專利名稱：煙道氣的脫硫方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及煙道氣脫硫(FGD)系統(tǒng)，特別涉及一種組合式的爐石灰石注射和干式洗滌器(通常亦稱為一噴霧干燥器)系統(tǒng)。本發(fā)明將來自于煙道氣流的固體粒子收集在燃燒爐的下游和干式洗滌器的上游的某點處。所收集的固體粒子被傳送到一干式洗滌器供給漿料劑制備系統(tǒng)以提高二氧化硫(SO2)的去除率和吸附劑的利用率。
巴布考克及威爾考克斯公司(B&W)的石灰石注射干式洗滌(LIDSTM)系統(tǒng)和工藝在控制那些在燃燒過程中由化石燃料蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的煙道氣所排放出來的顆粒和二氧化硫(SO2)方面已經(jīng)有了進一步的發(fā)展。所述LIDSTM系統(tǒng)是一種低成本-有效的、綜合性技術手段，它使用了三種工業(yè)上證明能凈化煙道氣的技術爐石灰石注射、干式洗滌、以及脈沖-噴射織物過濾，它適用于那些采用煤和/或大量其它化石燃料進行加熱的鍋爐。

圖1示出了這種LIDSTM系統(tǒng)和工藝的主要部件和加工物料流的示意圖，下列表1列出了一系列在所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝中較為重要的化學反應。
表1對于所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝來說較為重要的化學反應爐子/鍋爐熟化干式洗滌器和集塵室
目前，對所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝的改進已經(jīng)有了進一步的發(fā)展從而能同時去除Nox和SOx。授予Amrhein等入、轉(zhuǎn)讓給所述巴布考克及威爾考克斯公司的美國專利No.5，176,088描述了這樣一種工藝和裝置，并且在第3欄、第25-40行中，還對所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝的概念作了一個總的描述。正如該文中描述的，LIDSTM系統(tǒng)是一種SO2控制技術，它是在干式洗滌和顆粒收集作業(yè)之后進行爐石灰石(CaCO3)的注射。用來進行石灰石注射的最佳溫度約為2200°F，因此，它通常是在所述爐子的上部區(qū)域內(nèi)完成的。在更高溫度進行的注射會引起“僵燒”從而會降低吸附劑的反應性。在更低溫度進行的注射會抑制煅燒從而也會降低吸附劑的反應性。LIDSTM系統(tǒng)的一個主要特征在于可以將離開爐子的未反應的吸附劑變成泥漿(與水相混合以形成一種可泵抽的懸浮液)并藉一物流而再循環(huán)至所述干式洗滌器以除去更多的SO2。輔助進行的SO2的去除是發(fā)生在顆粒控制裝置的下游，尤其是當使用一集塵室時更是如此。如美國專利No.5,176,088的圖所示，是將來自于干式洗滌器下游的顆粒收集器的灰燼進行再循環(huán)以形成所述漿料。
請再參閱本申請的圖1，圖1示出了這種已知LIDSTM系統(tǒng)和工藝的示意圖，所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝由標號10總的示出，用來降低那些從采用礦物燃料的工業(yè)用或?qū)嵱谜羝l(fā)生器20中散發(fā)出來的SO2。蒸汽發(fā)生器20包括一爐子22、對流通道24(位于傳熱管表面未予示出的側面的內(nèi)部)，并且，在很多裝置中，還包括一位于蒸汽發(fā)生器20的對流通道24的出口27的空氣加熱器26?？諝饧訜崞?6將部分熱量從那些在爐子22內(nèi)進行的燃燒作業(yè)時產(chǎn)生的煙道氣傳送到輸入的燃燒空氣28中。在產(chǎn)生含有SO2的煙道氣的爐子22內(nèi)，將燃燒空氣28與礦物燃料30相混合，所述化石燃料主要是含有一些硫的煤。
將石灰石(CaCO3)34變成粉末并象注射干燥粉末那樣將其注射入位于蒸汽發(fā)生器20的爐子22的上部36內(nèi)部的煙道氣32內(nèi)。一旦進行注射，所述石灰石34即得到煅燒從而形成石灰(CaO)，部分石灰與煙道氣32中的SO2起反應從而形成硫酸鈣(CaSO4)。這種煙道氣32和諸顆粒(主要是飛灰、CaSO4和未起反應的石灰(CaO))的混合物38排離所述蒸汽發(fā)生器20，并穿過空氣加熱器26。因此，經(jīng)冷卻的煙道氣40藉煙道42而被提供到一干式洗滌器44內(nèi)。在干式洗滌器44內(nèi)部，煙道氣40和諸顆粒與一種含有氫氧化鈣(Ca(OH)2)的漿料46相接觸，所述漿料是藉漿料供給管48而提供到干式洗滌器44內(nèi)的。有利的是，所述供給漿料46可以是任何一種類型的眾所周知的噴霧裝置(atomomizer means)所提供，諸如可以使用一種在美國專利No.4,819,878中揭示的雙流體式噴霧器來提供。在所述干式洗滌器44內(nèi)，煙道氣40內(nèi)的SO2與漿料滴內(nèi)的氫氧化鈣發(fā)生反應從而形成亞硫酸鈣(CaSO3)和硫酸鈣(CaSO4)的固體副產(chǎn)物。因此，在所述LIDSTM干式洗滌器44內(nèi)可以進一步去除SO2。供給漿料46內(nèi)的幾乎所有的水蒸發(fā)是在干式洗滌器44內(nèi)發(fā)生的。因此，當顆粒被干燥時，煙道氣40被冷卻和變潮。
煙道氣50藉煙道52而離開干式洗滌器44并進入一顆粒收集器54，煤的飛灰、發(fā)生反應的吸附劑，以及未起反應的吸附劑顆粒被收集在所述顆粒收集器內(nèi)。雖然所述顆粒收集器54既可以是一種織物過濾器(集塵室)也可以是一種靜電式沉淀器，但是，使用一集塵室是較佳的，因為當煙道氣穿過位于過濾袋上具有吸附劑的濾餅時，可以輔助地除去SO2。經(jīng)處理的煙道氣56通過煙道58離開顆粒收集器54并通過煙囪60而被排放到大氣中。顆粒收集器54和干式洗滌器44的所收集的顆粒分別通過管道62、64而傳送到管道66。從管道66中提取大部分的固體粒子藉固體粒子再循環(huán)管道70而傳送到一干式洗滌器試劑制備(石灰熟化器(slaker))系統(tǒng)68。將水72提供到石灰熟化器(slaker)68中以形成用于干式洗滌器44的所述供給漿料46。所收集到的固體粒子的剩余物藉排放管74而被傳送以進行處理和/或進一步利用。
所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝是幾個都已經(jīng)受到工業(yè)證明的煙道氣處理工藝的綜合。在俄亥俄州的Edison’s Edgewater Station和其它等地進行的LIMB公開實驗中，已經(jīng)證明可以大規(guī)模地進行爐石灰石注射，并且目前可以大批量提供。干式洗滌器、靜電式沉淀器，以及集塵室已經(jīng)大批量供應了多年。
已經(jīng)在B&W聯(lián)合研究中心用1.8MWt(熱輸入)的試驗設備實驗證明了所述LIDSTM工藝。實驗結果表明當采用一用于終顆粒收集的集塵室并且同時燃燒硫含量較高的煤時，獲得大于90％的SO2去除率是可能的。但是，在這些測試中的吸附劑利用率卻小于50％。這意味著所述吸附劑內(nèi)一半以上的所輸入的鈣沒有被利用，即，未與SO2發(fā)生反應。從理論上說，只需要1摩爾的鈣來除去1摩爾的二氧化硫。在這些條件下，所述鈣/硫的化學計量(Ca/S)應該等于1.0。當將Ca/S＝2.0的一定量石灰石注射入所述爐子22內(nèi)時，可以得到大部分的所述LIDSTM測試結果。
在工業(yè)上，人們都希望增加LIDSTM工藝的SO2去除率和吸附劑利用率。但是，由于吸附劑利用率的增加，卻會降低藉管道70而提供的灰燼再循環(huán)物流內(nèi)的活性鈣濃度。例如，在98％的SO2去除率和爐子內(nèi)的Ca/S比值為1.4摩爾的鈣比1摩爾的SO2時，灰燼再循環(huán)物流(70)內(nèi)的活性鈣濃度將近似為10％。當吸附劑利用率增大時，它變得越來越不利于再循環(huán)來自于終顆粒收集器54的灰燼。
1994年3月在B&W聯(lián)合研究中心進行的LIDSTM系統(tǒng)測試中所收集的數(shù)據(jù)已經(jīng)表明重要的是要將顆?？刂蒲b置54內(nèi)的固體粒子內(nèi)的游離水分含量保持在0.5％以上，從而能在所述顆?？刂蒲b置54內(nèi)成功去除煙道氣中的SO2。當終顆粒收集器54是一集塵室時，更是如此。所述數(shù)據(jù)表明在干式洗滌器44和集塵室顆粒收集器54內(nèi)，固體粒子內(nèi)的游離水分量和SO2去除率之間有直接的聯(lián)系。
這些結果還表明在進入干式洗滌器44內(nèi)的煙道氣流40內(nèi)的干燥固體粒子、飛灰、硫酸鈣、以及氧化鈣可以吸收所述系統(tǒng)內(nèi)的大部分游離水分或與之發(fā)生反應。這會使得顆?？刂蒲b置54內(nèi)的固體粒子內(nèi)的游離水分含量小于0.5％，這又使得所述集塵室顆粒收集器54內(nèi)的SO2的去除率較低。
其它一些發(fā)明已經(jīng)使用了那些具有與本發(fā)明所采用的相同的單元作業(yè)的工藝，但是，它們都沒有認識到或明確認識到本發(fā)明的幾個具體實施例的獨特優(yōu)點。例如，授予Johnso的美國專利Nos.4,867,955和5,006,323描述了一發(fā)明的幾個較佳實施例，該發(fā)明是用于煙道氣的脫硫，在一些情況中，該發(fā)明具有一顆粒收集器，在其它情況中，該發(fā)明具有一干式洗滌器。但是，這些發(fā)明都沒有將干式洗滌器和一上游顆粒收集器結合起來一起使用，也沒有發(fā)現(xiàn)或認識到這樣一種實施例的獨特優(yōu)點。授予Kobayashi的美國專利No.4,915,920描述了使用一種用于干燥注射脫硫工藝中的顆粒收集器，但是沒有提到使用一種干式洗滌器。授予Wienert的美國專利No.4,178,349還描述了一種發(fā)明，該發(fā)明使用了一種與干燥注射脫硫工藝相結合的顆粒收集器。同樣，人們還未認識到或發(fā)現(xiàn)在一干式洗滌器的上游使用所述顆粒收集器的獨特優(yōu)點。
因此，很顯然，在工業(yè)上，人們需要一種用來對煙道氣進行脫硫的改進型石灰石注射干式洗滌系統(tǒng)，它能克服這些潛在的問題并可以增強SO2的去除率，還能提高吸附劑的利用率。
本發(fā)明的一個方面在于提供一種用來對燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的煙道氣進行脫硫和除去顆粒以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的方法。該方法包括以下步驟在一近似為2000-2400°F的溫度范圍內(nèi)、將石灰石注射入所述爐子的上部以將部分石灰石煅燒成石灰，一些石灰與爐子上部的煙道氣中的氧化硫發(fā)生反應并形成硫酸鈣。將煙道氣中的部分石灰收集在一位于所述爐子的上游和干式洗滌器裝置下游的第一顆粒收集裝置內(nèi)。所述方法還包括用水將所收集的石灰變成泥漿以形成一種含有熟石灰的干式洗滌器供給漿料的步驟。將已從中除去部分石灰的煙道氣傳送到干式洗滌器裝置。將干式洗滌器供給漿料噴射入位于干式洗滌器裝置內(nèi)的煙道氣內(nèi)以通過與部分石灰和熟石灰發(fā)生反應進一步吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫。將煙道氣、石灰和熟石灰傳送到第二顆粒收集裝置，在該第二顆粒收集裝置處，通過與石灰和熟石灰發(fā)生反應輔助地吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫。最后，所述方法包括將來自于煙道氣的顆粒收集在所述第二顆粒收集裝置內(nèi)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的步驟。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種用來對燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的煙道氣進行脫硫和除去顆粒以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用來在一近似為2000-2400°F的溫度范圍內(nèi)、將石灰石注射入所述爐子的上部以將部分石灰石煅燒成石灰的裝置，一些石灰吸收在爐子上部的煙道氣內(nèi)的氧化硫并形成硫酸鈣。設置第一顆粒收集裝置用來收集所述煙道氣中的部分石灰，它位于所述爐子的上游和干式洗滌器裝置下游。設置一用來用水將所收集的石灰變成泥漿以形成一種含有熟石灰的干式洗滌器供給漿料的裝置。還設置一用來將已從中除去部分石灰的煙道氣傳送到干式洗滌器裝置的裝置。再設置一用來將干式洗滌器供給漿料噴射入位于干式洗滌器裝置內(nèi)的煙道氣內(nèi)從而能通過與部分石灰和熟石灰發(fā)生反應形成反應產(chǎn)物以進一步吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫的裝置。設置一用來將所述煙道氣、石灰、熟石灰和反應產(chǎn)物傳送到第二顆粒收集裝置的裝置，在該第二顆粒收集裝置處，通過與石灰和熟石灰發(fā)生反應輔助地吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫。最后設置一用來將來自于所述煙道氣的顆粒收集在所述第二顆粒收集裝置內(nèi)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的裝置。
本發(fā)明的又一方面包括利用一種鈣基吸附劑對那些在燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的煙道氣進行除去污染物作業(yè)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的方法和系統(tǒng)。
在本發(fā)明所附的、構成本發(fā)明一部分的權利要求書中具體指出了構成本發(fā)明特征的各種新穎特征。為了更好地理解本發(fā)明、其工作上的各項優(yōu)點以及使用本發(fā)明可得到的具體益處，下面結合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例進行具體描述。
圖1是已有技術的石灰石注射干式洗滌系統(tǒng)(LIDSTM)和工藝的主要部件和加工物料流的示意圖；圖2是示出本發(fā)明的增強型石灰石注射干式洗滌(E-LIDSTM)系統(tǒng)和工藝的第一實施例的主要部件和加工物料流的示意圖；圖3是示出本發(fā)明的增強型石灰石注射干式洗滌(E-LIDSTM)系統(tǒng)和工藝的第二實施例的主要部件和加工物料流的示意圖；圖4是具有本發(fā)明增強型石灰石注射干式洗滌(E-LIDSTM)系統(tǒng)的LIDSTM的有關SO2除去性能的總系統(tǒng)比較圖；以及圖5是從具有本發(fā)明增強型石灰石注射干式洗滌(E-LIDSTM)系統(tǒng)的LIDSTM的干式洗滌器和集塵室部分除去SO2的去SO2性能比較圖。
本發(fā)明是對那些上述LIDSTM系統(tǒng)和工藝的改良，并以相同原理進行工作。但是，本發(fā)明的E-LIDSTM系統(tǒng)和工藝的一個新穎特征在于在蒸汽發(fā)生器20的爐22的煙道氣流下游處和干式洗滌器44的上游處采用了輔助顆粒收集裝置110，從而能將攜帶在排離蒸汽發(fā)生器20的煙道氣體38、40內(nèi)的顆粒物質(zhì)(主要是飛灰、硫酸鈣(CaSO4)，以及石灰(CaO))除去。對于一種具體應用來說，所選擇的顆粒收集裝置110的具體類型取決于從煙道氣40中收集的所需的顆粒量。可以用作所述顆粒收集裝置110的適當裝置的幾個例子包括惰性分離裝置，諸如一種位于一煙道分離器或一旋風分離器內(nèi)的簡單彎管；惰性沖擊型顆粒收集器；U形梁沖擊型顆粒分離器；織物過濾器；集塵室；以及靜電式沉淀器。由所述顆粒收集裝置110收集的諸顆粒被直接傳送至干式洗滌器供給反應劑漿料制備系統(tǒng)68，在所述制備系統(tǒng)處，這些顆粒能提供噴射入所述干式洗滌器44內(nèi)的吸附劑材料。設置所述顆粒收集裝置110是為了收集所述煙道氣中的所述吸附劑材料顆粒；但是，應該認識到的是根據(jù)所述顆粒收集裝置110的性能特征，也可能會收集到其它的飛灰和反應產(chǎn)物顆粒(例如，硫酸鈣)。
本發(fā)明認識到從所述蒸汽發(fā)生器排出的煙道氣流其內(nèi)的顆粒是一種良好的濃縮吸附劑源，本發(fā)明并不是要丟棄這些顆粒，相反卻將這些顆粒用作在干式洗滌器供給漿料的制備過程中使用的吸附劑主要來源。例如，當SO2去除率為98％以及爐子內(nèi)的Ca/S比值為1.4摩爾的鈣/l摩爾的SO2(摩爾比)時，由顆粒收集裝置110進行收集并藉管道112進行傳送的諸顆粒內(nèi)的活性鈣種類的濃度將近似為35％。它的活性鈣種類含量要比上文中引用的已有技術的LIDSTM要高出25％，其中已有技術的LIDSTM的再循循環(huán)物流70僅僅是10％的活性鈣。本發(fā)明以一種新穎且非明顯的方式使用了所述顆粒收集裝置，它解決了上述那些在最原始的、已有技術LIDSTM系統(tǒng)和工藝中會出現(xiàn)的各種問題。
可以將各種類型的鈣基吸附劑注射入爐22的上部36內(nèi)。由于石灰石的成本較低、來源廣泛(ready availability)，并且加工簡單，因此石灰石是較佳的。也可以采用其它的鈣基吸附劑，諸如熟石灰、白云石石灰(dolomitic lime)、方解石石灰(calcitic lime)、石灰以及其它類似物。這種選擇很大程度上將取決于經(jīng)濟因素。粉碎所述石灰石以便能進行噴射作業(yè)；研磨尺寸的標準也將取決于經(jīng)濟因素。研磨得越細越好，但是過度的研磨費用昂貴。只需將吸附劑粉碎得足夠細以便使大部分的吸附劑能夾帶在煙道氣內(nèi)，而不是在噴射后立刻落下。此外，正如本文中所使用的，術語氧化硫物種指的是二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)，而術語污染物指的是那些二氧化硫、顆粒，或是那些在1990年修改的清潔空氣法規(guī)修改本中指出的有害空氣污染物。
請先參閱附圖，在各附圖中，凡是相同的標號表示相同或功能相同的構件，請?zhí)貏e參閱圖2，圖2示出了以標號100標示的、本發(fā)明的增強型石灰石注射干式洗滌(下文中稱為增強型LIDSTM或E-LIDSTM)系統(tǒng)和工藝的第一實施例的主要部件和加工物流流的示意圖。
如圖所示，顆粒收集裝置110是用來收集那些來自于煙道氣流的顆粒。顆粒收集裝置110設置在蒸汽發(fā)生器20的爐22的下游、干式洗滌器44的上游處。來自于空氣加熱器26的煙道42將煙道氣40提供給顆粒收集裝置110，而煙道116將那些從所述顆粒收集裝置110排出的煙道氣114導引至所述干式洗滌器44。由所述顆粒收集裝置110收集的諸顆粒藉管道112而被傳送到所述漿料制備系統(tǒng)68。
在圖1所示的LIDSTM系統(tǒng)和工藝中，所除去的大部分SO2是在所述干式洗滌器44內(nèi)通過SO2與和所述供給漿料46一起進入的氫氧化鈣(Ca(OH)2)起反應，而不是與伴隨煙道氣40而進入的氧化鈣(CaO)起反應而完成的。因此，干式洗滌器44的除SO2效率取決于在所述供給漿料46中的進入干式洗滌器44的氫氧化鈣的量。由于可以被噴射入所述干式洗滌器44內(nèi)的漿料的總量受到能蒸發(fā)水的熱量的限制，因此，人們希望使供給漿料46中的氫氧化鈣的濃度盡可能高。在所述LIDSTM系統(tǒng)和工藝中，藉用來為所述干式洗滌器44制備供給漿料46的管道70而提供的再循環(huán)固體粒子流具有較低的有用鈣比惰性材料的比值。當所述工藝的鈣使用量增加時，更是如此。該問題/效應可以通過本發(fā)明來克服，本發(fā)明是通過提供一來自于從所述蒸汽發(fā)生器20中排出的煙道氣40的固體粒子流而完成的，所述固體粒子流的活性氧化鈣的濃度更高并被直接傳送至所述漿料制備系統(tǒng)68內(nèi)。因此，提高了提供給干式洗滌器44的供給漿料物流46的活性氫氧化鈣的濃度，從而提高了SO2的去除率。例如，在SO2去除率為98％和Ca/S比值為1.4摩爾的相同條件下，若采用LIDSTM系統(tǒng)和工藝時，干式洗滌器供給漿料48內(nèi)的固體活性氫氧化鈣的濃度將是10％，若采用E-LIDSTM系統(tǒng)和工藝時，所述濃度將是30％。
對于終顆粒收集器54內(nèi)的固體粒子來說，如果需要獲得較高的SO2去除率，還必需有高于0.5％的游離水分。在LIDSTM系統(tǒng)和工藝中，當干燥的氧化鈣、硫酸鈣，以及正離開蒸汽發(fā)生器20的煙道氣40內(nèi)的飛灰進入干式洗滌器44的潮濕環(huán)境中，由跡象表明它們可能會吸收可以得到的水或者與這些水發(fā)生反應。當由于蒸汽發(fā)生器20帶來的飛灰量增大或石灰石噴射率的增大而使得進入干式洗滌器44內(nèi)的干燥固體粒子量增大時，也提高了在該加工中的耗水量。水可以被消耗至這樣一種程度，即在離開干式洗滌器44的固體粒子內(nèi)沒有任何游離水分。當進入所述終顆粒收集裝置54的游離水分減少時，終顆粒收集裝置54內(nèi)的SO2去除率降低。
相反，根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)和工藝，離開蒸汽發(fā)生器20的煙道氣流40內(nèi)的一部分固體粒子是直接被傳送至熟化系統(tǒng)68。這降低了進入干式洗滌器44內(nèi)的干燥顆粒物的數(shù)量，并明顯降低了由于上述現(xiàn)象而使得排出干式洗滌器44的固體粒子的游離水分含量較低的、不合格的可能性。在1995年1月、在B&W聯(lián)合研究中心進行的E-LIDSTM系統(tǒng)測試中所收集到的數(shù)據(jù)表明當將E-LIDSTM系統(tǒng)模式與LIDSTM相比較時，終顆粒收集裝置54內(nèi)的固體粒子的游離水分含量有所增加。平均說來，LIDSTM系統(tǒng)模式的游離水分含量是0.75％，E-LIDSTM系統(tǒng)模式的游離水分含量改進至1.35％。
正如前文中已指出的，顆粒收集裝置110可以包括任何一種能將夾帶在氣流中的顆粒分離和去除的已知類型的裝置。對于每一種具體應用來說，進入的煙道氣的溫度和壓力、顆粒載荷量以及通過所述裝置的理想通風損失量是可以預先確定的。同樣，顆粒收集裝置的效率也可以根據(jù)此時需要從煙道氣流40中收集的顆粒量來確定?？梢栽O置一個或更多個顆粒收集裝置，以提供工作冗余度(redunancy of operation)和/或能調(diào)節(jié)空間限制或工作標準。例如，如果設置了多個顆粒收集裝置110，當作用在蒸汽發(fā)生器20上的載荷降低時，可以將一些顆粒收集裝置從現(xiàn)場移開。當作用在所述蒸汽發(fā)生器20上的載荷增加時，反之亦然。部分的潔凈煙道氣114從所述顆粒收集裝置110中排出并被提供到干式洗滌器44以將其內(nèi)的SO2除去。然后，再次將煙道氣118提供到所述顆粒收集裝置54內(nèi)，從顆粒收集裝置54中排出的煙道氣120通過煙囪60而被排放到大氣中。
雖然圖2示出了所述顆粒收集裝置110的位置是位于空氣加熱器26的下游處，但是這并不是本發(fā)明的必要條件，變換所述空氣加熱器26和顆粒收集裝置110的位置也可以獲得理想的結果。圖3示出了這樣一種設置情況，并以標號200總的標示出來。如圖所示，所述顆粒收集裝置110借助于煙道210接收直接從蒸汽發(fā)生器20出口排出的煙道氣38。同樣，顆粒是在顆粒收集裝置110內(nèi)從煙道氣流38中除去的，所收集的固體粒子藉管道112而被輸送到所述石灰熟化器(slaker)裝置68，煙道氣212從所述顆粒收集裝置中排出并被提供到空氣加熱器26。經(jīng)冷卻的煙道氣214藉煙道42而排離所述空氣加熱器26并以已知方式被再次提供到所述干式洗滌器44。藉煙道52以同樣方式進行的煙道氣216的輸送將煙道氣提供至顆粒收集器54，煙道58再藉煙囪60而將煙道氣218排放到大氣中。
所述增強型LIDSTM系統(tǒng)和工藝為增加SO2去除效率(大于95％)以及在煤和其它化石燃料的廣泛范圍內(nèi)增加吸附劑利用率提供了可能性。圖4和圖5示出了在1995年1月、在B&W聯(lián)合研究中心進行的測試過程中，用所述E-LIDSTM系統(tǒng)和工藝而獲得的通過干式洗滌器44和終顆粒收集裝置54而得到增大的SO2去除率。以下對這種裝置的其它優(yōu)點進行描述。
去除了空氣毒物可以預料對于增強型LIDSTM工藝來說，導致高的SO2去除效率的相同條件也將會對至少一些空氣毒性化合物(在1990年的潔凈空氣修改本的標題III中被稱為“有毒空氣污染物”)有較高的去除效率。所述E-LIDSTM系統(tǒng)和工藝使得干式洗滌器供給漿料具有比傳統(tǒng)LIDSTM工藝高的活性鈣濃度。它可以高效地去除得酸性氣體而不是氧化硫，諸如在所指出的空氣毒物清單上都予以列出的鹽酸(HCl)或氫氟酸(HF)。測試表明由于E-LIDSTM系統(tǒng)和工藝所提供的諸條件，還可以有效去除一些汞的化合物。由于大氣中汞的已知積累、隨后沉積于湖泊中，從而對人體健康有潛在的影響，因此汞的排放是深入細致研究的主題。在汞控制領域內(nèi)的研究已表明在正常的工作條件下，干式洗滌器能極其有效地去除汞。
綜上所述，本文所描述的本發(fā)明具有以下一些優(yōu)于基本LIDSTM系統(tǒng)和工藝的優(yōu)點1.具有較高的SO2去除率。
2.具有較高的吸附劑利用率。
3.增強了干式洗滌器44和集塵室54的性能。
4.更有效地使用低成本的吸附劑(石灰石)。
5.提高了干式洗滌器44的鈣化學計量，而不會提高總的鈣化學計量。如果不期望得到較高的SO2去除率，可以將所述SO2去除率保持在一固定值，并且可以降低爐22的鈣化學計量。因此，可以降低吸附劑成本。
6.對于一給定系統(tǒng)的SO2去除率來說，可以降低終顆粒收集器54的循環(huán)要求。由于對于干式洗滌器供給漿料46來說，更多的固體粒子直接來自于顆粒收集裝置110，因此，減小了循環(huán)物流70需要的固體粒子數(shù)量。
7.為以最低的附加成本增強空氣毒物去除率提高了可能性。
8.對本發(fā)明進行較簡單的改型，用于現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器20系統(tǒng)中。
雖然以上已經(jīng)對本發(fā)明的幾個具體實施例進行了圖示和具體描述，以說明本發(fā)明原理的應用，但是，應予理解的是，對于本技術領域的的熟練人員來說，還可以以由所附權利要求書所覆蓋的本發(fā)明的形式作出種種不背離這些原理的變化或改進。本發(fā)明可以應用于新型工業(yè)用或公用事業(yè)蒸汽發(fā)生器設備上，或者應用于現(xiàn)有工業(yè)用或公用事業(yè)蒸汽發(fā)生器設備的更換、修理或改進。在本發(fā)明的一些實施例中，有時可以使用本發(fā)明的某些特征而不使用其它特征是合算的。例如，本發(fā)明為除去整個固體粒子再循環(huán)系統(tǒng)70提供了可能性，所述系統(tǒng)通常是再循環(huán)那些由顆粒收集裝置54收集的顆粒以及那些從干式洗滌器44沉淀下來的顆粒。通過使用顆粒收集裝置110以便從排離爐22的煙道氣流中獲得大量顆粒，本發(fā)明獲得了愈來愈高的鈣利用率，并且由終顆粒收集器54收集的顆粒具有愈來愈少的用于去除SO2的有用鈣；因此，當鈣源減小時，再循環(huán)物流70是有需要和有用的。或者，可以將鈣基吸附劑的供給物流76直接加入所述反應物制備(石灰熟化器(slaker))系統(tǒng)68內(nèi)，以便在需要時能增強用于輔助SO2去除率的干式洗滌器供給漿料濃度。該方面(aspect)對于尋找(address)某個蒸汽發(fā)生器20的工作條件可能是特別重要的，諸如在啟動的過程中，因為對于整套裝置來說石灰石或鈣基吸附劑是借助于爐22進行提供的。如果在含有氧化硫物種的煙道氣產(chǎn)生之前沒有足夠量的經(jīng)煅燒石灰石攜帶進入顆粒收集裝置110內(nèi)，必須提供其它的吸附劑源以使所述煙道氣脫硫。如果仔細審查本發(fā)明(close inspection)，本發(fā)明的其它優(yōu)點將變得更為明顯；因此，所有這些變化、改進和實施例都將適當?shù)芈湓谒綑嗬髸谋Ｗo范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用來對燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的煙道氣進行脫硫和除去顆粒以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的方法，它包括以下步驟在一近似為2000-2400°F的溫度范圍內(nèi)，將石灰石注射入所述爐子的上部以將部分石灰石煅燒成石灰，一些石灰吸收煙道氣中氧化硫并形成硫酸鈣；將所述煙道氣中的部分石灰收集在一位于所述爐子的上游和干式洗滌器裝置下游的第一顆粒收集裝置內(nèi)；用水將所收集的石灰變成泥漿以形成一種含有熟石灰的干式洗滌器供給漿料；將已從中除去部分石灰的煙道氣傳送到干式洗滌器裝置；將干式洗滌器供給漿料噴射入位于干式洗滌器裝置內(nèi)的煙道氣內(nèi)，從而能通過與部分石灰和熟石灰發(fā)生反應進一步吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫種類；將煙道氣、石灰和熟石灰傳送到第二顆粒收集裝置，在該第二顆粒收集裝置處，通過與石灰和熟石灰發(fā)生反應輔助地吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫；將來自于煙道氣的顆粒收集在所述第二顆粒收集裝置內(nèi)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣。
2.如權利要求1所述的方法，還包括將所述煙道氣從所述爐子的對流通道的出口直接傳送到空氣加熱裝置以便對提供給所述爐子的所輸入的燃燒空氣進行預加熱的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，還包括將已從中除去部分石灰的煙道氣傳送到空氣加熱裝置以便對提供給所述爐子的所輸入的燃燒空氣進行預加熱的步驟。
4.如權利要求1所述的方法，還包括將那些由所述第二顆粒收集裝置收集的顆粒再循環(huán)返回所述煙道氣以進一步吸收煙道氣中的氧化硫種類的步驟。
5.如權利要求4所述的方法，還包括將顆粒與干式洗滌器供給漿料相混合以便將諸顆粒噴射入所述干式洗滌器裝置內(nèi)作為部分供給漿料的步驟。
6.一種用來對燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的煙道氣進行脫硫和除去顆粒以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的系統(tǒng)，它包括用來在一近似為2000-2400°F的溫度范圍內(nèi)、將石灰石注射入所述爐子的上部以將部分石灰石煅燒成石灰的裝置，一些石灰吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫并形成硫酸鈣；用來收集所述煙道氣中的部分石灰、位于所述爐子的上游和干式洗滌器裝置下游的第一顆粒收集裝置；用來用水將所收集的石灰變成泥漿以形成一種含有熟石灰的干式洗滌器供給漿料的裝置；用來將已從中除去部分石灰的煙道氣傳送到干式洗滌器裝置的裝置；用來將干式洗滌器供給漿料噴射入干式洗滌器裝置內(nèi)從而能通過與部分石灰和熟石灰發(fā)生反應進一步吸收干式洗滌器裝置內(nèi)的煙道氣的氧化硫種類的裝置；用來將所述煙道氣、石灰和熟石灰傳送到第二顆粒收集裝置的裝置，在該第二顆粒收集裝置處，通過與石灰和熟石灰發(fā)生反應輔助地吸收煙道氣內(nèi)的氧化硫；用來將來自于所述煙道氣的顆粒收集在所述第二顆粒收集裝置內(nèi)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的裝置。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，還包括空氣加熱裝置，該空氣加熱裝置位于所述爐子的對流通道出口的下游和所述第一顆粒收集裝置的上游，用來承接煙道氣以便對提供給所述爐子的所輸入的燃燒空氣進行預加熱。
8.如權利要求6所述的系統(tǒng)，還包括空氣加熱裝置，該空氣加熱裝置位于所述第一顆粒收集裝置的下游和所述干式洗滌器裝置的上游，用來承接煙道氣以便對提供給所述爐子的所輸入的燃燒空氣進行預加熱。
9.如權利要求6所述的系統(tǒng)，還包括用來將那些由所述第二顆粒收集裝置收集到的顆粒再循環(huán)返回所述煙道氣以進一步吸收煙道氣中的氧化硫種類的裝置。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，還包括用來將諸顆粒與于式洗滌器供給漿料相混合的裝置。
11.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一顆粒收集裝置是一從由以下裝置組成的組合中選擇出來的構件惰性分離裝置、一位于一煙道內(nèi)的彎管、旋風分離器、惰性沖擊型顆粒收集器、U形梁沖擊型顆粒分離器、織物過濾器、集塵室、以及靜電式沉淀器。
12.一種用來除去燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的污染物以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的方法，它包括以下步驟在所述爐子上部內(nèi)，將一種鈣基吸附劑注射入所述煙道氣內(nèi)，一些吸附劑吸收所述煙道氣中的污染物，最終得到的煙道氣含有反應產(chǎn)物和未經(jīng)使用的吸附劑；將來自于所述煙道氣的一部分未經(jīng)使用的吸附劑收集在第一顆粒收集裝置內(nèi)，所述第一顆粒收集裝置位于所述爐子的下游和干式洗滌器裝置的上游；用水將所收集的部分未經(jīng)使用的吸附劑變成泥漿以形成一種含有熟石灰的干式洗滌器供給漿料；將已從中除去部分未經(jīng)使用的吸附劑的煙道氣傳送到干式洗滌器裝置；將干式洗滌器供給漿料噴射入位于干式洗滌器裝置內(nèi)的煙道氣內(nèi)，從而能通過與供給漿料和所述煙道氣內(nèi)部分未經(jīng)使用的吸附劑發(fā)生反應進一步吸收煙道氣內(nèi)的污染物，最終得到的煙道氣含有進一步的反應產(chǎn)物和未經(jīng)使用的吸附劑；將所述煙道氣和其內(nèi)任何未經(jīng)使用的吸附劑從所述干式洗滌器裝置傳送到第二顆粒收集裝置，在該第二顆粒收集裝置處，通過與所述未經(jīng)使用的吸附劑發(fā)生反應輔助地吸收煙道氣內(nèi)的污染物；以及將來自于煙道氣的顆粒收集在所述第二顆粒收集裝置內(nèi)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣。
13.一種用來除去燃燒過程中產(chǎn)生在一蒸汽發(fā)生器的爐子內(nèi)的污染物以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的系統(tǒng)，它包括用來在所述爐子上部內(nèi)、將一種鈣基吸附劑注射入所述煙道氣內(nèi)的裝置，一些吸附劑吸收所述煙道氣中的污染物，最終得到的煙道氣含有反應產(chǎn)物和未經(jīng)使用的吸附劑；用來收集來自于所述煙道氣的一部分未經(jīng)使用的吸附劑的第一顆粒收集裝置，所述第一顆粒收集裝置位于所述爐子的下游和干式洗滌器裝置的上游；用來用水將所收集的部分未經(jīng)使用的吸附劑變成泥漿以形成一種干式洗滌器供給漿料的裝置；用來將已從中除去部分未經(jīng)使用的吸附劑的煙道氣傳送到干式洗滌器裝置的裝置；用來將干式洗滌器供給漿料噴射入位于干式洗滌器裝置內(nèi)的煙道氣內(nèi)從而能通過與供給漿料和所述煙道氣內(nèi)部分未經(jīng)使用的吸附劑發(fā)生反應進一步吸收煙道氣內(nèi)的污染物的裝置，最終得到的煙道氣含有進一步的反應產(chǎn)物和未經(jīng)使用的吸附劑；用來將含有進一步的反應物和未經(jīng)使用的吸附劑的從所述干式洗滌器裝置傳送到第二顆粒收集裝置的裝置，在該第二顆粒收集裝置處，通過與所述未經(jīng)使用的吸附劑發(fā)生反應輔助地吸收煙道氣內(nèi)的污染物；以及用來將來自于煙道氣的顆粒收集在所述第二顆粒收集裝置內(nèi)以產(chǎn)生經(jīng)處理的煙道氣的裝置。
全文摘要
一種組合式的爐石灰石注射和干式洗滌器煙道氣脫硫(FGD)系統(tǒng)將來自于所述煙道氣流中的固體爐子收集在第一顆粒收集裝置內(nèi)，所述第一顆粒收集裝置位于所述爐子的對流通道出口的下游和干式洗滌器的上游。所收集的固體粒子被傳送到干式洗滌器供給漿料制備系統(tǒng)以提高氧化硫的去除率和吸附劑的利用率。因此提高了提供給干式洗滌器的供給漿料內(nèi)的石灰的含量，從而增強了干式洗滌器內(nèi)的氧化硫的去除率。降低干式洗滌器的顆粒載荷有助于將進入干式洗滌器的煙道氣流內(nèi)的游離水分保持在一期望值上，從而增強了干式洗滌器和通常是一集塵室的下游顆粒收集器內(nèi)的氧化硫的去除率。
文檔編號B01D53/50GK1168295SQ9710296
公開日1997年12月24日 申請日期1997年3月10日 優(yōu)先權日1996年3月8日
發(fā)明者德布賴曲H·馬登, 喬治A·法辛 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司