CN100450583C - 具有分开的洗涤液槽的烟道气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟道气净化装置，包括分成几个池的洗涤液槽和泵装置，该泵装置将洗涤液从洗涤液槽的至少一个池泵送到洗涤液喷嘴。

Description

具有分开的洗涤液槽的烟道气净化装置

本发明涉及用于净化烟道气、尤其是用于给煤发电站等的废气脱硫的装置和方法。

净化装置是已知的。通常它们包括具有洗涤液喷嘴、洗涤液槽和吸收区的洗涤柱，其中洗涤液喷嘴通常被布置在几个高度上，洗涤液槽收集洗涤液，吸收区在洗涤柱的圆筒形容器内部从洗涤液槽向着顶部的洗涤液喷嘴高度延伸。烟道气被引入到洗涤柱内吸收区的下部，从这里向上流动，并通过在洗涤液喷嘴上方提供的出口离开洗涤柱。在通过洗涤柱的过程中，烟道气与从洗涤液喷嘴出来的洗涤液接触并被脱硫，这在下文中更详细地描述。这种净化装置例如可从DE-A-10058 548中了解。

除了水外，洗涤液还优选包含碱土，其与烟道气中存在的硫氧化物和洗涤柱中产生的硫氧化物反应。尤其使用氧化钙形式的石灰、氢氧化钙、碳酸钙等。

碱土与烟道气中存在的硫氧化物反应至基本为亚硫酸钙，其结合在洗涤液中。按照这种方式，烟道气被净化掉不想要的硫氧化物，然后流出净化装置。但是，包含有在其中保持悬浮的亚硫酸钙粒子的洗涤液流入到洗涤液槽中，并在那里被收集。

在烟道气净化过程中产生的硫酸钙具有与天然石膏类似的确定性质。因此它是烟道气净化过程所需要的副产物，其可从洗涤液槽中收集的洗涤液中得到。硫酸钙粒子与洗涤液一起从洗涤液槽中被移出，然后在随后的过程中从洗涤液中提取出。然后硫酸钙可进一步被加工成材料，尤其是建筑材料。

当从洗涤液槽中移出洗涤液以获得硫酸钙时，为了获得良好质量的硫酸钙，必须注意在洗涤液槽中收集的洗涤液中包含尽可能少的碱土。

因此，混合到洗涤液中的几乎全部碱土都应在烟道气净化过程中与要被净化的烟道气中包含的硫氧化物反应。

可通过不同措施得到碱土的这种完全反应，这些措施也可同时实施。

另一方面，为了提高相应反应的几率，可争取反应参与物之间的改进反应。

从碱土和硫氧化物到亚硫酸钙的反应通过在洗涤液和烟道气之间的接触表面处扩散和/或溶解实现。因此，接触表面越大，就越能更好地实现反应。接触表面与离开洗涤液喷嘴的洗涤液液滴的大小或直径成反比。因此，CA-A-1 251 919中提出利用洗涤液喷嘴尽可能细地雾化洗涤液，以按照这种方式减小洗涤液液滴的大小，并相应增加在洗涤液和要被净化的烟道气之间的总接触表面。

还可通过延长洗涤液在洗涤柱吸收区的停留时间，以便给予碱土足够的机会与烟道气中的硫氧化物反应，从而获得烟道气净化过程中碱土的几乎完全反应。按照这种方式，增加了每一个碱土粒子参与这种反应的几率。为了增加洗涤液在洗涤柱吸收区中的停留时间，例如CA-A-1 252 919提出使洗涤液在洗涤液槽和洗涤液喷嘴之间循环几次，从而洗涤液更多次地通过洗涤柱的吸收区。

获得高质量硫酸钙的另一个问题最终在于，在洗涤液与烟道气的反应中，不仅产生硫酸钙，而且产生不想要的副产物，如亚硫酸盐，尤其是亚硫酸钙，它使硫酸钙不纯。

为了降低洗涤液槽中存在的洗涤液中这些不想要的亚硫酸盐部分，US-A-4 539 184提出以空气等形式引入氧到洗涤液槽的至少一个区域，以将那里存在的亚硫酸钙氧化成硫酸钙。

本发明的一个目的是提供净化烟道气、尤其是煤发电站烟道气的装置和方法，其中进一步优化溶解在洗涤液中的碱土和烟道气中存在的硫氧化物之间的反应。

通过权利要求1的装置和权利要求8的方法达到本发明的上述目的。

本发明的净化烟道气的装置包括分成几个池的洗涤液槽。离开吸收区的洗涤液被收集在至少一个池中。然后其被从那里至少部分移出以获得硫酸钙。在至少一个另外的池中，加入新鲜的添加剂，如石灰石。

将洗涤液槽分为至少两个池具有如下优点：添加剂的加入和需要获得硫酸钙的洗涤液提取可局部分开。添加剂的加入是必要的，以给洗涤液提供净化需要的碱土形式的反应参与物，但另一方面，应避免过高的添加剂浓度，因为在吸收区没有参与反应的这类添加剂使洗涤液槽中用于获得硫酸钙的洗涤液不纯。

为了初步净化烟道气，从具有低添加剂浓度的池中取出净化过程需要的洗涤液，而对于最后净化，从加入添加剂的池中取出洗涤液。按这种特殊方式使用的高添加剂浓度产生优化的净化性能。从具有低添加剂浓度的池中提取用于获得硫酸钙的洗涤液，从而可产生具有更好质量的硫酸钙。

为了将洗涤液槽分成几个池，优选提供至少一个隔离壁。隔离壁优选包括用于平衡洗涤液槽中液位的装置，例如通孔，它允许洗涤液在池之间小范围内交换。

根据本发明的优选实施方案，装置包括洗涤液分析仪，其优选连续分析洗涤液样品。该洗涤液分析仪允许分析洗涤液的组成、洗涤液的pH值等。因此可确保引入到吸收区的洗涤液和为获得硫酸钙而提取的洗涤液总是具有最佳的组成、所需的pH值等。

另外，根据本发明的另一实施方案，使容器的至少一侧具有如下形式是有利的，使得吸收区的体积从烟道气进口向烟道气出口增加或减小，从而流过吸收区的烟道气相应地减速或加速，这又对吸收区内烟道气的停留时间有相应的影响。所述的至少一个容器侧面可为例如顶面、一个或几个侧壁、或它们的相应组合。

在本发明的方法中，洗涤液槽的单个池中的洗涤液至少在操作期间具有不同的组成。操作时，气体进口侧上来自第一池的洗涤液被泵送往气体进口侧上的洗涤液喷嘴，气体出口侧上来自第二池的洗涤液被泵送往气体出口侧上的洗涤液喷嘴。因此来自第一池的洗涤液用于初步净化，来自第二池的洗涤液用于烟道气的最后净化。一定时间后，在从第一池向第二池的洗涤液中获得自然的添加剂浓度梯度。因此，洗涤液槽中洗涤液的添加剂浓度在第二池的方向上增加，并在第二池达到最大值。

最后，根据本方法的优选实施方案，用于获得硫酸钙的洗涤液只从洗涤液槽的一个池中提取，优选从洗涤液具有最低添加剂浓度的池中提取。因此，可获得高质量的硫酸钙。

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明。其中：

图1为本发明的烟道气净化装置第一实施方案的透视图，

图2为图1所示的本发明装置第一实施方案的侧视图，

图3为本发明的烟道气净化装置第二实施方案的透视图，

图4为本发明的烟道气净化装置另一实施方案的透视图，

图5为本发明的烟道气净化装置第四实施方案的透视图，和

图6为本发明的烟道气净化装置第五实施方案的透视图。

图1显示了本发明的烟道气净化装置10第一实施方案的透视图，其中装置10的壁为了更好的观察而被显示为“透明”的，从而装置10内的部件是可见的。此外，图2至6所示的装置也是如此。烟道气优选为煤发电站等的烟道气。装置10包括容器12，容器12优选具有平行六面体形式。在容器12的上部，排列洗涤液喷嘴14，它们可被放在不同的高度上并沿不同的方向取向，例如水平或垂直，其中洗涤液喷嘴14的垂直方向是优选的。在容器12的下部，提供用于容纳洗涤液的洗涤液槽16。洗涤液槽16利用隔离壁18分成第一池20和第二池22。本文中，所述隔离壁18高过洗涤液槽的最高液位，从而两个池20和22彼此完全分开。在隔离壁中，提供用于洗涤液槽液位平衡的非示出开孔，其允许洗涤液在池20和22之间小范围内交换。容器12在洗涤液喷嘴14和洗涤液槽16之间包括吸收区24，当装置10处于操作状态时，要被脱硫的烟道气在水平方向上沿箭头A的方向从烟道气进口17向烟道气出口19引导通过该吸收区。利用洗涤液喷嘴14将洗涤液以细雾的形式喷洒到流过吸收区24的烟道气上。洗涤液中包含的碱土如碳酸钙与烟道气中的硫氧化物反应，借此基本形成亚硫酸钙，其又结合在洗涤液中。按照这种方式，对流过吸收区24的烟道气脱硫。

离开吸收区24并包含硫酸钙的洗涤液在洗涤液槽16中聚集，在第一池20和第二池22中都是这样。在池20和/或池22中，利用未示出的洗涤液分析仪分析各自包含的洗涤液，即测定洗涤液组成和/或洗涤液的pH值。

如果第一池中所含洗涤液的参数(用未示出的分析仪测定)与用于获得硫酸钙所需的洗涤液参数一致，则通过相应的管30从第一池20中提取出洗涤液。管30即使未示出，但仍包括提取洗涤液所需的装置，例如阀、泵等。

在第二池22中，分批或连续加入碱土形式的添加剂，以便替换洗涤液中的这类碱土，与烟道气中存在的硫氧化物在吸收区24中反应。按照这种方式，洗涤液总是包含净化过程需要的添加剂。还可根据前面提到的分析结果进行碱土的添加。

在池20和22中，但尤其是在池20中，优选提供氧化装置以将液体槽16中存在的不想要的亚硫酸钙氧化成硫酸钙。这里未示出的氧化装置可为例如空气形式的氧源，其中空气优选通过具有相应空气出口的管来供应，所述管水平地设置在池20和/或池22中。

泵26将洗涤液槽16中收集的洗涤液最后泵送回到洗涤液喷嘴14。本文中，从第一池20提取的洗涤液返回到靠近气体进口的喷嘴14用于烟道气的初步净化，从第二池22提取的洗涤液返回到靠近气体出口的喷嘴14用于烟道气的最后净化。因此，在洗涤液中产生了添加剂浓度梯度，即从第一池20中的低浓度到第二池22中的最大浓度。按照这种方式，可在任何时候从池20中提取具有非常低添加剂浓度的洗涤液用于获得硫酸钙。

图2为图1所示装置10的透视图。在图2中，可看到洗涤液喷嘴14被布置在几个高度上。

图3为本发明的烟道气净化装置第二实施方案的透视图。图3所示的装置10基本不同于图1和2所示的装置10，在于顶面28向内成一定角度，从而吸收区24的体积从烟道气进口17向着烟道气出口19变小。在这个示例性实施方案中，烟道气进口17还比烟道气出口19大。由于容器12以及烟道气进口和烟道气出口17和19的这种形式，流过吸收区24的烟道气在容器12中被加速，使得烟道气的速度提高，因此容器12中和相应吸收区24中的停留时间缩短。

图4显示了本发明的烟道气净化装置的又一实施方案。与图3所示的装置相比，容器12的顶面28向外成一定角度，从而吸收区24的体积从烟道气进口17向着烟道气出口19增加，其中烟道气进口17相应地比烟道气出口19小。按照这种方式，烟道气在通过容器12吸收区24的过程中从烟道气进口17向着烟道气出口19减压，从而其速度降低和因此其在吸收区24中的停留时间延长。

图5为本发明的烟道气净化装置第四实施方案的透视图，其基本对应于图4所示的实施方案。但是，根据图5，容器12的侧壁取代容器12的顶面28向外成一定角度，从而吸收区24的体积从烟道气进口17向着烟道气出口19增加。

最后，图6为本发明的烟道气净化装置第五实施方案的透视图，其基本类似于图3所示的实施方案，其中容器12的侧壁取代容器12的顶面28向内成一定角度，从而吸收区24的体积从烟道气进口17向着烟道气出口19减小。

图1至6中所示的本发明装置的实施方案各自在洗涤液槽中包括氧化装置，为简化问题，该氧化装置在图中未示出。利用该氧化装置，氧气被引入到洗涤液槽中，其与亚硫酸钙反应生成硫酸钙。

应认识到上述优选实施方案不是限制性的，因此只要不脱离由附加权利要求所限定的本发明的保护范围，其它改变和变化都是可能的。

例如，隔离壁18不必完全分开两个池20和22，从而洗涤液在两个池之间的交换在一定范围内是可能的。

此外，可只有两个池20或22中的一个具有洗涤液分析仪和/或氧化装置。

此外，烟道气还可从底部到顶部流过装置10，即烟道气进入例如容器12的吸收区24的下部，而通过相应的开孔在洗涤液喷嘴14上方的右侧离开容器。但我们要指出，烟道气通过容器12的水平通流是优选的，如图1中所示。

洗涤液槽还可包括两个以上的池。

最后，本发明的装置和本发明的方法还可用于例如在水泥工业中或通常在使用矿物燃料的发电站中脱盐。

引用数字列表：

10装置

12容器

14洗涤液喷嘴

16洗涤液槽

17烟道气进口

18隔离壁

19烟道气出口

20第一池

22第二池

24吸收区

25管

26泵装置

28顶面

30管

Claims (11)

1.一种用于烟道气脱硫的装置，包括容器，在所述容器的上部，以垂直取向排列洗涤液喷嘴，在所述容器的下部，提供用于容纳洗涤液的洗涤液槽，其中所述洗涤液槽借助于隔离壁分成第一池和第二池，所述隔离壁高过所述洗涤液槽的最高液位，其中所述隔离壁包括用于所述洗涤液槽中液位平衡的装置，允许洗涤液在所述池之间小范围内交换，其中至少在所述第一池中，提供氧化装置以将不想要的亚硫酸钙氧化成硫酸钙。

2.如权利要求1所述的装置，其包括洗涤液分析仪。

3.如权利要求2所述的装置，其中洗涤液分析仪连续分析洗涤液样品。

4.如前述权利要求中一项所述的装置，其中使所述容器的至少一侧具有如下形式，使得所述吸收区的体积从烟道气进口向着烟道气出口减小。

5.一种使用权利要求1-4中一项的装置进行烟道气脱硫的方法，其中所述洗涤液槽的各个池中包含的洗涤液至少在操作过程中具有不同的添加剂浓度，对于烟道气的初步净化，用于净化处理所需的洗涤液取自具有低添加剂浓度的池，对于最后净化，洗涤液取自具有较高添加剂浓度的池，并且其中洗涤液从具有较低添加剂浓度的洗涤液槽的池中提取。

6.如权利要求5所述的方法，其中将洗涤液从所述洗涤液槽的至少一个池泵送到洗涤液喷嘴。

7.如权利要求6所述的方法，其中从所述洗涤液槽(16)的不同池中泵送出的具有不同组成的洗涤液量被引导到不同的洗涤液喷嘴。

8.如权利要求5至7中一项所述的方法，其中对所述洗涤液槽的至少一个池的洗涤液进行分析。

9.如权利要求8所述的方法，其中洗涤液分析连续进行。

10.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其中被引导通过所述容器的所述吸收区的烟道气被加速或减速。

11.如权利要求9所述的方法，其中被引导通过所述容器的所述吸收区的烟道气被加速或减速。

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