CN102363095A

CN102363095A - 烟气干法脱硫工艺方法及其烟气干法脱硫系统

Info

Publication number: CN102363095A
Application number: CN2011102756607A
Authority: CN
Inventors: 莫沙纱; 韦懿非; 江学艺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN102363095B

Abstract

本发明公开了一种烟气干法脱硫工艺方法及其烟气干法脱硫系统，它是将除尘后的烟气，空气和脱硫剂粉输入反应室内进行混合，让脱硫剂与氧气和烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙；并在所述反应室的输出通道中设置有水冷却器，利用该水冷却器吸收烟气中和所述脱硫反应中生成的热量。本干法脱硫工艺方法与现有干法脱硫工艺方法相比可以解决炉渣与脱硫产物混杂无法利用，会因为炉渣与脱硫产物混杂而造成二次污染以及脱硫反应会造成锅炉的输出功率下降的问题。

Description

烟气干法脱硫工艺方法及其烟气干法脱硫系统

技术领域

本发明涉及废气治理技术领域，尤其是一种从燃炉烟气中将二氧化硫分离除去的工艺方法及系统。

背景技术

目前，将二氧化硫从燃炉烟气中分离出来的工艺方法可以大致可以分为湿法脱硫和干法脱硫两大类型：其中湿法脱硫是将脱硫剂加水制成脱硫浆料，然后利用这种脱硫浆料通过喷淋的方式与烟道中的烟气充分接触，让浆料中的脱硫剂与烟气中的二氧化硫发生反应得到不稳定的亚硫酸盐，然后再通过曝气，使亚硫酸盐转化为硫酸盐.这种方法可以控制脱硫效果，但是由于二氧化硫一次入浆率低，为了使浆料中的脱硫剂充分与烟气中的二氧化硫接触反应，通常需要将脱硫浆料向烟气多重喷淋，甚至是多次循环多重喷淋。这种工艺的缺点一是脱硫设备庞大，造价高，而且脱硫浆料一般都是PH值为3.5～5.3的酸性溶液，防腐成本高，运行费用高，此外，由于脱硫剂与二氧化硫反应所产生的热量生成在含水环境下，温度较低，不便于热能回收利用；另一大类型的脱硫工艺是干法脱硫，这种方法是将脱硫剂与燃料或者其它燃烧物一同加入炉膛中，在炉料燃烧的过程中脱硫剂与燃料中的硫发生反应变成硫化物，这种硫化物一部分混杂在炉渣中排出，另一部分混杂在烟尘中排出，这种脱硫方法操作简便，但效果难以控制，脱硫产物混杂在炉渣中使得炉渣和脱硫产物都难以利用，会造成新的污染；此外，将脱硫剂投入锅炉中脱硫，含钙的脱硫剂与其中的硫的反应不能自发进行，都要吸收大量的热能才能，由此会造成锅炉的输出功率的下降。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种烟气干法脱硫工艺方法，它与现有干法脱硫技术相比可以解决炉渣与脱硫产物混杂无法利用，会因为炉渣与脱硫产物混杂而造成二次污染以及脱硫反应会造成锅炉的输出功率下降的问题。

为了解决上述问题，本发明的烟气干法脱硫工艺方法包括有如下步骤：将除尘后的烟气，空气和含钙的脱硫剂粉末输入反应室内进行混合，让所述含钙的脱硫剂与烟气中的氧气和二氧化硫反应生成粉末状的硫酸钙；所述反应室输出的烟气经过冷却后，再将其中的粉粒形态的脱硫产物从烟气中分离出来。

上述的烟气干法脱硫工艺方法中，更具体的方法还可以是：先将细度为250目～300目的所述脱硫剂粉末与所述空气混合后再吹入所述反应室内，所述反应室的温度为100℃～790℃为宜；所述反应室的输出通道中可以设有水冷却器，一方面用于将烟气中的热能和反应生成的热能吸收加以利用，另一方面让经过该水冷却器后的烟气得到冷却，以便通过收尘室将粉粒形态的脱硫产物从烟气中分离出来。

上述的烟气干法脱硫工艺的脱硫反应和烟气的冷却可以在锅炉内进行，这种情况下，所述反应室就由该锅炉的炉膛充当，所述水冷却器由该锅炉的蒸发水管充当。

本发明所称的脱硫剂可以是石灰石、内含氢氧化钙的电石渣、内含碳酸钙的造纸白泥中的任一种或者是它们的任意组合物，用这种脱硫剂与烟气中的二氧化硫气体进行反应脱硫的原理是利用脱硫剂与二氧化硫和氧气反应生成硫酸钙：

以石灰石或内含碳酸钙的造纸白泥作为脱硫剂时，其脱硫反应的反应式是：

2CaCO₃+2SO₂+O₂ =2CaSO₄+2CO₂

其标准自由能变△G°=-557.15KJ/mol，表明反应是放热自发的;

以内含氢氧化钙的电石渣作为脱硫剂时，其脱硫反应的反应式是：

2Ca(OH)₂+2SO₂+O₂ =2CaSO₄+2H₂O，

其标准自由能变△G°=-706.15KJ/mol，表明反应是放热自发的。

如果以石灰石、内含氢氧化钙的电石渣和内含碳酸钙的造纸白泥的组合物作为脱硫剂，依据上述反应原理，其脱硫反应就可以是上列反应式中的其中一个或是上列两个反应式共存的反应。

因此，本发明中可以根据烟气中二氧化硫的含量来计算脱硫剂及脱硫反应加入空气的量。在烟气处理设施中，可以通过对处理后排放烟气进行含硫量的测量来调整向处理烟气中输入脱硫剂和空气的添加量。

上述烟气干法脱硫工艺方法在下列烟气干法脱硫系统中进行：这种烟气干法脱硫系统包括有燃煤锅炉和连接在该燃煤锅炉烟道上的除尘器，所述除尘器的出气口与余热回收锅炉的炉膛连通，该余热回收锅炉的炉膛连通有鼓风机，在该鼓风机和所述余热回收锅炉炉膛的连接管路上连通有脱硫剂的加料斗。

上述的烟气干法脱硫系统中，更具体的方案还可以是：所述余热回收锅炉的出气口还与一个用于分离脱硫产物的除尘器的进气口连通；在所述余热回收锅炉的出气口之后的烟道中还可以设有包括二氧化硫含量传感器在内的检测设备，并在所述脱硫剂的加料斗的出口处还可以设有脱硫剂流量控制阀，在所述鼓风机与所述余热回收锅炉炉膛的连接管路上设有气流控制阀，这种方案可以根据余热回收锅炉的出气口排出的烟气中二氧化硫的含量来调节输入余热回收锅炉炉膛的空气及脱硫剂的量。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有烟气脱硫工艺方法相比具有如下有益效果：

1．采用了一种全新的烟气干法脱硫工艺方法，与现有烟气干法脱硫工艺方法相比，它不但不用吸收大量的热能，反应时还放出大量的热，不但不会增加燃料，降低热机功率，还会提高热机功率。

现有干法脱硫工艺方法是在锅炉炉膛内添加脱硫剂，其反应机理决定了这种方法需要吸收大量的热能、降低锅炉的输出功率。

如现有采用石灰石作为脱硫剂的干法脱硫工艺方法的反应机理如下：

第一阶段：

Figure 2011102756607100002DEST_PATH_IMAGE002

在炉膛温度为800℃～1500℃的条件下，石灰石里的碳酸钙已分解为氧化钙和二氧化碳，其标准自由能变△G°=225.64KJ/mol。

第二阶段：

（1）

Figure 2011102756607100002DEST_PATH_IMAGE004

其标准自由能变△G°>0 反应不能自发进行，计算略。

（2）CaO+ SO₂=CaSO₃。

再如现有采用电石渣作为脱硫剂的干法脱硫工艺方法的反应机理如下：

（1）Ca(OH)₂+SO₂= CaSO₃+H₂O

其标准自由能变△G°<0 反应是自发的；

（2）

Figure 2011102756607100002DEST_PATH_IMAGE006

其标准自由能变△G°>0反应不能自发进行，计算略。

从以上反应不难看出有多个反应不能自发进行，都要吸收大量的热能才能反应，使得锅炉的功率有所下降。在实践当中，很多厂家反应炉膛干法脱硫用煤量会增大原因于此。

2．它还可以解决脱硫产生混在炉渣内造成炉渣和脱硫产物均无法利用的问题，同时解决脱硫产生混在炉渣内而成为污染物给环境造成污染的问题。

3．可以将高温烟气的能量和脱硫反应产生的能量一起能够通过冷却器得以回收利用。

4．与现有烟气湿法脱硫工艺方法相比，不仅具有设备投资小，场地占用少，处理成本低的优点，而且工艺控制简单，不需要考虑脱硫浆液的浓度，PH值，对烟气降温，二氧化硫是否入浆，有否堵塞管路以及设备防腐的问题。

附图说明

图1是本发明烟气干法脱硫系统结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步详述：

实施例1——日燃烧3000吨含硫为4%的烟煤的火力发电厂的烟气干法脱硫工艺方法：

本发明的烟气干法脱硫工艺方法及烟气干法脱硫系统如图1所示。

有一台用于发电蒸汽生产的燃煤锅炉1，在燃煤锅炉1的排烟口上连接有烟气除尘引风机2，烟气除尘引风机2鼓出的烟气进入旋风除尘器3中将烟气中的灰尘与烟气分离出来，旋风除尘器3出气口与余热回收锅炉8的炉膛连通，并将除去烟灰的烟气送到余热回收锅炉8的炉膛内；鼓风机6的出口通过管道和气流控制阀7连通余热回收锅炉8的炉膛的上部入口，脱硫剂料斗4通过脱硫剂流量控制阀5将250目的石灰石粉的脱硫剂加入到鼓风机6的送风管道内，让石灰石粉与鼓入的空气混合送到余热回收锅炉8的炉膛内，让石灰石粉，空气中的氧气和烟气中的二氧化硫在100℃～790℃的炉温下发生反应生成硫酸钙，烟气中的热量和脱硫反应放出的热量用于加热余热回收锅炉8中的水，使之转化为蒸气供其他综合利用；余热回收锅炉8的排气口通过管道与一个布袋收尘室9连通，在布袋收尘室9的出气口通过二氧化硫检测器10连通有一个脱硫产物分离引风机11，余热回收锅炉8内的脱硫反应的产物在布袋收尘室9中分离出来，通过调节脱硫剂流量控制阀5和气流控制阀7可以控制排出烟气中的二氧化硫含量。

余热锅炉的选用规格根据烟气中二氧化硫的在脱硫反应所生成的热量和烟气的流量和烟气温度在进入布袋收尘室所要降低的温度的计算来确定，本例选用16吨/时的锅炉作为余热锅炉。

石灰石粉的用量（Kg/mim）以及输入空气用量（m³/mim）也是根据反应式计算用量为指导，并根据出口处二氧化硫检测器的结构调整这两种物质是输入量，本例中，石灰石粉的实际输入量为290 Kg/mim；空气的实际输入量约300 m³/mim

本实施例技术效果：排放烟气中的二氧化硫含量<200mg/Nm³；回收硫酸钙508.98吨；回收蒸气384吨；设备造价约3000万元人民币。

实施例2：日燃烧含硫6%的煤3000吨，锅炉风量2.4x10⁶ m³/h，向空气中排放的标准200mg/m³的SO₂。采用实施例1的系统脱硫，其余热锅炉选用规格为25吨/时，采用300目含碳酸钙为80%的石灰石粉的用量是475 Kg/mim。空气消耗量为610 m³/mim，回收硫酸钙739.7吨；生产蒸气576吨；设备造价约4000万元人民币。

实施例3：日燃烧含硫6%的煤3000吨，锅炉风量2.4x10⁶ m³/h，向空气中排放的标准200mg/m³的SO₂。采用实施例1的系统脱硫，其余热锅炉选用规格为25吨/时，采用300目含碳酸钙为90%的造纸废渣白泥的用量是420 Kg/mim。空气消耗量为600 m³/mim，回收硫酸钙735吨；生产蒸气560吨。

Claims

1.一种烟气干法脱硫工艺方法，其特征在于包括有如下步骤：

将除尘后的烟气，空气和含钙的脱硫剂粉输入反应室内进行混合，让含钙的脱硫剂与氧气和二氧化硫进行的脱硫反应生成硫酸钙；

所述反应室输出的烟气经过冷却后，再将其中的粉粒形态的脱硫产物从烟气中分离出来。

2.根据权利要求1所述的烟气干法脱硫工艺方法，其特征在于：

先将细度为250目～300目的所述脱硫剂粉与所述空气混合后再吹入所述反应室内，所述反应室的温度为100℃～790℃；

所述反应室的输出通道中设有水冷却器，经过该水冷却器后的烟气是通过收尘室将粉粒形态的脱硫产物从烟气中分离出来。

3.根据权利要求2所述的烟气干法脱硫工艺方法，其特征在于：所述反应室是锅炉的炉膛，所述水冷却器是该锅炉的蒸发水管。

4.根据权利要求1、2或3所述的烟气干法脱硫工艺方法，其特征在于：所述脱硫剂为石灰石，内含氢氧化钙的电石渣，内含碳酸钙的造纸白泥中的任一种或者是它们的任意组合物。

5.一种烟气干法脱硫系统，包括有燃煤锅炉和连接在该燃煤锅炉烟道上的除尘器，其特征在于：所述除尘器的出气口与余热回收锅炉的炉膛连通，该余热回收锅炉的炉膛连通有鼓风机，在该鼓风机和所述余热回收锅炉炉膛的连接管路上连通有脱硫剂的加料斗。

6.根据权利要求5所述的烟气干法脱硫系统，其特征在于：所述余热回收锅炉的出气口与除尘器的进气口连通。

7.根据权利要求5或6所述的烟气干法脱硫系统，其特征在于：在所述脱硫剂的加料斗的出口处设有脱硫剂流量控制阀；在所述鼓风机与所述余热回收锅炉炉膛的连接管路上设有气流控制阀；在所述余热回收锅炉的出气口之后的烟道中设有包括二氧化硫含量传感器在内的检测设备。