)返料裝置送回循環(huán)流化床脫硫塔繼續(xù)參與反應(yīng)。所述煙氣源經(jīng)預(yù)除塵器與循環(huán)流化床脫硫塔底部連接。所述循環(huán)流化床脫硫塔底部設(shè)有導(dǎo)流板,導(dǎo)流板與煙氣源連通,在導(dǎo)流板上方設(shè) 有文丘里裝置,文丘里裝置與膏狀脫硫劑噴射裝置相配合。所述膏狀脫硫劑噴射裝置包括脫硫劑攪拌器,它與計量擠壓泵連接,計量擠壓泵 將膏狀脫硫劑經(jīng)霧化噴嘴送入循環(huán)流化床脫硫塔。所述噴水裝置為沿循環(huán)流化床脫硫塔高度布置的多層噴水裝置。所述返料裝置為氣化斜槽。本實用新型中循環(huán)流化床脫硫塔是脫硫系統(tǒng)中的核心設(shè)備,由鍋爐來的煙氣經(jīng)底 部導(dǎo)流板和文丘里裝置進入脫硫塔,脫硫劑Ca (OH) 2預(yù)先和少量的增濕水充分混合,制成含 水20% -40%的膏狀物,用計量擠壓泵經(jīng)霧化噴嘴霧化成微細顆粒,從文丘里裝置擴散段上端噴入脫硫塔進行脫硫,由布袋除塵器灰斗返回的脫硫灰經(jīng)返料氣化斜槽在文丘里管的 收縮段出口部分進入脫硫塔。濕潤的脫硫劑Ca(OH)2小顆粒在脫硫塔內(nèi)與煙氣充分接觸, 形成強烈的湍動和混合,煙氣中SO2與脫硫劑Ca(0!1)2在脫硫塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成固態(tài)的 CaCO3和CaCO4,隨固體物料排出,從而達到脫硫的目的。脫硫后的潔凈煙氣經(jīng)布袋除塵器除去固體塵粒,通過引風(fēng)機排入大氣,從而完成 脫硫除塵的要求,達到各項設(shè)計指標。本實用新型在使用時可根據(jù)脫硫工藝要求及脫硫塔入口和出口溫度,計算出 脫硫過程所需的Ca(OH)2和水量,制備出不同濃度的膏狀脫硫劑;選用合適的容器和 攪拌裝置,用于制備不同濃度的膏狀脫硫劑;選用合適的計量擠壓泵,作為膏狀脫硫劑 的輸送和計量裝置;應(yīng)用了自主開發(fā)研究成功的“撞擊內(nèi)混式氣泡霧化噴嘴(專利號 200720019255. 8) ”,將膏狀脫硫劑霧化,使霧化顆粒粒徑小于M μ,達到良好的霧化效果。 通過對脫硫塔-布袋除塵器系統(tǒng)進行計算機數(shù)值模擬計算,調(diào)節(jié)膏狀脫硫劑的濃度,使整 個系統(tǒng)既不會造成布袋除塵器堵塞,又能達到脫硫除塵的要求。本實用新型的有益效果是1、根據(jù)脫硫工藝要求及脫硫塔入口和出口溫度,經(jīng)嚴格的硫平衡和熱平衡計算, 算出脫硫過程所需的Ca(OH)2和水量,制備出不同濃度的膏狀脫硫劑;實際上是把干法脫硫 變?yōu)榘敫煞摿颍扛蒀a(OH)2顆粒外面皆由水膜均勻包裹,將脫硫過程由氣-固反應(yīng)變 為氣-液反應(yīng),沿塔高方向多層噴水,這樣,有利于的高效吸收及增濕水的充分蒸發(fā);大 大提高了脫硫效率和脫硫劑的利用率,在Ca/S = 1. 2-1. 5時脫硫效率可達到90%以上;塔 內(nèi)物料一直處于激烈的湍流狀態(tài),不斷沖刷塔壁,因此整個脫硫塔內(nèi)壁處于干燥狀態(tài)。塔出 口煙氣溫度比水露點溫度高15°C以上,因而塔內(nèi)不會產(chǎn)生結(jié)露,不需采取防腐措施。2、為適應(yīng)我國電廠燃煤煤種和燒結(jié)機出口煙氣溫度的多變性,采用干粉狀、漿液 狀與膏狀脫硫劑相結(jié)合的技術(shù)。當脫硫塔入口煙氣條件變化時,脫硫劑與水分相互組成的 狀態(tài)可作相應(yīng)的變化。脫硫劑用干粉另外噴水,易于實現(xiàn)跟蹤變化,但其脫硫效果不如漿 液,且需過量的水,致使塔出口溫度過低。但單用漿液時,其濃度難以隨時變化,若變化,易 引起管道堵塞及噴水量難以控制等問題。故為確保脫硫效率和運行的可靠性、經(jīng)濟性,采用 脫硫劑干粉、漿液與膏狀相結(jié)合的技術(shù),此技術(shù)尤其適用于具有多種容量煤種變化較大的 發(fā)電機組及煙氣條件波動幅度較大的燒結(jié)機機組,3、使用自主開發(fā)研究的“撞擊內(nèi)混式氣泡霧化噴嘴(專利號200720019255. 8) ”, 能將漿液狀和膏狀脫硫劑良好地霧化;4、脫硫塔-布袋除塵器系統(tǒng)經(jīng)計算機數(shù)值模擬計算,使得脫硫塔內(nèi)流場均勻,化 學(xué)反應(yīng)更充分,提高脫硫效率和脫硫劑利用率,并使系統(tǒng)阻力低,確保鍋爐和燒結(jié)機正常運 行,降低運行費用。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,1.循環(huán)流化床脫硫塔,2.噴水裝置,3.預(yù)除塵器,4.導(dǎo)流板,5.文丘里裝置, 6.脫硫劑攪拌器,7.計量擠壓泵,8.布袋除塵器,9.返料氣化斜槽,10.引風(fēng)機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。圖1中,膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置包括循環(huán)流化床脫硫塔1,循環(huán)流化 床脫硫塔1的底部與煙氣源連接;膏狀脫硫劑噴射裝置設(shè)置在循環(huán)流化床脫硫塔1底部煙 氣入口上方,在膏狀脫硫劑噴射裝置上方則設(shè)有噴水裝置2 ;循環(huán)流化床脫硫塔1出口煙氣 經(jīng)至少一級除塵裝置后排空,收集的物料經(jīng)返料裝置送回循環(huán)流化床脫硫塔1繼續(xù)參與反應(yīng)。所述煙氣源經(jīng)預(yù)除塵器3與循環(huán)流化床脫硫塔1連接。所述循環(huán)流化床脫硫塔1底部設(shè)有導(dǎo)流板4,導(dǎo)流板4與煙氣源連通,在導(dǎo)流板4 上方設(shè)有文丘里裝置5,文丘里裝置5與膏狀脫硫劑噴射裝置相配合。所述膏狀脫硫劑噴射裝置包括脫硫劑攪拌器6,它與計量擠壓泵7連接,計量擠壓 泵7將膏狀脫硫劑經(jīng)霧化噴嘴送入循環(huán)流化床脫硫塔1。所述噴水裝置2為沿循環(huán)流化床脫硫塔高度布置的多層噴水裝置。所述除塵裝置為布袋除塵器8,它的出氣端與引風(fēng)機10連接。所述返料裝置為返料氣化斜槽9。實施例對某鋼鐵企業(yè)230平米燒結(jié)機進行全煙氣脫硫設(shè)計,本煙氣脫硫系統(tǒng)采用膏狀脫 硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝。燒結(jié)機出口煙氣分兩路進兩臺預(yù)除塵器,除下的固體細粉 可返回?zé)Y(jié)機再利用;預(yù)除塵后的煙氣從脫硫塔下部兩側(cè)進入,經(jīng)文丘里管加速擾流后,進 入塔內(nèi)與高濃度的混合物料流化接觸,在循環(huán)流化床脫硫反應(yīng)塔內(nèi),Ca(OH)2膏狀脫硫劑和 煙氣,在流化狀態(tài)下充分混合,有必要時,可向脫硫塔噴入少量的減溫水,作調(diào)節(jié)用,水分在 Ca(OH)2粒子的表面形成液相膜,變氣固反應(yīng)為液固反應(yīng),在酸堿兩性物質(zhì)充分混合的脫硫 塔內(nèi),液相表面發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)如下Ca (OH) 2+2HCl — CaCl2+2H20Ca (OH) 2+2HF — CaF2+2H20Ca (OH) 2+S02 — CaS03+H20 Ca (OH) 2+S03 — CaS04+H20Ca (OH) 2+S02+l/202 — CaS04+H20脫硫后的煙氣攜帶飛灰、脫硫產(chǎn)物和部分未反應(yīng)的脫硫劑進入布袋除塵器進行氣 固分離,潔凈煙氣經(jīng)引風(fēng)機送入煙 。除下的固體物料進入料斗,一部分排入輸灰系統(tǒng), 大部分經(jīng)返料氣化斜槽進入脫硫塔繼續(xù)參加反應(yīng),并經(jīng)多次再循環(huán),使得床內(nèi)參加反應(yīng)的 Ca(OH)2量遠遠大于新投加的Ca(OH)2量,即實際反應(yīng)的Ca/S比遠遠大于表觀Ca/S比,從 而使S02、SO3等酸性氣體能被較充分地吸收,實現(xiàn)高效脫硫和脫硫劑的高效利用。在表觀Ca/S比為1. 4時,脫硫效率可超過90%。
權(quán)利要求1.一種膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,其特征是,它包括循環(huán)流化床脫硫塔, 循環(huán)流化床脫硫塔的底部與煙氣源連接;膏狀脫硫劑噴射裝置設(shè)置在循環(huán)流化床脫硫塔底 部煙氣入口上方,在膏狀脫硫劑噴射裝置上方則設(shè)有噴水裝置;循環(huán)流化床脫硫塔出口煙 氣經(jīng)至少一級除塵裝置后排空,收集的物料經(jīng)返料裝置送回循環(huán)流化床脫硫塔繼續(xù)參與反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,其特征是,所述煙氣源 經(jīng)預(yù)除塵器與循環(huán)流化床脫硫塔底部連接。
3.如權(quán)利要求1所述的膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,其特征是,所述循環(huán)流 化床脫硫塔底部設(shè)有導(dǎo)流板,導(dǎo)流板與煙氣源連通,在導(dǎo)流板上方設(shè)有文丘里裝置,文丘里 裝置與膏狀脫硫劑噴射裝置相配合。
4.如權(quán)利要求1或3所述的膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,其特征是,所述膏狀 脫硫劑噴射裝置包括脫硫劑攪拌器,它與計量擠壓泵連接,計量擠壓泵將膏狀脫硫劑經(jīng)霧 化噴嘴送入循環(huán)流化床脫硫塔。
5.如權(quán)利要求1所述的膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,其特征是,所述噴水裝 置為沿循環(huán)流化床脫硫塔高度布置的多層噴水裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置,其特征是,所述返料裝 置為氣化斜槽。
專利摘要本實用新型涉及一種膏狀脫硫劑循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置。它用于煙氣溫度低、含濕量大的中型電廠(50-300MW)鍋爐(220t/h到1000t/h)或與此規(guī)模相當?shù)匿撹F企業(yè)燒結(jié)機煙氣的脫硫處理,不但能應(yīng)用于新建電廠和鋼鐵廠,而且由于其占地面積小,更能應(yīng)用于我國大量存在的現(xiàn)有電廠和鋼鐵廠增建脫硫工程。其結(jié)構(gòu)為它包括循環(huán)流化床脫硫塔,循環(huán)流化床脫硫塔的底部與煙氣源連接;設(shè)置在循環(huán)流化床脫硫塔底部煙氣入口上方的膏狀脫硫劑噴射裝置,在膏狀脫硫劑噴射裝置上方則設(shè)有作調(diào)節(jié)用的噴水裝置;循環(huán)流化床脫硫塔出口煙氣經(jīng)至少一級除塵裝置后排空,收集的物料經(jīng)返料裝置送回循環(huán)流化床脫硫塔繼續(xù)參與反應(yīng)。
文檔編號B01D53/80GK201823469SQ20102028858
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者孟令杰, 李大驥, 李洪梅, 楊超玉 申請人:國電科技環(huán)保集團山東龍源環(huán)保有限公司