一種煙氣脫硫設備及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煙氣脫硫設備以及采用該設備實施的煙氣脫硫方法，將含SO2的煙氣通過煙氣入口進入吸收室(1)，與通過噴淋裝置(11)噴淋的吸收劑接觸以發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來自吸收室的吸收了SO2的吸收劑分別通過第一吸收劑入口(22)和第二吸收劑入口(23)進入氧化室，與通過曝氣裝置(21)注入的空氣接觸以發(fā)生氧化。本發(fā)明提供的煙氣脫硫設備，包括吸收室和氧化室(2)，吸收室和氧化室通過密封板(14)隔開，可有效的防止未反應空氣漏入吸收室的煙氣內(nèi)，噴淋裝置噴下的吸收劑可脫除煙氣中>95％的SO2，更進一步的提高煙氣中CO2的濃度，這些合理的結(jié)構(gòu)，不僅提高了CO2的濃度，而且降低了壓縮純化系統(tǒng)的能耗，最終達到了CO2存儲和利用的要求。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煙氣脫硫設備及其方法。 一種煙氣脫硫設備及其方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球變暖的加劇，作為溫室氣體主要因素的C02排放問題逐漸引起了全球的 關(guān)注。co 2捕集（CCS)技術(shù)主要分為燃燒前、燃燒中和燃燒后捕集。富氧燃燒技術(shù)作為燃燒 中捕集co2技術(shù)，以煙氣中的貧氧氣體與從空氣中分離獲得的氧氣代替空氣作為燃燒時的 氧化劑，以提高燃燒排氣中的co 2濃度。高濃度的co2經(jīng)壓縮、干燥和進一步的凈化可進入 管道進行存儲。該技術(shù)不僅能分離收集C0 2還能減少NOx的排放，是一種能夠有效減少C02 排放的最具潛力的新型燃燒技術(shù)。但是富氧燃燒的煙氣中由于含有so2氣體，處理so2氣體 時，一般采用濕法脫硫工藝，然而現(xiàn)有的濕法脫硫工藝中，由于吸收室和氧化室之間相互連 通，從氧化池中出來的未反應空氣漏入吸收室的煙氣中，對于富氧燃燒電廠而言，這樣會導 致煙氣中co 2的濃度降低，使得壓縮純化系統(tǒng)的能耗大幅增加。研究表明，在富氧燃燒電廠 中，漏風每增加1%，電廠發(fā)電效率就降低0. 2%。如果漏風過于嚴重，將會導致最終的C02 濃度達不到存儲和利用的要求。因此，亟需一種可以防止未反應空氣漏入吸收室的煙氣中， 同時還可以提高煙氣中co2濃度的設備以及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有的脫硫方法中未反應空氣漏入吸收室的煙氣內(nèi)，使煙 氣內(nèi)〇) 2濃度降低，從而增加了壓縮純化系統(tǒng)能耗的缺陷，提供了一種煙氣脫硫設備及其方 法。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種煙氣脫硫設備，該設備包括吸收室和氧化室， 所述吸收室具有煙氣入口，并且其內(nèi)部設置有噴淋裝置；所述氧化室具有第一吸收劑入口、 第二吸收劑入口和吸收劑出口，并且其內(nèi)部設置有曝氣裝置，含30 2的煙氣通過所述煙氣入 口進入所述吸收室，與通過所述噴淋裝置噴淋的吸收劑接觸以發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來 自所述吸收室的吸收了 S02的吸收劑分別通過第一吸收劑入口和第二吸收劑入口進入所述 氧化室，與通過曝氣裝置注入的空氣接觸以發(fā)生氧化，來自所述氧化室的經(jīng)過氧化后的吸 收劑通過吸收劑出口并經(jīng)由所述噴淋裝置循環(huán)到吸收室。
[0005] 本發(fā)明還提供了采用上述煙氣脫硫設備實施的煙氣脫硫方法，該方法包括：將含 S02的煙氣通過所述煙氣入口進入所述吸收室，與通過所述噴淋裝置噴淋的吸收劑接觸以 發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來自所述吸收室的吸收了 S02的吸收劑分別通過第一吸收劑入口 和第二吸收劑入口進入所述氧化室，與通過曝氣裝置注入的空氣接觸以發(fā)生氧化。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種煙氣脫硫設備，包括吸收室和氧化室，吸收室和氧化室通 過密封板隔開，可有效的防止未反應空氣漏入吸收室的煙氣內(nèi)，稀釋煙氣中的C0 2，由于吸 收室內(nèi)設有噴淋裝置，噴淋裝置噴下的吸收劑可脫除煙氣中>95%的S02，更進一步的提高 煙氣中C0 2的濃度，這些合理的結(jié)構(gòu)，不僅提高了 C02的濃度，而且降低了壓縮純化系統(tǒng)的能 耗，最終達到了 co2存儲和利用的要求。
[0007] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0009] 圖1是本發(fā)明提供的煙氣脫硫設備的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 附圖標記說明
[0011] 1 吸收室 11噴淋裝置 12 煙氣入口
[0012] 13除霧器 14密封板 15干凈煙氣出口
[0013] 16水泵 17第二吸收劑出口 18循環(huán)泵
[0014] 19調(diào)節(jié)閥 2 氧化室 21曝氣裝置
[0015] 22第一吸收劑入口 23第二吸收劑入口 24吸收劑出口
[0016] 25排漿管 26風機 27未反應空氣出口

【具體實施方式】
[0017] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0018] 在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如"上、下"通常是指參考附 圖所示的上、下；"內(nèi)、外"是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種煙氣脫硫設備，該設備包括吸收室1和氧化室2,所 述吸收室1具有煙氣入口 12,并且其內(nèi)部設置有噴淋裝置11 ;所述氧化室2具有第一吸收 劑入口 22、第二吸收劑入口 23和吸收劑出口 24,并且其內(nèi)部設置有曝氣裝置21，含S02的 煙氣通過所述煙氣入口 12進入所述吸收室1，與通過所述噴淋裝置11噴淋的吸收劑接觸 以發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來自所述吸收室1的吸收了 S02的吸收劑分別通過第一吸收劑 入口 22和第二吸收劑入口 23進入所述氧化室2,與通過曝氣裝置21注入的空氣接觸以發(fā) 生氧化，來自所述氧化室2的經(jīng)過氧化后的吸收劑通過吸收劑出口 24并經(jīng)由所述噴淋裝置 11循環(huán)到吸收室1。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述吸收室1包括干凈煙氣出口 15、噴淋裝置11、煙氣入口 12和第 二吸收劑出口 17,其中，所述干凈煙氣出口 15設置在吸收室1的頂端中間部，干凈煙氣是指 脫除S02后的富C02煙氣；所述煙氣入口 12的位置位于噴淋裝置11的下方，這樣使噴淋裝 置11噴淋的吸收劑可以全面的吸收煙氣中的S02 ;所述第二吸收劑出口 17的位置位于煙氣 入口 12的下方，第二吸收劑出口 17是將吸收了煙氣中S02的吸收劑排出，然后通過調(diào)節(jié)閥 19控制流量，由第二吸收劑入口 23流入氧化室2內(nèi)，使吸收了煙氣中S02的吸收劑在氧化 室2內(nèi)充分的完成氧化反應。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述新鮮吸收劑是指沒有吸收302的吸收劑，該新鮮吸收劑通過第一 吸收劑入口 22流入氧化室內(nèi)，并且第一吸收劑入口 22位于第二吸收劑入口 23的上方。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，為了將吸收了 S02的吸收劑得到充分全面的氧化，將氧化室2內(nèi)的曝 氣裝置21設置于所述混合液的液面以下，以保證曝氣裝置21噴出的空氣可以完全的與吸 收了 so2的吸收劑接觸發(fā)生氧化反應。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述氧化室2內(nèi)設有未反應空氣出口 27,該出口的位置位于所述混 合液的液面上方，該出口的設置是為了可以使未反應的空氣排出。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所述氧化室2內(nèi)設有排漿管25,該排漿管25基本設置在氧化室2的 底部，這樣可以使氧化反應的生成物更容易的排出。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，所述氧化室2內(nèi)未反應的新鮮吸收劑，通過循環(huán)泵18由吸收劑出口 24抽入到噴淋裝置11內(nèi)，使所述新鮮吸收劑能夠得到循環(huán)利用。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，氧化室2內(nèi)的空氣是通過風機26送入氧化室，并通過曝氣裝置21上 的噴氣嘴向所述混合液中噴空氣，使吸收了 so2的吸收劑發(fā)生氧化反應，為了使吸收so2的 吸收劑完全被氧化，可以將噴氣嘴的開口向上布置。本發(fā)明對曝氣裝置21上每一個噴氣 嘴之間的距離沒有特別的限定，可以等距離設置，也可以不等距離設置，只要能夠使吸收了 S02的吸收劑完全被氧化即可。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，為了防止未反應空氣通過連接管道進入吸收室1的煙氣內(nèi)，可以將 曝氣裝置21的位置高于吸收劑出口 24的位置。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，所述噴淋裝置11設置為多層噴頭，每層噴頭設置有多個噴水嘴，噴 水嘴開口可以向下布置，這樣更容易使煙氣中的S0 2氣體被吸收劑吸收。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，為了使煙氣中的S02氣體能全部接觸到噴淋裝置11噴淋的吸收劑， 將噴淋裝置11的噴頭位置高于煙氣入口 12的位置。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，所述吸收室1與氧化室2為一體結(jié)構(gòu)，并且吸收室1位于氧化室2的 上方，二者通過密封板14隔開。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，所述密封板14為耐腐蝕性材質(zhì)，例如可以為碳鋼橡膠襯里等。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，為了將煙氣中的水霧去除，所述吸收室還包括除霧器13,所述除霧器 13位于噴淋裝置11的正上方，干凈煙氣出口 15的下方，并且與水泵16連接，所述除霧器 13上設有噴水嘴，通過噴水嘴對除霧器13進行間歇沖洗。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種通過所述的煙氣脫硫設備而實施的煙氣脫硫方法，該方法包 括：將含S0 2的煙氣通過所述煙氣入口 12進入所述吸收室1，與通過所述噴淋裝置11噴淋 的吸收劑接觸以發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來自所述吸收室1的吸收了 S02的吸收劑分別通 過第一吸收劑入口 22和第二吸收劑入口 23進入所述氧化室2,與通過曝氣裝置21注入的 空氣接觸以發(fā)生氧化。
[0034] 具體地，將含S02的煙氣通過所述煙氣入口 12進入所述吸收室1，與通過所述噴淋 裝置11噴淋的吸收劑接觸以發(fā)生脫硫，脫硫后煙氣通過除霧器13將煙氣中水霧去除得到 干凈煙氣，干凈煙氣通過干凈煙氣出口排出；吸收了 S02的吸收劑通過第二吸收劑出口 17 流入到氧化室2內(nèi)，與曝氣裝置21噴出的空氣接觸以發(fā)生氧化反應，將吸收了 S02的吸收劑 進一步氧化生成含S的穩(wěn)定化合物，該化合物通過排漿管25排出，剩余的未反應空氣通過 未反應空氣27排出，未發(fā)生反應的新鮮吸收劑通過循環(huán)泵18由吸收劑出口 24抽入到噴淋 裝置11內(nèi)，使所述新鮮吸收劑能夠得到循環(huán)利用。本發(fā)明對所述新鮮吸收劑沒有特別的限 定，只要能與煙氣中的30 2氣體發(fā)生脫硫反應即可，例如新鮮吸收劑可以為氧化鈣懸浮液、 碳酸鈣懸浮液或氧化鎂懸浮液中的一種。
[0035] 本發(fā)明中對所述吸收室內(nèi)煙氣的溫度沒有特別的限定，只要使煙氣中的S02氣體 更好的與吸收劑發(fā)生脫硫反應即可，例如煙氣的溫度可以為45-65°C。
[0036] 以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0037] 以下實施例和對比例中，通過CEMS (煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)）測得干凈煙氣中C02 和S02的濃度。
[0038] 實施例1
[0039] 本實施例采用的煙氣脫硫設備的結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體如下：
[0040] 所述煙氣脫硫設備包括一體結(jié)構(gòu)的吸收室1和氧化室2,且吸收室1位于氧化室2 的正上方，二者通過密封板14隔開，吸收室頂端的中間部設有干凈煙氣出口 15,干凈煙氣 出口 15的下方，吸收室內(nèi)的最上方設有除霧器13,除霧器13上設有噴水嘴，除霧器13連接 有水泵16,除霧器13的下方設有噴淋裝置11，噴淋裝置11上設有四層噴頭，開口方向均向 下布置，噴淋裝置11的下方設有煙氣入口 12,煙氣入口 12的下方設有第二吸收劑出口；氧 化室2內(nèi)設有曝氣裝置21，曝氣裝置21上設有噴氣嘴，且噴氣嘴的開口向上，曝氣裝置21 連接有風機26,氧化室2設有第一吸收劑入口 22,第一吸收劑入口 22的下方設有第二吸收 劑入口 23,第二吸收劑入口 23與第二吸收劑出口 17之間設有調(diào)節(jié)閥19,氧化室2設有未 反應空氣出口 27,未反應空氣出口 27位于曝氣裝置21的上方，未反應空氣出口 27的下方 設有吸收劑出口 24,吸收劑出口 24位于曝氣裝置21的下方，吸收劑出口 24與噴淋裝置11 相連接，二者之間設有循環(huán)泵18,吸收劑出口 24的下方設有排漿管25。
[0041] 采用上述的煙氣脫硫設備實施煙氣脫硫方法，將新鮮的碳酸鈣懸浮液通過第一吸 收劑入口 22流入氧化室2內(nèi)，再經(jīng)循環(huán)泵18抽入到吸收室1內(nèi)的噴淋裝置11 ;含有S02 氣體的煙氣通過煙氣入口進入，與噴淋裝置11噴淋的碳酸鈣懸浮液逆向接觸，發(fā)生脫硫反 應，其中，吸收室內(nèi)煙氣溫度為65°C，吸收了 S02氣體的碳酸鈣懸浮液通過第二吸收劑出口 17流出，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后流入氧化室2內(nèi)；空氣通過風機26到達曝氣裝置21內(nèi)，通 過曝氣裝置21將空氣噴入吸收了 S02氣體的碳酸鈣懸浮液和新鮮的碳酸鈣懸浮液的混合 液中，使吸收了 S02氣體的碳酸鈣懸浮液進一步氧化生成石膏結(jié)晶，石膏結(jié)晶從排漿管25 排出，未反應空氣通過未反應空氣出口 27排出；脫硫后的煙氣通過除霧器13去除水霧后， 由干凈煙氣出口 15排出，通過冷凝到30°C脫水后，采用CEMS測得干凈煙氣中C02的濃度為 80%，S02 濃度為 30ppm。
[0042] 實施例2
[0043] 煙氣脫硫設備與實施例1設備相類似，不同的是噴淋裝置11上設有三層噴頭。
[0044] 按照實施例1的方法進行煙氣脫硫，不同的是將碳酸鈣懸浮液替換為氧化鈣懸浮 液，煙氣的溫度為65°C替換55°C，通過冷凝到30°C脫水后，采用CEMS測得干凈煙氣中C0 2 的濃度為80%，S02濃度為50ppm。
[0045] 實施例3
[0046] 煙氣脫硫設備與實施例1設備相類似，不同的是噴淋裝置11上設有三層噴頭。 [0047] 按照實施例1的方法進行煙氣脫硫，不同的是將碳酸鈣懸浮液替換為氧化鎂懸浮 液，煙氣的溫度為65°C替換45°C，通過冷凝到30°C脫水后，采用CEMS測得干凈煙氣中C0 2 的濃度為80%，S02濃度為60ppm。
[0048] 實施例4
[0049] 煙氣脫硫設備與實施例1設備相類似，不同的是曝氣裝置21的位置位于吸收劑出 口 24的下方。
[0050] 按照實施例1的方法進行煙氣脫硫，得到干凈的煙氣，通過冷凝到30°C脫水后，采 用CEMS測得干凈煙氣中C0 2的濃度為77%，S02濃度為30ppm。
[0051] 對比例1
[0052] 煙氣脫硫設備與實施例1設備相類似，不同的是吸收室1與氧化室2之間沒有密 封板14。
[0053] 按照實施例1的方法進行煙氣脫硫，得到干凈的煙氣，通過冷凝到30°C脫水后，采 用CEMS測得干凈煙氣中C0 2的濃度為73%，S02濃度為30ppm。
[0054] 由實施例和對比例可以看出，吸收室1與氧化室2之間通過密封板14隔開，可以 有效的避免氧化室2中未反應空氣漏入吸收室1中，提高了煙氣中C0 2的濃度。
[0055] 另外，由實施例1與實施例2可以看出，實施例1中噴淋裝置11的噴頭比實施例 2中噴淋裝置11的噴頭多一層，最終實施例1得到的干凈煙氣中S0 2濃度比實施例2低；由 實施例1與實施例4最終得到的C02濃度可以看出，曝氣裝置21的位置高于吸收劑出口 24 的位置時，可以避免未反應空氣通過連接管道進入吸收室1內(nèi)，從而提高煙氣中C02濃度。
[0056] 以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實 施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡 單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0057] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0058] 此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種煙氣脫硫設備，該設備包括吸收室（1)和氧化室（2)，所述吸收室（1)具有煙氣 入口（12)，并且其內(nèi)部設置有噴淋裝置（11);所述氧化室（2)具有第一吸收劑入口（22)、 第二吸收劑入口（23)和吸收劑出口（24)，并且其內(nèi)部設置有曝氣裝置（21)，含S0 2的煙氣 通過所述煙氣入口（12)進入所述吸收室（1)，與通過所述噴淋裝置（11)噴淋的吸收劑接觸 以發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來自所述吸收室（1)的吸收了 S02的吸收劑分別通過第一吸收 劑入口（22)和第二吸收劑入口（23)進入所述氧化室（2)，與通過曝氣裝置（21)注入的空 氣接觸以發(fā)生氧化，來自所述氧化室（2)的經(jīng)過氧化后的吸收劑通過吸收劑出口（24)并經(jīng) 由所述噴淋裝置（11)循環(huán)到吸收室（1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中，所述曝氣裝置（21)設有噴氣嘴，并且噴氣嘴開口 向上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設備，其中，所述曝氣裝置（21)高于吸收劑出口（24)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設備，其中，所述噴淋裝置（11)包括多層噴頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備，其中，所述噴淋裝置（11)的噴頭高于煙氣入口（12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設備，其中，所述吸收室（1)與氧化室（2)為一體結(jié)構(gòu)， 并且吸收室（1)位于氧化室（2)的上方，二者通過密封板（14)隔開。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中，所述設備還包括設置在吸收室（1)內(nèi)部的除霧器 (13)，用于去除脫硫后的煙氣中的水霧，所述除霧器（13)位于噴淋裝置（11)的正上方。
8. 采用權(quán)利要求1-7中任意一項所述的煙氣脫硫設備實施的煙氣脫硫方法，該方法包 括：將含S02的煙氣通過所述煙氣入口（12)進入所述吸收室（1)，與通過所述噴淋裝置（11) 噴淋的吸收劑接觸以發(fā)生脫硫，新鮮吸收劑和來自所述吸收室（1)的吸收了 S02的吸收劑 分別通過第一吸收劑入口（22)和第二吸收劑入口（23)進入所述氧化室（2)，與通過曝氣裝 置（21)注入的空氣接觸以發(fā)生氧化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述新鮮吸收劑為氧化鈣懸浮液、碳酸鈣懸浮液 或氧化鎂懸浮液中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述吸收室（1)內(nèi)煙氣的溫度為45-65°C。
【文檔編號】B01D53/50GK104107628SQ201410326912
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】韓濤, 李延兵, 廖海燕, 劉毅, 王俊, 王鵬 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 神華國華（北京）電力研究院有限公司