CN101721907B

CN101721907B - W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法

Info

Publication number: CN101721907B
Application number: CN2010103011226A
Authority: CN
Inventors: 周月桂; 章明川
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN101721907A

Abstract

一种环境保护技术领域的W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，通过将待脱硫烟气两路，一路烟气携带脱硫剂颗粒进入多流体碱雾发生器内进行脱硫剂在线活化处理，连续生成湿式脱硫碱雾射流，多股湿式脱硫碱雾射流与脱硫反应塔底部进入的另一路烟气在脱硫塔下部进行W型的多相碱雾射流混合，均匀分布于脱硫反应塔的中心截面后与烟气中酸性气体发生快速脱硫反应，同时吸收热烟气的热量蒸发干燥，最后通过除尘器除去烟气中脱硫产物及飞灰后经引风机和烟囱排入大气。本发明系统简易、结构紧凑、阻力低，又实现了在线制成的湿式脱硫碱雾与烟气高效接触与均匀混合，彻底解决了湿式脱硫碱雾在反应塔壁面可能的粘结，提高了系统脱硫效率和运行可靠性。

Description

W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法

技术领域

本发明涉及的是一种环境保护技术领域的脱硫方法，具体是一种W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法。

背景技术

煤粉锅炉、工业锅炉或其它燃烧设备所排烟气中二氧化硫气态污染物的治理，是世界上大多数国家环境保护的重点领域，也成为我国大气污染治理的重中之重。对于燃烧烟气中二氧化硫的脱除，国内外通常采用石灰石石膏湿法烟气脱硫，其技术成熟、应用广泛、脱硫效率高，但存在投资及运行成本高、系统复杂、占地面积大、耗水量大以及需要对烟气再加热和废水再处理等一系列的问题。因此，寻求高效率、低成本的半干法或干法烟气脱硫技术已成为国内外研究开发的重点。现有的半干法烟气脱硫主要有喷雾干燥法烟气脱硫、炉内喷钙及尾部增湿活化烟气脱硫和循环流化床烟气脱硫等方法，多采用钙基吸收剂(石灰石、石灰、氢氧化钙等)进行烟气脱硫。

喷雾干燥法烟气脱硫具有系统较简单、投资较低、脱硫产物呈干粉状、无废水排放等优点，但明显存在严重的技术不足之处。这些不足主要是：(1)由于石灰在水中的溶解度低，须制成石灰乳浊浆液，其浆液制备系统较复杂且庞大。(2)对雾化喷嘴质量要求较高，往往因石灰浆液的浓度、粒度不均等引起雾化不良，而且会导致雾化喷嘴的堵塞与磨损。(3)石灰浆液雾化困难，雾化液滴粒径大，脱硫反应速率低，导致喷雾干燥吸收塔体积庞大(设计烟气停留时间一般在10秒以上)，影响了脱硫设备投资成本的进一步降低和在现役电厂脱硫改造中的应用。

炉内喷钙及尾部增湿活化或单纯的烟道吸收剂喷射烟气脱硫是另一类常见的半干法烟气脱硫方法，因脱硫剂与雾化水分别喷入脱硫烟道或活化反应器而解决了制浆与喷浆的问题，但也存在一些较难克服的问题：(1)在煤粉炉条件下，烟气中飞灰与加入的新鲜脱硫剂的质量比一般在10倍以上，对高灰分的燃煤此比值甚至会更高。在活化反应器内喷水增湿脱硫剂时存在大量飞灰与脱硫剂“抢水”的问题，即大量雾化水滴被飞灰吸收，脱硫剂实际水钙摩尔比很低，脱硫剂反应活性不高。(2)全部烟气通过活化反应器，脱硫剂颗粒和水雾被烟气大大稀释，其碰撞活化效率很低，仅为25％左右。其结果同样是活化反应器体积庞大，脱硫效率不易提高。

循环流化床烟气脱硫方法(CFB-FGD)采用循环流化床的原理通过脱硫剂颗粒多次再循环利用，延长了脱硫剂颗粒的停留反应时间，提高了半干法脱硫效率和脱硫剂的利用率，具有与湿法脱硫接近的脱硫效率，是一种目前较被看好的半干法烟气脱硫方法。但其不足之处是：(1)物料循环倍率高，得到增湿的仍然是循环物料中的大量飞灰而不是新鲜的或未完全反应的脱硫剂颗粒；脱硫系统阻力大，一般在1500～2500Pa之间，用CFB-FGD改造现有机组烟气脱硫时需要更换引风机，也会使脱硫系统的电耗增加，经济性变差。(2)循环流化床反应塔出口烟气中固体物料浓度高达600～800g/m³，远高于通常煤粉锅炉、垃圾焚烧炉等燃烧设备除尘器进口的烟尘浓度，极大地增加了后续除尘器的负荷。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1194794C提出了一种简易、紧凑、高效的半干法烟气脱硫方法多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，采用前置式多流体碱雾发生器在线制备高活性湿式脱硫碱雾，且湿式脱硫碱雾一次性通过脱硫反应塔，使其能够有效克服或避免常规半干法烟气脱硫方法复杂的石灰浆液制备系统以及喷射浆液引起的雾化喷嘴堵塞与磨损等一系列问题，而且能够大幅度提高脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞活化效率、脱硫剂活性以及脱硫效率，大大减小了脱硫吸收塔的体积和脱硫系统阻力。在该多流体碱雾发生器烟气脱硫方法中，多流体碱雾发生器通常单侧布置在脱硫反应塔进口烟道的弯头处，若设计不当容易导致湿式脱硫碱雾在反应塔截面分布不均匀以及可能发生湿式脱硫碱雾在脱硫塔后壁面的粘壁问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足与缺陷，提供一种W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，既具有多流体碱雾发生器烟气脱硫方法的系统简易、结构紧凑、阻力极低的显著优点，又实现了在线制成的湿式脱硫碱雾与脱硫反应塔内烟气更为均匀的混合与高效接触，彻底解决了湿式脱硫碱雾在反应塔壁面可能的粘结，提高了系统脱硫效率和保证了脱硫系统的安全可靠运行。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步、通过调节脱硫烟道进口的烟气挡板将待脱硫烟气两路，一路经脱硫剂储存及输送系统携带脱硫剂颗粒进入脱硫反应塔下部的W型多流体碱雾发生器，另一路直接进入脱硫反应塔底部。

所述的将待脱硫烟气两路是指：携带脱硫剂颗粒进入W型多流体碱雾发生器的一路烟气流量为待脱硫烟气体积流量的10～40％，直接进入脱硫反应塔底部的另一路烟气流量为待脱硫烟气体积流量的60～90％。

第二步、在各个多流体碱雾发生器内对脱硫剂颗粒进行在线活化处理，连续生成湿式脱硫碱雾射流，并沿多流体碱雾发生器的中心轴线向下喷入脱硫反应塔下部的烟气中。

所述的在线活化处理是指：在多流体碱雾发生器内连续送入脱硫剂颗粒，与安装在多流体碱雾发生器中心的雾化喷嘴喷射的平均粒径为50～150μm细小水滴在其喷雾核心区内高浓度碰撞增湿，在线形成并制备高反应活性的湿式脱硫碱雾。

第三步、在脱硫反应塔下部W型多流体碱雾发生器内在线制备的多股湿式脱硫碱雾射流向下流动，并在从脱硫反应塔底部进入的另一路待脱硫烟气流的推动下折转向上流动，在脱硫反应塔下部进行W型的多相碱雾射流混合，并均匀分布于脱硫反应塔的中心截面。

所述的W型的多相碱雾射流混合是指：脱硫反应塔下部W型多流体碱雾发生器内在线制备的多股湿式脱硫碱雾射流先向下流动，与从脱硫反应塔底部进入的另一路待脱硫烟气流相互作用与充分混合，然后在向上运动的主烟气流的推动下多股湿式脱硫碱雾射流折转向上流动，在脱硫反应塔下部形成W型的多相碱雾射流流场结构，使得湿式脱硫碱雾均匀分布于脱硫反应塔的中心截面，延长了湿式脱硫碱雾在脱硫反应塔内的停留反应时间，彻底解决了湿式脱硫碱雾在反应塔壁面的粘结问题。

第四步、第三步中形成的湿式脱硫碱雾被烟气流携带进入脱硫反应塔上部主反应段，与烟气中二氧化硫等酸性气体发生脱硫反应，同时湿式脱硫碱雾及生成的脱硫产物吸收热烟气的热量蒸发干燥，在脱硫反应塔出口处脱硫产物呈干态。

所述的脱硫反应是指：湿式脱硫碱雾Ca(OH)₂浆滴与烟气中二氧化硫等酸性气体在其液膜表面发生快速中和反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙等脱硫产物，同时吸收热烟气的热量蒸发干燥，脱硫烟气温度降低到绝热饱和温度10～30℃以上，形成的干态脱硫产物含湿量为3～10％。

第五步、脱硫后的含尘烟气进入除尘器以除去其中的脱硫产物及飞灰颗粒，脱硫后的洁净烟气经引风机和烟囱排入大气。

与现有技术相比，本发明提高了湿式脱硫碱雾与反应塔内烟气的均匀混合与接触效率，延长了湿式脱硫碱雾在脱硫反应塔内的停留与反应时间；彻底解决了湿式脱硫碱雾与反应塔壁面的可能接触而造成湿式脱硫碱雾在反应塔壁面的粘结，提高了系统的脱硫效率和保证了系统的安全可靠运行；采用多流体碱雾发生器在线活化处理制备高活性湿式脱硫剂碱雾，从根本上避免了喷雾干燥法烟气脱硫需要复杂的石灰浆液制备系统以及喷射浆液造成的雾化喷嘴的堵塞与磨损，同时大大提高了脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞活化效率和脱硫效率。

附图说明

图1为本发明实施例中涉及的装置结构示意图。

图中：反应塔进口烟气流量调节装置1、脱硫反应塔2、多流体碱雾发生器3、雾化喷嘴4和脱硫剂储存及输送系统5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例涉及的装置结构中：多流体碱雾发生器3以W型布置于脱硫反应塔2下部拱形结构6的拱顶上，雾化喷嘴4设置于多流体碱雾发生器3的中心，脱硫剂储存及输送系统5与多流体碱雾发生器3相连接。

本实施例具体包括以下步骤：

第一步、通过调节反应塔进口烟气流量调节装置1的烟气挡板将待脱硫烟气按流量比例分为两路，一路经脱硫剂储存及输送系统5携带脱硫剂颗粒进入脱硫反应塔下部6的W型多流体碱雾发生器3内，另一路直接进入脱硫反应塔2底部。

所述的按流量比例是指：携带脱硫剂颗粒进入W型多流体碱雾发生器3的一路烟气流量为待脱硫烟气体积流量的10～40％，直接进入脱硫反应塔2底部的另一路烟气流量为待脱硫烟气体积流量的60～90％。

第二步、在各个多流体碱雾发生器3内对上述待脱硫烟气所携带的脱硫剂颗粒进行在线活化处理，连续生成湿式脱硫碱雾射流，并沿多流体碱雾发生器3的中心轴线向下喷入脱硫反应塔下部的烟气中。

所述的脱硫剂在线活化处理是指：在多流体碱雾发生器3内连续送入上述待脱硫烟气所携带的脱硫剂颗粒，与安装在多流体碱雾发生器中心的雾化喷嘴4喷射的细小水滴在其喷雾核心区内高浓度碰撞增湿，在线形成并制备高反应活性的湿式脱硫碱雾。采用双流体喷嘴4雾化喷射的水滴粒径大小通过调节与控制雾化水的压力和压缩空气的压力来实现，通常其平均粒径控制在50～150μm。采用该多流体碱雾发生器脱硫剂颗粒在线活化处理方法可保证脱硫剂颗粒与雾化液滴的碰撞活化效率达到80％以上，远高于烟道增湿活化25％左右的碰撞活化效率。

第三步、在脱硫反应塔下部6的W型多流体碱雾发生器3内在线制备的多股湿式脱硫碱雾射流向下流动，并在脱硫反应塔2底部进入的另一路待脱硫烟气流的推动下折转向上流动，在脱硫反应塔下部6完成W型的多相碱雾射流混合，并均匀分布于脱硫反应塔2的中心截面。

所述的W型多流体碱雾发生器多相碱雾射流混合是指：在脱硫反应塔下部6的W型多流体碱雾发生器3内在线制备的多股湿式脱硫碱雾射流先向下流动，与从脱硫反应塔2底部进入的另一路待脱硫烟气流相互作用与充分混合，然后在向上运动的主烟气流的推动下多股湿式脱硫碱雾射流折转向上流动，在脱硫反应塔下部6形成W型的多相碱雾射流流场结构，使得湿式脱硫碱雾均匀分布于脱硫反应塔2的中心截面，延长了湿式脱硫碱雾在脱硫反应塔内的停留反应时间，彻底解决了湿式脱硫碱雾在反应塔壁面的粘结问题。

第四步、上述步骤形成的湿式脱硫碱雾被烟气流携带进入脱硫反应塔上部主反应段7，并与烟气中SO₂等酸性气体发生脱硫反应，同时湿式脱硫碱雾及生成的脱硫产物吸收热烟气的热量蒸发干燥，在脱硫反应塔出口处脱硫产物呈干态。

所述的脱硫反应是指：湿式脱硫碱雾(主要成分为Ca(OH)₂浆滴)与烟气中的SO₂、HCl等酸性气体在其液膜表面发生快速中和反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙等脱硫产物。同时，湿式脱硫碱雾及生成的脱硫产物吸收热烟气的热量蒸发干燥，脱硫烟气温度降低到绝热饱和温度10～30℃以上，形成的干态脱硫产物含湿量为3～10％。

与现有技术相比，该W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法的脱硫效率提高到80～90％，脱硫系统阻力不高于400Pa，并彻底解决了湿式脱硫碱雾与反应塔壁面的可能接触而造成湿式脱硫碱雾在反应塔壁面的粘结问题，提高了系统的脱硫效率和保证了系统的安全可靠运行。

Claims

1.一种W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、通过调节脱硫烟道进口的烟气挡板将待脱硫烟气两路，一路经脱硫剂储存及输送系统携带脱硫剂颗粒进入脱硫反应塔下部的W型多流体碱雾发生器，另一路直接进入脱硫反应塔底部；

第二步、在每个W型多流体碱雾发生器内对脱硫剂颗粒进行在线活化处理，连续生成湿式脱硫碱雾射流，并沿W型多流体碱雾发生器的中心轴线向下喷入脱硫反应塔下部的烟气中；

所述的在线活化处理是指：在多流体碱雾发生器内连续送入脱硫剂颗粒，与安装在W型多流体碱雾发生器中心的雾化喷嘴喷射的平均粒径为50～150μm细小水滴在W型多流体碱雾发生器中心的喷雾核心区内高浓度碰撞增湿，在线形成并制备高反应活性的湿式脱硫碱雾；

第三步、在脱硫反应塔下部W型多流体碱雾发生器内在线制备的多股湿式脱硫碱雾射流向下流动，并在从脱硫反应塔底部进入的另一路待脱硫烟气流的推动下折转向上流动，在脱硫反应塔下部进行W型的多相碱雾射流混合，并均匀分布于脱硫反应塔的中心截面；

第四步、第三步中形成的湿式脱硫碱雾被烟气流携带进入脱硫反应塔上部主反应段，与烟气中二氧化硫酸性气体发生脱硫反应，同时湿式脱硫碱雾及生成的脱硫产物吸收热烟气的热量蒸发干燥，在脱硫反应塔出口处脱硫产物呈干态；

2.根据权利要求1所述的W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，第一步中所述的将待脱硫烟气两路是指：携带脱硫剂颗粒进入W型多流体碱雾发生器的一路烟气流量为待脱硫烟气体积流量的10～40％，直接进入脱硫反应塔底部的另一路烟气流量为待脱硫烟气体积流量的60～90％。

3.根据权利要求1所述的W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，第三步中所述的W型的多相碱雾射流混合是指：脱硫反应塔下部W型多流体碱雾发生器内在线制备的多股湿式脱硫碱雾射流先向下流动，与从脱硫反应塔底部进入的另一路待脱硫烟气流相互作用与充分混合，然后在向上运动的主烟气流的推动下多股湿式脱硫碱雾射流折转向上流动，在脱硫反应塔下部形成W型的多相碱雾射流流场结构。

4.根据权利要求1所述的W型多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，第四步中所述的脱硫反应是指：湿式脱硫碱雾与烟气中二氧化硫酸性气体在Ca(OH)₂浆滴表面发生快速中和反应，生成脱硫产物，同时吸收热烟气的热量蒸发干燥，脱硫烟气温度降低到绝热饱和温度10～30℃，形成的干态脱硫产物含湿量为3～10％。