CN102266718A - 一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环流循环流化床半干法脱硫方法，该方法主要包括以下步骤：1)烟气经加湿器加湿调温后，分两路进入提升管脱硫塔，一路经环状布风装置进入提升管脱硫塔，另一路经从脱硫塔底部的文丘里管进入提升管脱硫塔；2)脱硫剂经加料器喷入提升管脱硫塔的底部，在提升管脱硫塔内与烟气传质、传热的同时脱除二氧化硫；3)脱硫后的烟气再经旋风分离器气固分离后，气体经净化后排空，脱硫剂返送至提升管脱硫塔底部，循环利用。本发明还提供了环流循环流化床半干法脱硫的系统，具有以下优点：在不增加内构件的基础上破坏“环核”分布；提高了脱硫剂浓度分布的均匀性，脱硫剂多次循环，利用效率高，且固态排渣，量少、处理方法简单。

Description

一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法及其装置

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，尤其涉及一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法及其装置。该技术可广泛应用于燃烧过程中二氧化硫的排放控制，也适合于现有各种脱硫技术改造工程。

背景技术

二氧化硫是造成温室效应、酸雨等环境污染问题的主要污染物之一。目前我国的二氧化硫排放量已居世界第一位，严重影响我国国民经济的可持续发展，并且使政府面临很大的国际压力。“十一五”规划纲中明确提出：到2010年我国的SO₂排放量要比“十五”期间消减10％。因此，控制工业生产过程中SO₂排放已经成为我国大气污染控制的主要任务，是我国未来几年环保工作的主要目标。

烟气脱硫技术是目前控制SO₂污染最有效和应用最广泛的脱硫技术，钙基脱硫剂因其价格便宜、资源分布广泛成为目前应用最广泛的脱硫剂。相比湿法技术，半干法循环流化床烟气脱硫投资成本低、操作费用少、能耗低及脱硫副产物少且易处理，且脱硫效率高于干法，尤其适合旧的燃烧设备烟气二氧化硫净化排放要求，因而，在脱硫市场上的占有率仅次于湿法。

目前，对循环流化床烟气脱硫技术的研究主要在于高效脱硫剂制备以及反应器内的流动和结构优化，特别是对脱硫反应器的流场组织以及反应器结构等进行了大量研究工作，如：高建民等提出采用内循环多级喷动结构的循环流态化组织方式，以强化脱硫塔颗粒内部循环；专利ZL200620022949.2中采用在脱硫塔顶部增加一个扰流板来强化脱硫剂的内循环；王翠萍等提出采用大孔射流布风板代替通常的流化床布风板，以降低反应器入口段流动阻力，均匀床内流场，强化内循环；专利ZL200520075273.9通过在脱硫塔底部增加一个导流板来解决由于烟气进口位置所引起的脱硫塔内流场分布不均匀、不对称问题；刘会娥等在流化床内加入钝体式内构件以加强气固流场的扰动，改善反应器内颗粒的浓度分布。

然而，虽然许多研究者针对反应器内的流动特点提出了大量改进办法，并设计了多种新型的脱硫反应器结构，但仍普遍存在以下几方面的问题：(1)反应器内颗粒混合仍然不均匀；(2)增加内构件强化内循环，也增大了脱硫塔压降，增加引风机负荷；(3)采用喷浆/喷粉方式，容易发生喷嘴堵塞问题，而且增大压力损失；(4)具有硝化系统或制浆系统，系统复杂，设备成本和运行成本较大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法及其装置，通过改变反应器入口结构和轴向变径的方法，在不增加床内内构件的基础上破坏径向“环核”分布，以克服提升管内气固径向分布的“环核”特征阻碍气固接触反应并降低了脱硫塔的空间利用效率问题，提高反应器内颗粒浓度分布的均匀性，以提高脱硫效率，且整个工艺系统不需设置硝化系统或制浆系统。

为实现本发明的上述目的之一，本发明提供了一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法，该方法包括以下步骤：

1)烟气经加湿器加湿调温后，分两路进入提升管脱硫塔，一路经环状布风装置进入提升管脱硫塔，另一路经从脱硫塔底部的文丘里管进入提升管脱硫塔；

2)脱硫剂从提升管脱硫塔的底部送入，在提升管脱硫塔内与烟气传质、传热的同时将烟气中的二氧化硫脱除；

3)脱硫后的烟气再经旋风分离器气固分离后，气体经净化后排空，脱硫剂和循环载体经返料阀返送至提升管脱硫塔底部，继续循环利用。

作为上述方法的一种改进，所述的步骤2)中所述的脱硫剂可以为干粉状脱硫剂，如氧化钙或碳酸钙脱硫剂。

作为上述方法的又一种改进，所述的步骤1)中经加湿器加湿调温后的两路烟气中，经环状布风装置进入脱硫塔的烟气量占总烟气量的比例的90％以下。

作为上述方法的再一种改进，所述的步骤1)中烟气的加湿调温方法既可以为一级加湿调温，也可以分成两级加湿调温；既可以在脱硫塔内增湿调温，也可以在脱硫塔外增湿调温。

为实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫装置，该装置包括：提升管脱硫塔1、加湿器4、文丘里管3、环状布风装置5、加料器6、返料阀7和旋风分离器8；其特征在于，所述的加湿器4设有两个出口，其中，一个出口通过设置于提升管脱硫塔1底端的环状布风装置5连通提升管脱硫塔，另一个出口通过文丘里管3连通提升管脱硫塔1的下端口；

烟气经加湿器4加湿后分两部分进入提升管脱硫塔1底部，一部分从文丘里管3送入，另一部分利用环状布风装置5送入；脱硫剂经加料器6加至环状布风装置5的上方，并在烟气的夹带和湍动作用下，沿提升管脱硫塔1由下向上运动，同时在提升管脱硫塔1内与烟气传质、传热的同时将烟气中的二氧化硫脱除，脱硫后的烟气经旋风分离器8气固分离后，气体净化后排空，脱硫剂和循环载体经返料阀7返送至提升管脱硫塔1底部，继续与烟气中的二氧化硫反应。

作为上述装置的一种改进，所述的提升管脱硫塔1可采用变径或不变径的提升管结构；所述的变径的提升管结构为：上段直径大、下段直径小的扩径结构，上段直径小、下段直径大的缩径结构，或上、下两端直径大、中间段直径小的多段变径结构。

作为上述装置的又一种改进，所述的环状布风装置5可采用环状布置的风帽或风管形式，或可采用沿提升管脱硫塔1周向布置的若干切向进口。

作为上述装置的再一种改进，所述的加湿装置4包括：第一加湿器4′和第二加湿器4″；烟气依次通过脱硫塔前的第一加湿器4′和脱硫塔底部的第二加湿器4″进行两级加湿处理。

本发明提供了一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法，具体实施过程是来自燃烧设备的或脱硫未完全的烟气经加湿器增湿调温后，分两路进入提升管脱硫塔，其中一路从环状布风装置5进入提升管脱硫塔，另一路从提升管脱硫塔底部设置的文丘里管进入。脱硫剂通过加料器从提升管脱硫塔的底部送入，在烟气的夹带和湍动作用下通过提升管脱硫塔，与增湿烟气均匀混合，传质、传热的同时发生脱硫反应。然后，经旋风分离器进行气固分离，脱硫后的烟气经除尘净化后排空，而被分离下来的脱硫剂和循环载体经返料阀返送至提升管脱硫塔底部，从而形成一个脱硫剂循环利用的系统。采用本发明的上述结构，所述的脱硫剂不需要经过硝化处理，直接送入脱硫塔中与烟气反应，整体系统不需要额外设置脱硫剂的硝化系统，且排渣为固态、量少，处理方法简单。

本发明另一方面是提供一种用于实现烟气循环流化床半干法脱硫的装置和系统，具体实施过程是来自燃烧设备的或脱硫未完全的烟气经加湿器4增湿调温后，分两路进入提升管脱硫塔，其中一路从环状布风装置5进入提升管脱硫塔下段，另一路从底部文丘里管3进入提升管脱硫塔下段。粉状脱硫剂通过加料器6从脱硫塔的底部送入，经烟气夹带后由下向上运动，同时与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，再经旋风分离器8进行气固分离，脱硫后的烟气进入除尘设备经净化后排空，而被分离下来的脱硫剂和循环载体经返料阀7返送至提升管脱硫塔下段，从而再循环利用。

本发明的优点在于：本发明的脱硫塔入口采用风帽(风管)进气或切向旋转进气与文丘里管进气组合，在不增加内构件的基础上增加对提升管内流场的扰动，破坏“环核”分布；还可以采用轴向变径增强气流湍动，强化气固混合而提高脱硫剂浓度分布的均匀性。采用直接将粉状脱硫剂直接送入脱硫塔内，与增湿调温后的烟气作用而吸收二氧化硫，整个工艺系统不需设置硝化系统或制浆系统；脱硫剂多次循环，利用效率高，且固态排渣，量少、处理方法简单。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1是本发明的循环流化床半干法烟气脱硫装置的结构示意图；

图2是本发明的中间缩径风帽式环状布风的提升管脱硫塔的结构示意图；

图3是本发明的环状布风结构为切向进风的提升管脱硫塔的结构示意图。

附图标识：

1、提升管脱硫塔    3、文丘里管        4、加湿器

4′、第一加湿器    4″、第二加湿器    5、环状布风装置

6、加料器          7、返料阀          8、旋风分离器

具体实施方式

实施例1

如图1和2所示，本实施例适用于燃烧设备产生的烟气的二氧化硫脱除或对现有脱硫技术改造的脱硫方法。在该流程中来自燃烧设备或脱硫不完全的烟气经加湿器4(包括第一加湿器4′和第二加湿器4″)增湿调温后，被分成两路送入提升管脱硫塔下段，一路经环状布风装置5均匀布风后进入提升管脱硫塔下段，另一路经文丘里管3进入提升管脱硫塔下段。具有合适粒径范围的干粉脱硫剂经加料器6从脱硫塔底部送入，在烟气的夹带和湍动作用下，依次经过提升管脱硫塔1的下段、变径段和上段，该过程中脱硫剂与增湿后烟气均匀混合，传质、传热的同时发生烟气中二氧化硫的脱除反应。脱硫后的烟气经旋风分离器8气固分离后，气体经除尘设备净化后排放，脱硫剂和循环载体经返料阀7返送至提升管脱硫塔下段，从而形成一个脱硫剂循环利用的系统。因此，利用这种循环可以使未反应完全的脱硫剂循环利用，而风帽进气具有较高的气速，可有效阻碍提升管脱硫塔1的边壁颗粒下行，减少壁面附近的颗粒浓度，从而达到破坏“环核”结构的目的，沿提升管脱硫塔1高度方向的变径结构可以增加气流湍动程度而进一步强化脱硫剂与烟气混合，从而实现提升管脱硫塔1内脱硫剂的均匀分布和高效的空间利用效率而脱硫的目的，且排渣为固态，后处理方法简单。

实施例2

如图1和3所示，本实施例适用于燃烧设备产生烟气的二氧化硫脱除或对现有脱硫技术改造的脱硫方法。在该流程中来自燃烧设备或脱硫不完全的烟气经加湿器4增湿调温后，被分成两路送入提升管脱硫塔1，一路经切向进口7沿切线方向旋转进入提升管脱硫塔1，另一路经文丘里管3进入提升管脱硫塔1底部。具有合适粒径范围的干粉脱硫剂经加料器6计量后从提升管脱硫塔1底部喷入，在烟气的夹带和湍动作用下通过提升管脱硫塔1，在提升管脱硫塔1内以比较均匀的方式与增湿后烟气的混合，传质、传热的同时发生烟气中二氧化硫的脱除反应。脱硫后的烟气经旋风分离器8气固分离后，气体经除尘设备净化后达标排放，脱硫剂和循环载体经返料阀7返送至提升管脱硫塔1底部，从而形成一个循环。同时，在返料阀7上安装有卸料的排渣口，定期排渣以维持系统物料平衡。为保证系统颗粒的正常循环，脱硫系统运行过程中还可以从加料口加入循环载体。此外，提升管脱硫塔1既可以采用不变径结构，也可以采用实施例1中的变径结构。因此，利用这种循环可以使未反应完全的脱硫剂循环利用，而切向进口进气具有较高的气速并可以在壁面附近产生旋转效应，可有效破坏提升管脱硫塔1的边壁颗粒下行，从而达到破坏“环核”结构，提高轴向分布均匀性，实现提升管脱硫塔1脱硫剂均匀分布和高效的空间利用效率而脱硫的目的，且排渣为固态，后处理方法简单。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫方法，该方法包括以下步骤：

1)烟气经加湿器加湿调温后，分两路进入提升管脱硫塔，一路经环状布风装置进入提升管脱硫塔，另一路经从脱硫塔底部的文丘里管进入提升管脱硫塔；

2)脱硫剂经加料器喷入提升管脱硫塔的底部，在提升管脱硫塔内与烟气传质、传热的同时将烟气中的二氧化硫脱除；

3)脱硫后的烟气再经旋风分离器气固分离后，气体经净化后排空，脱硫剂和循环载体经返料阀返送至提升管脱硫塔底部，继续循环利用。

2.根据权利要求1所述的半干法烟气脱硫方法，其特征在于，所述的步骤2)中所述的脱硫剂为干粉状脱硫剂。

3.根据权利要求1所述的半干法烟气脱硫方法，其特征在于，所述的步骤1)中经加湿器加湿调温后的两路烟气中，经环状布风装置进入脱硫塔的烟气量占总烟气量的比例的90％以下。

4.根据权利要求1所述的半干法烟气脱硫方法，其特征在于，所述的步骤1)中烟气的加湿调温方法既可以为一级加湿调温，也可以分成两级加湿调温；既可以在脱硫塔内增湿调温，也可以在脱硫塔外增湿调温。

5.一种基于环流循环流化床的半干法烟气脱硫装置，该装置包括：提升管脱硫塔(1)、加湿器(4)、文丘里管(3)、环状布风装置(5)、加料器(6)、返料阀(7)和旋风分离器(8)；其特征在于，所述的加湿器(4)设有两个出口，其中，一个出口通过设置于提升管脱硫塔(1)底端的环状布风装置(5)连通提升管脱硫塔，另一个出口通过文丘里管(3)连通提升管脱硫塔(1)的下端口；

烟气经加湿器(4)加湿后分两部分进入提升管脱硫塔(1)底部，一部分从文丘里管(3)送入，另一部分从环状布风装置(5)送入；脱硫剂经加料器(6)加至环状布风装置(5)的上方，并在烟气的夹带和湍动作用下进入提升管脱硫塔(1)且由下向上运动，同时在提升管脱硫塔(1)内与烟气传质、传热的同时将烟气中的二氧化硫脱除，脱硫后的烟气经旋风分离器(8)气固分离后，气体净化后排空，脱硫剂和循环载体经返料阀(7)返送至提升管脱硫塔(1)底部，继续与烟气中的二氧化硫反应。

6.根据权利要求5所述的半干法烟气脱硫装置，其特征在于，所述的提升管脱硫塔(1)可采用变径或不变径的提升管结构；所述的变径的提升管结构为：上段直径大、下段直径小的扩径结构，上段直径小、下段直径大的缩径结构，或上、下两端直径大、中间段直径小的多段变径结构。

7.根据权利要求5所述的半干法烟气脱硫装置，其特征在于，所述的环状布风装置(5)可采用沿壁面环状布置的风帽或风管形式，或可采用沿提升管脱硫塔(1)周向布置的若干切向进口。

8.根据权利要求5所述的半干法烟气脱硫装置，其特征在于，所述的加湿装置(4)包括：第一加湿器(4′)和第二加湿器(4″)；烟气依次通过脱硫塔前的第一加湿器(4′)和脱硫塔底部的第二加湿器(4″)进行两级加湿处理。

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