CN103172287A - 以固体热载体为初热源流化床氧化半干法脱硫产物 - Google Patents

Abstract

本发明是一种氧化含亚硫酸钙的半干法脱硫产物的方法，其特征是以高温固体热载体为初热源，氧化和氧化完成后的余热回收以及冷却是在流化床内完成。燃烧炉燃烧煤或煤气产生烟气，烟气与固体热载体在气固换热器中进行热交换。高温固体热载体颗粒通过位于J形阀进入氧化流化床，待氧化的半干法脱硫产物分两次送入氧化流化床，部分原料被送入J形阀出口，与固体热载体混合，其余原料从氧化流化床中部送入。氧化-流化空气从氧化流化床底部送入，从该床出料端底部流出的物料被提升进入旋风分离器，粗颗粒的固体热载体被分离重新返回气固换热器循环使用，提升气体以及细粉返回氧化流化床。完成氧化的高温产品流入冷却换热流化床。

Description

以固体热载体为初热源流化床氧化半干法脱硫产物

所属技术领域

本发明是一种氧化半干法脱硫产物实现废弃物资源化的技术，特别是以固体热载体为初热源和在流化床内氧化半干法脱硫产物实现废弃物资源化的技术。

背景技术

半干法脱硫工艺不存在湿法脱硫时设备腐蚀严重的问题，因此用户乐于采用，但其脱硫产物中含有大量亚硫酸钙，目前尚无法应用，只能堆放，而堆放时会进入附近水体，由于亚硫酸钙缓慢氧化而使相关水体缺氧造成新的污染。

常温下亚硫酸钙氧化缓慢，一旦超过350℃，氧化加速。氧化后亚硫酸钙变成无水硫酸钙，部分氢氧化钙因高温脱水成为氧化钙，其他如碳酸钙、硅铝杂质等均无变化。氧化后的产物既是优质建材又可作塑料充填剂。然而氧化是放热反应，因此整个氧化过程前期需要加热以达到快速氧化所需温度，后期则需要冷却，使产品降温。加热固然可以用燃烧烟气为热源直接加热，烟气直接加热看似简单但有诸多缺点，首先是粉体停留时间短，一般只有几秒钟，燃烧烟气稀释了氧浓度，气固接触又难以充分，为实现充分反应，氧化空气要大比例过量，因此达到快速氧化的起始温度所需热量相应增多；直接加热时，氧化终点的气体和固体温度都因吸收反应热而远高于快速氧化的起始温度，数量大和温度高导致有大量余热需要处理，而后续余热回收能力有限，热效率低；另外，气体冲刷受热面的传热系数小，粉体又易沾污受热面，造成用于余热回收和产品冷却的受热面太多；燃烧烟气与氧化乏气总量太大，净化设备庞大。

发明内容

为使气固充分接触、以较小的过量空气实现充分反应，提高热效率和减小受热面以及净化设备，本发明采用固体热载体为初热源和在流化床内完成氧化与冷却。

前置燃烧炉燃烧煤或煤气产生的高温烟气通过气固换热器被降温，而固体热载体被加热。高温固体热载体颗粒首先与部分待氧化的半干法脱硫产物混合进入氧化流化床，从氧化流化床底部送入的空气既是氧化介质又是流化介质。混合物料初始温度为400℃左右，氧化后将升温，再加入其余的待氧化物料，分级加料既降低燃烧热量又减少氧化乏气和物料携带的余热。氧化流化床密相区上部横断面是一个长细比很大的长方形，以减少物料返混，大部分粉体物料会在流化床内长时间停留并逐渐被氧化。氧化流化床垂直物料流动方向的断面从物料进口到出口逐渐由长方形变成斜度越来越大的梯形，即底部宽度逐渐减少，在长方形和小斜度区域固体热载体和脱硫产物粉体较好混合，随着斜度加大，二者逐渐分离，粒径较粗的固体热载体颗粒在密相区下部，而较细的氧化产品在上部，在氧化流化床终端，固体热载体由底部排出，而粉体则由密相区表面溢出。从氧化流化床终端底部排出的固体热载体(含少量产物粉体)进入气力提升管，由提升气体携带进入气固换热器顶部上方旋风分离器中完成分离，固体热载体颗粒落入气固换热器顶部的仓，继而进入气固换热器再次被加热，实现循环载热，而所夹带的细小的产物粉体随着气流返回氧化流化床上部空间，它们与从氧化流化床密相区流出的气体混合。从氧化流化床密相区表面溢流出的产物粉体团进入流化床冷却器，流化床冷却器密相区中依次布置加热流化和提升用空气以及煤气的预热管和循环水管，产品物料被冷却，流化床内物料对受热面的传热系数远大于气体冲刷时的传热系数，受热面不会被沾污，余热回收和产品冷却设备紧凑；只有氧化乏气、流化气和热载体提升气体含细微粉体，净化设备体积小。离开流化床冷却器的气体与来自氧化流化床和气力提升管的含尘气体混合并掺入一定量的冷空气进入布袋除尘器，所分离的细粉是产品的一部分，净化后的气体经引风机送入烟囱。离开气固换热器的烟气进入燃烧用空气预热器，再经旋风分离器净化后，同样经引风机送入烟囱。

附图说明

图1为该发明的系统图；

其中编号分别代表：(1)前置燃烧炉、(2)烟气、(3)固体热载体、(4)气固换热器、(5)J形阀、(6)氧化流化床、(7)50～70％的原料、(8)30～50％的原料、(9)氧化-流化空气、(10)粗物料出料管、(11)提升管、(12)提升气、(13)料仓、(14)旋风分离器、(15)氧化流化床上部空间、(16)高温产品、(17)溢流口、(18)冷却换热流化床、(19)煤气预热管、(20)流化和提升空气预热管、(21)循环冷却水管、(22)流化风、(23)产品、(24)布袋除尘器、(25)冷空气、(26)烟气、(27)燃烧用空气预热器、(28)旋风除尘器、(29)引风机、(30)烟囱

具体实施方式

本发明是这样实现的：氧化含亚硫酸钙的半干法脱硫产物的初热源是高温固体热载体颗粒，氧化和氧化完成后的余热回收以及冷却是在流化床内完成。如图一所示，前置燃烧炉(1)燃烧煤或煤气产生1000～1400℃烟气(2)，烟气与固体热载体(3)在气固换热器(4)中进行热交换，固体热载体颗粒被从300～400℃加热到800～1000℃，烟气被降到350～450℃。高温固体热载体颗粒通过位于气固换热器底部的J形阀(5)进入氧化流化床(6)，待氧化的半干法脱硫产物分两次送入氧化流化床，首先是50～70％的原料(7)被送入J形阀出口，与固体热载体混合，其余30～50％的原料(8)从氧化流化床中部送入，进料端混合物料温度为350～450℃，业经预热至200～300℃的氧化-流化空气(9)从氧化流化床底部送入，其数量为氧化所需当量的1～1.4倍。。氧化流化床出料端底部有粗物料出料管(10)，从中流出的物料进入提升管(11)，在其中被提升气(12)提升进入位于气固换热器顶部的仓(13)上方的旋风分离器(14)，粗颗粒的固体热载体被分离落入气固换热器顶部的仓并重新返回气固换热器循环使用，提升气体以及夹带的已完成氧化的细粉返回氧化流化床上部空间(15)。已完成氧化的高温产品(16)从位于氧化流化床出口端床表面的溢流口(17)流入冷却换热流化床(18)。冷却换热流化床密相区从高温到低温依次布置煤气预热管(19)、流化和提升空气预热管(20)以及循环冷却水管(21)，冷却换热流化床流化风(22)不预热，被冷却至40～70℃的产品(23)从冷却流化床流出。从氧化和冷却流化床上部排出的气体含有粉尘，在进入布袋除尘器(24)前按除尘器耐温程度加入冷空气(25)，从除尘器分离的颗粒同样是产品。离开气固换热器的烟气(26)经燃烧用空气预热器(27)、旋风除尘器(28)、引风机(29)排入烟囱(30)。从布袋除尘器排出的气体同样经引风机排入烟囱。

Claims (7)

1.本发明是一种氧化含亚硫酸钙的半干法脱硫产物的方法，其特征是以高温固体热载体为初热源，氧化和氧化完成后的余热回收以及冷却是在流化床内完成；

2.依据权利要求1，前置燃烧炉燃烧煤或煤气产生1000～1400℃烟气，烟气与固体热载体在气固换热器中进行热交换，固体热载体颗粒被从300～400℃加热到800～1000℃，烟气被降到350～450℃；

3.依据权利要求1，高温固体热载体颗粒通过位于气固换热器底部的J形阀进入氧化流化床，待氧化的半干法脱硫产物分两次送入氧化流化床，首先是50～70％的原料被送入J形阀出口，与固体热载体混合，其余30～50％的原料从氧化流化床中部送入，进料端混合物料温度为350～450℃；

4.依据权利要求1，业经预热至200～300℃的氧化-流化空气从氧化流化床底部送入，其数量为氧化所需当量的1～1.4倍。

5.依据权利要求1，氧化流化床密相区上部横断面是一个长宽比为5～10的长方形，氧化流化床垂直物料流动方向的断面从物料进口到出口逐渐由长方形变成斜度越来越大的梯形，即氧化流化床密相区表面宽度不变，而底部宽度逐渐减少，前后宽度比例为1∶0.2～0.5，静止料层厚度为0.7～1.2m。氧化流化床底部的空塔标态气速为0.1～0.3m/s，表面标态气速由进料端的0.1～0.3m/s逐渐降低，在出料端降至0.02～0.15m/s；

6.依据权利要求1，氧化流化床出料端底部有粗物料出料管，从中流出的物料进入提升管，在其中被提升气提升进入位于气固换热器顶部的仓上方的旋风分离器，粗颗粒的固体热载体被分离落入气固换热器顶部的仓并重新返回气固换热器循环使用，提升气体以及夹带的已完成氧化的细粉返回氧化流化床上部空间；

7.依据权利要求1，已完成氧化的高温产品从位于氧化流化床出口端床表面的溢流口流入冷却换热流化床。冷却换热流化床密相区从高温到低温依次布置煤气预热管、流化和提升空气预热管以及循环冷却水管，冷却换热流化床流化风不预热，被冷却至40～70℃的产品从冷却流化床流出；