CN100457233C - 具有基本水平通流的烟道气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟道气净化装置，其包括具有吸收区的容器，供应的烟道气以基本水平的方向流过该吸收区。

Description

具有基本水平通流的烟道气净化装置

本发明涉及用于净化废气、尤其是净化煤发电站等的烟道气的装置和方法。

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段，从这里基本垂直地向上流动，并通过洗涤液喷嘴上方设置的出口离开洗涤柱。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净化，这在下文中描述。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。

获得硫酸钙的问题最终在于，通过洗涤液与烟道气的反应不仅产生硫酸钙，而且产生不想要的副产物，例如亚硫酸盐，尤其是亚硫酸钙，它使硫酸钙不纯，并因此使质量变差。

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。

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。

通过不同措施可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内的停留时间，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更好反应。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。

另外，在净化装置的吸收区中发生的反应还受通过吸收区的烟道气流影响。即烟道气在吸收区中停留越长，通过吸收区的烟道气流越均匀，硫氧化物沉淀并因此反应成硫酸钙就越好。

在这点上，DE-A-100 58 548描述了作为烟道气净化装置的洗涤柱，其中烟道气通过两个烟道气进口供应到吸收区，两个烟道气进口被设置在洗涤柱的相对壳部位的同一高度上，并在相同的方向上以大致相切的方向流入到吸收区内。这里，两个烟道气进口具有突出到洗涤柱圆筒内部的端截面，并保护烟道气进口不受容器中环形气流的影响。具有独立的烟道气通道、电力过滤器和排风机的烟道气供应管连接到每个烟道气进口上。在锅炉燃烧系统的满负荷操作中，烟道气通过两个供应管供应到洗涤柱。在部分负荷操作中，只使两个供应管中的一个运行。在全负荷操作和部分负荷操作两者中，在吸收区的下部得到烟道气的循环流，通过洗涤液的冲洗，该循环流向着吸收区的上部减速并变成垂直烟道气流。由于这种烟道气供应和按照这种方式获得的吸收区内部的烟道气流，硫氧化物的沉淀和相应的净化过程得到改善。但是，缺点是烟道气供应的结构非常复杂，并且吸收区内部的流不均匀。

因此，本发明的一个目的是提供克服上述缺陷的烟道气净化装置和方法。

根据本发明，通过权利要求1的烟道气净化装置和通过权利要求7的烟道气净化方法达到该目的。

根据本发明，烟道气净化装置包括具有吸收区的容器，供应的烟道气以基本水平的方向流过吸收区。与DE-A-100 58 548相比，烟道气因此不是被引入到吸收区侧面区域的下部，然后不是螺旋向上即基本在垂直的方向上到达吸收区的上部，在那里它在其上面离开洗涤柱，而是基本在水平方向上流过吸收区，即在一侧进入吸收区，而在另一侧离开吸收区。基本水平流过吸收区的优点在于可实现非常均匀的流，这又允许吸收区中改善的硫氧化物沉淀。另外，可省略复杂和昂贵的烟道气供应。

根据本发明的优选实施方案，吸收区的烟道气进口和烟道气出口彼此相对，以在吸收区内实现尽可能均匀的烟道气流。

此外，平行六面体形式的容器是优选的，因为装置如洗涤液喷嘴、氧化装置等通常比在曲面上更容易地固定到平面上。

另外，优选本发明装置包括泵装置，其将洗涤液从洗涤液槽泵送到洗涤液喷嘴，由此在装置中产生洗涤液的循环运动。由于洗涤液的这种循环，确保了洗涤液几次通过发生烟道气净化的装置吸收区。因而能确保洗涤液中存在的至少大部分添加剂与烟道气中存在的硫氧化物反应，从而具有低添加剂浓度的洗涤液被收集在洗涤槽中。这在获得硫酸钙方面是有利的。

根据优选的实施方案，装置还包括洗涤液分析仪，利用它可分析洗涤液的组成、pH值等。根据按这种方式得到的洗涤液分析结果，例如可确定应从洗涤液槽中提取洗涤液以获得硫酸钙的时刻，即当洗涤液槽包含具有所需组成等的洗涤液时。为了在任何时候都能传送实际结果，洗涤液分析仪优选连续工作。

根据洗涤液的分析结果，还可确定应以何种添加剂以何种量或浓度加入到洗涤液中的时刻。

最后，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。所述的容器至少一侧可为例如顶面、一个或多个侧壁、或它们的相应组合。

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明。在附图中：

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第三实施方案的透视图，

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内部的部件是可见的。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的水平方向是优选的。在容器12的下部，提供用于容纳洗涤液的洗涤液槽16。在所述洗涤液喷嘴14和所述洗涤液槽16之间，容器12包括吸收区18，在装置10的操作状态时，要被净化的烟道气经过进口17沿箭头A的方向基本水平并基本恒速地引入到吸收区18，并通过出口19流出。利用泵装置20经由管21将洗涤液泵送到所述洗涤液喷嘴14，并通过这些喷嘴以雾化成细雾的形式送到流过所述吸收区18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，流过所述吸收区18的烟道气被净化。通过所述吸收区18的基本水平的烟道气流具有可获得非常均匀的流的优点，这又能改善所述吸收区18中的硫氧化物沉淀。

离开所述吸收区18并包含亚硫酸钙的洗涤液在所述洗涤液槽16中聚集。其在那里用未示出的洗涤液分析仪分析，即测定洗涤液的组成和/或洗涤液的pH值。

如果所述洗涤液槽16所含洗涤液的参数(用未示出的分析仪测定)与获得硫酸钙所需的洗涤液参数一致，则从所述洗涤液槽16中提取出洗涤液。管22即使未示出，但仍包括提取洗涤液所需的装置，例如阀、泵等。

优选在所述洗涤液槽16中提供氧化装置，以将那里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，其中空气优选通过相应的空气出口水平供应到所述洗涤液槽16中。

图2显示了图1所示的本发明的烟道气净化装置第一实施方案的侧视图。在这个图中，可观察到洗涤液喷嘴14被布置在不同高度上。

图3为本发明的烟道气净化装置另一实施方案的透视图。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24向内成一定角度，从而吸收区18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18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18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24向外成一定角度，从而吸收区18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18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18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。该实施方案基本对应于图4所示的实施方案，从而根据图5，容器12的侧壁取代容器12的所述顶面24向外成一定角度，从而吸收区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，除了容器12的侧壁取代容器12的顶面24向内成一定角度的事实，从而吸收区18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实施方案分别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。

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

应认识到上述优选实施方案是非限制性的，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。

引用数字列表：

10装置

12容器

14洗涤液喷嘴

16洗涤液槽

17进口

18吸收区

19出口

20泵装置

21管

22管

24顶面

Claims (10)

1.一种烟道气脱硫装置，包括平行六面体的容器(12)，所述容器具有吸收区(18)、洗涤液槽(16)和洗涤液喷嘴(14)，供应的烟道气能够以水平的方向流过所述吸收区(18)，其中所述吸收区(18)包括烟道气进口(17)和烟道气出口(19)，其中，所述洗涤液槽(16)设置在所述容器(12)的下部而所述洗涤液喷嘴(14)布置在所述容器的上部并位于所述洗涤液槽(16)上方，并且其中，在所述洗涤液喷嘴(14)与所述洗涤液槽(16)之间，所述容器(12)包括所述吸收区(18)。

2.如权利要求1所述的装置，其包括泵装置(20)。

3.如权利要求1所述的装置，其包括洗涤液分析仪。

4.如权利要求3所述的装置，其中洗涤液分析仪连续分析洗涤液样品。

5.如权利要求1所述的装置，其中使所述容器(12)的至少一侧具有如下形式，使得所述吸收区(18)的体积从烟道气进口(17)向着烟道气出口(19)增加或减小。

6.一种用于使用权利要求1所述的装置进行烟道气脱硫的方法，其中以水平的方向引导烟道气通过具有吸收区(18)的容器(12)，所述吸收区(18)设置在位于所述容器(12)的上部的洗涤液喷嘴(14)与位于所述容器(12)的下部的洗涤液槽(16)之间，其中，由位于所述吸收区的上部中的所述洗涤液喷嘴(14)朝向所述洗涤液槽(16)雾化洗涤液。

7.如权利要求6所述的方法，其中将洗涤液从所述洗涤液槽(16)泵送到所述洗涤液喷嘴(14)。

8.如权利要求6所述的方法，其中根据洗涤液分析结果向洗涤液中加入添加剂。

9.如权利要求6所述的方法，其中根据洗涤液分析结果从所述洗涤液槽(16)中提取洗涤液。

10.如权利要求6所述的方法，其中被引导通过所述容器(12)的所述吸收区(18)的烟道气被加速或减速。

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