CN103301745A - 一种旋风分离器脱硫装置 - Google Patents

Abstract

一种旋风分离器脱硫装置，属于燃煤锅炉脱硫技术领域。这种旋风分离器脱硫装置的旋风分离器顶部设有一个或数个脱硫剂喷嘴，消石灰储仓经第三给料机和第二石灰石储仓经第四给料机通过共同管道连接位于旋风分离器顶部的脱硫剂喷嘴。由于旋风分离器内的锅炉烟气产生高速涡流，脱硫剂在涡流作用下能迅速扩散开与烟气中的二氧化硫接触并产生化学反应，从而脱除烟气中的二氧化硫。本脱硫装置可以根据锅炉的运行负荷变化、对应的进入旋风分离器的烟气温度，以及烟气中二氧化硫的浓度调整喷嘴喷入其内的脱硫剂数量和脱硫剂的种类或配比。此装置可以作为循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫的补充，在增加很少的钙硫比条件下，使脱硫效率从60%左右，提高到85%以上。

Description

一种旋风分离器脱硫装置

技术领域

本发明涉及一种旋风分离器脱硫装置，属于燃煤锅炉脱硫技术领域。

背景技术

迄今为止，国内外专业研究机构、企业已经开发出许多实用的工艺系统和装置，用于锅炉烟气脱硫。其中，90%以上采用钙法脱硫。钙法脱硫最主要的工艺是中燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）。在钙法脱硫技术中，按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，其脱硫效率可达95%以上。但其建设成本高，且存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题；干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题，其脱硫效率一般在60%左右；半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。其脱硫效率可达到85%。

针对循环流化床锅炉的燃烧特点，又出现了炉内喷钙脱硫方法。其利用炉内独具特色的燃烧技术-固态流化模式，和800-950℃之间的炉膛燃烧温度，使石灰石分解产生氧化钙，并与烟气中的二氧化硫反应；且流态化使二者接触时间延长，弥补了反应速度慢的缺点。但无论如何，其脱硫效率只能达到60-70%，远低于湿式和半干的钙法脱硫。其原因有三，一是氧化钙与二氧化硫固态的化学反应速度很慢，虽然流态化延长了二者反应的时间；二是炉内燃烧产生的烟气流场非常复杂，且烟气中各种固态物质较密集，不利于氧化钙稳定和均匀分布；三是石灰石在炉内煅烧分解成氧化钙并与二氧化硫接触反应过程中，氧化钙分子团会被硫酸钙、亚硫酸钙以及其他各类燃烧煤形成的杂质粘结包裹，大大降低了氧化钙的活性。

发明内容

为了解决现有循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫效率较低的问题，本发明提出了一种旋风分离器脱硫装置。充分利用循环流化床锅炉特有的旋风分离器，使烟气进入旋风分离器后形成强力的涡流流场，脱硫剂（石灰石、生石灰、熟石灰等）从旋风分离器顶部喷入，可以快速分解（指石灰石和熟石灰）并与烟气中的二氧化硫充分接触产生化学反应。当锅炉运行负荷较低时，进入旋风分离器的烟气温度未达到800℃以上，或者烟气中的二氧化硫浓度较高时，为了提高氧化钙的浓度和与二氧化硫的反应速度，可以喷入活性更好的生石灰或熟石灰，以提高脱硫反应效率。

本发明采用的技术方案是：一种旋风分离器脱硫装置，设置在由循环流化床锅炉、旋风分离器、烟道加热器和除尘器依次连接的系统中，所述旋风分离器的顶部设有一个或数个脱硫剂喷嘴，所述除尘器的出口通过第二鼓风机、飞灰分离器、第二给料机、消化器与消石灰储仓连接，消石灰储仓设有一个第三给料机和第三鼓风机，第二石灰石储仓设有一个第四给料机和第四鼓风机，消石灰储仓经第三给料机和第二石灰石储仓经第四给料机通过共同管道连接位于旋风分离器顶部的脱硫剂喷嘴；所述脱硫装置采用一套自控装置控制启停和运行负荷。

所述脱硫剂喷嘴根据锅炉运行负荷的变化情况，向旋风分离器喷入石灰石、生石灰、熟石灰中的一种或几种混合物作为脱硫剂。

上述技术方案设置了一个第二石灰石储仓，通过第四鼓风机和第四给料机将石灰石由气力输送至旋风分离器顶部的脱硫剂喷嘴，通过脱硫剂喷嘴将石灰石投入旋风分离器内；装置还另设了一个消石灰储仓，从粉煤灰分离回收的氧化钙活性很低，通过消化器活化，制备成消石灰置于该储仓中。在锅炉运行负荷较低或烟气二氧化硫浓度较高时，自动控制系统可通过第三给料机将消石灰和氧化钙输送至脱硫剂喷嘴，喷入旋风分离器内。本装置配合专门的粉煤灰分离装置后，无需购买较贵的生石灰或更贵的消石灰，循环利用了炉内喷钙脱硫过程中产生的多余的活性下降的氧化钙，从而降低了脱硫的运行成本。

本发明的有益效果是：这种旋风分离器脱硫装置的旋风分离器顶部设有一个或数个脱硫剂喷嘴，消石灰储仓经第三给料机和第二石灰石储仓经第四给料机通过共同管道连接位于旋风分离器顶部的脱硫剂喷嘴。由于旋风分离器内的锅炉烟气产生高速涡流，脱硫剂在涡流作用下能迅速扩散开与烟气中的二氧化硫接触并产生化学反应，从而脱除烟气中的二氧化硫。本脱硫装置可以根据锅炉的运行负荷变化、对应的进入旋风分离器的烟气温度，以及烟气中二氧化硫的浓度调整喷嘴喷入其内的脱硫剂数量和脱硫剂的种类或配比。此装置可以作为循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫的补充，在增加很少的钙硫比条件下，使脱硫效率从60%左右，提高到85%以上。

附图说明

图1是循环流化床锅炉脱硫系统流程图。

图2是旋风分离器顶部脱硫剂喷嘴的布置示意图。

图中：1、第一鼓风机，2、第一给料机，3、第一石灰石储仓，4、循环流化床锅炉，4a、第一烟道，5、旋风分离器，5a、第二烟道，5b、脱硫剂喷嘴，6、第三烟道，6a、第四烟道，7、烟道加热器，8、除尘器，8a、第二鼓风机，9、飞灰分离器，9a、第二给料机，10、消化器，11、消石灰储仓，12、第三给料机，13、第三鼓风机，14、第二石灰石储仓，15、第四给料机，16、第四鼓风机。

具体实施方式

图1、2示出了循环流化床锅炉的旋风分离器脱硫装置系统图。图中，旋风分离器脱硫装置设置在由循环流化床锅炉4、旋风分离器5、烟道加热器7和除尘器8依次连接的系统中，旋风分离器5的顶部设有一个或数个脱硫剂喷嘴5b，除尘器8的出口通过第二鼓风机8a、飞灰分离器9、第二给料机9a、消化器10与消石灰储仓11连接，消石灰储仓11设有一个第三给料机12和第三鼓风机13，第二石灰石储仓14设有一个第四给料机15和第四鼓风机16，消石灰储仓11经第三给料机12和第二石灰石储仓14经第四给料机15通过共同管道连接位于旋风分离器5顶部的脱硫剂喷嘴5b。脱硫装置采用一套自控装置控制启停和运行负荷。脱硫剂喷嘴5b根据锅炉运行负荷的变化情况，向旋风分离器5喷入石灰石、生石灰、熟石灰中的一种或几种混合物作为脱硫剂。

上述的脱硫装置中设置一个新的第二石灰石储仓14，通过第四鼓风机16和第四给料机15将第二石灰石储仓14中的石灰石输送至旋风分离器5顶部的脱硫剂喷嘴5b，通过脱硫剂喷嘴5b将石灰石投入旋风分离器5内。循环流化床锅炉产生的烟气进入旋风分离器5后，在旋风分离器5的作用下，形成强力的涡流流场，石灰石从旋风分离器5顶部喷入，可以快速分解并与烟气中的二氧化硫充分接触产生化学反应，达到脱硫的目的。装置另设一个消石灰储仓11，从除尘器8出口的飞灰分离器9出来的活性很低的氧化钙，通过消化器10活化制备成消石灰置于消石灰储仓11中。当循环流化床锅炉4运行负荷较低时，烟气温度未达到800℃以上，或者烟气中的二氧化硫浓度较高时，自动控制系统通过第三给料机12将活化的氧化钙和消石灰输送至脱硫剂喷嘴5b，喷入旋风分离器5内。经过活化的氧化钙和消石灰能与二氧化硫进行更快速的反应，从而提高脱硫效率。该方案能够解决炉内脱硫剂在烟气中分布不均匀和氧化钙活性降低问题，通过智能监测和控制系统，实时获得排放烟气二氧化硫浓度和锅炉负荷变化情况，控制喷入旋风分离器脱硫剂的数量、种类，从而达到较高的脱硫效率。本技术与炉内喷钙脱硫联合使用，脱硫效率可达到85-90%，相应增加钙硫比不超过0.5，且省去了湿法或半干法的反应塔、烟气换热器和大量烟道，占用场地少、改造成本，基本不增加烟气阻力，运行成本低。

Claims (2)

1.一种旋风分离器脱硫装置，设置在由循环流化床锅炉(4)、旋风分离器（5）、烟道加热器（7）和除尘器（8）依次连接的系统中，其特征在于：所述旋风分离器（5）的顶部设有一个或数个脱硫剂喷嘴（5b），所述除尘器（8）的出口通过第二鼓风机（8a）、飞灰分离器(9)、第二给料机(9a)、消化器(10)与消石灰储仓(11)连接，消石灰储仓(11)设有一个第三给料机(12)和第三鼓风机(13)，第二石灰石储仓(14)设有一个第四给料机(15)和第四鼓风机(16)，消石灰储仓(11)经第三给料机(12)和第二石灰石储仓(14)经第四给料机(15)通过共同管道连接位于旋风分离器（5）顶部的脱硫剂喷嘴（5b）；所述脱硫装置采用一套自控装置控制启停和运行负荷。

2.根据权利要求1所述的一种旋风分离器脱硫装置，其特征在于：所述脱硫剂喷嘴（5b）根据锅炉运行负荷的变化情况，向旋风分离器（5）喷入石灰石、生石灰、熟石灰中的一种或几种混合物作为脱硫剂。

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