CN103446875A - 循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法及其系统 - Google Patents

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循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法及其系统，涉及循环流化床固体燃料燃烧过程中的脱硫剂高效利用和脱硫效率提高，包括燃烧室、气固分离装置、立管、回料器、机械控制阀、活化再生室、水蒸汽入口、高浓度CO2入口。其主要特点是将循环流化床燃烧脱硫过程循环灰中未反应的CaO通过水蒸汽活化并与高浓度CO2碳酸化再生成CaCO3，利用多次煅烧/碳酸化的CaCO3表面结构更利于硫酸盐化反应原理，送回炉膛再进行脱硫反应，有利于提高脱硫剂的利用效率和脱硫效率。

Description

循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种流化床固体燃料燃烧过程中脱硫剂强化脱硫应用方法和系统，特别是关于循环流化床燃烧过程中脱硫剂使用效率提高和脱硫效率提高的方法。
背景技术
循环流化床燃烧是一种洁净煤燃烧利用方式，由于其炉膛燃烧温度在800～900℃之间，在此温度区间脱硫反应效率高。在炉膛中加入适当粒径范围的脱硫剂颗粒，可以在炉内燃烧的同时，实现SO2脱除，较常规煤粉锅炉尾部烟气脱硫（FGD）简单，投资成本和运行维护费用较低。为了使循环流化床燃烧过程中脱硫效率提高，通常需要较高的Ca/S摩尔比，当燃用高硫煤时，则需要更高的Ca/S摩尔比。随着环保要求的提高，对传统的循环流化床炉内脱硫方式过程中脱硫效率和脱硫剂的利用效率提出了更高的要求。发展和提出新的循环流化床燃烧系统的高效脱硫应用方法非常有必要。
专利公开号为CN1401411的发明专利提出了一种循环流化床复合脱硫工艺，由循环流化床锅炉炉内燃烧过程中脱硫和燃烧后尾部增湿脱硫工艺组成。该方法还需要额外增加尾部增湿脱硫装置，提高了整体系统的复杂性，并且经济性不高。
专利公开号为CN101797470A的发明专利提出了一种利用多次煅烧/碳酸化同时捕集CO2和SO2的方法，该方法属于燃烧后烟气净化方法。而循环流化床添加钙基脱硫剂是一种燃烧过程中烟气净化方法。
发明内容
本发明要克服传统的循环流化床炉内脱硫方式过程中脱硫效率和脱硫剂的利用效率低的缺点，提出了一种循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫应用系统和方法，通过对循环灰中未反应的CaO进行多次煅烧/碳酸化，改善脱硫剂表面的空隙结构，提高脱硫效率，同时在发生碳酸化反应区域内布置受热面，充分利用CaO碳酸化反应过程中放出的热量。
循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法，包括如下步骤：
步骤1，脱硫剂在燃烧室（3）中吸收烟气中的SO2；
步骤2，循环灰分离：循环灰中未反应的CaO被烟气携带进入气固分离器（4），进行循环灰分离；
步骤3，循环灰分配：循环灰分离后落入回料器（6），回料器（6）中一部分循环灰直接送回燃烧室，另一部分进入活化再生室（8）；
步骤4，循环灰再生，向活化再生室（8）中通入水蒸汽，将循环灰中未反应的CaO活化，生成Ca(OH)2，同时通入高浓度CO2气体，与CaO、Ca(OH)2反应生成CaCO3，完成CaCO3的再生，再生的CaCO3送回燃烧室（3）下部密相区。
进一步，步骤4中向活化再生室（8）中通入水蒸汽，温度维持在550～750℃之间。
进一步，所述的活化再生室（8）内通入的高浓度CO2气体为循环烟气或纯CO2；
进一步，所述的步骤1所用的脱硫剂包括纯CaCO3、石灰石、白云石、电石渣或者将上述几种物质混合，一般粒度在0.01～5mm。
一种用于前述的循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法的系统，包括燃烧室（3），燃烧室（3）的下部为密相区，上部为稀相区，所述的密相区连接煤仓（1）和脱硫剂仓（2），其特征在于：所述的稀相区连接气固分离器（4），所述的气固分离器（4）下端通过立管（5）连接回料器（6），回料器（6）通过第一管道连接所述的密相区，回料器（6）还通过第二管道连接活化再生室（8）的进料口，所述的第二管道上设有机械控制阀（7），所述的活化再生室（8）的出料口连接所述的密相区；所述的活化再生室（8）还连接有水蒸汽入口和高浓度CO2入口，并布置有换热面。
本发明不需增加额外的尾部增湿脱硫系统，可将现有的大型循环流化床锅炉燃烧系统中的外置式换热器改造成活化再生室，减少经济投资及系统复杂性。
本发明通过向活化再生室中通入循环烟气或者高浓度CO2气体，实现燃烧过程中的多次煅烧/碳酸化。同时，由于碳酸化是放热反应，也可以在活化再生室中适当增加受热面，充分利用反应热。有利于循环流化床锅炉的大型化、高参数化、低污染化。
本发明发现，经过多次煅烧/碳酸化之后的钙基脱硫剂孔隙结构更适合与SO2的反应，有更好的硫酸盐化能力，SO2脱除能力更强。因此，将未参与反应的CaO经过多次煅烧/碳酸化有利于提高循环流化床燃烧过程中脱硫的效率和脱硫剂的利用率。
本发明的优点是：脱硫效率和脱硫剂的利用效率高。
附图说明
图1为本发明的系统的结构示意图。
具体实施方式
参照附图：
循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法，包括如下步骤：
步骤1，脱硫剂在燃烧室（3）中吸收烟气中的SO2；
步骤2，循环灰分离：循环灰中未反应的CaO被烟气携带进入气固分离器（4），进行循环灰分离；
步骤3，循环灰分配：循环灰分离后落入回料器（6），回料器（6）中一部分循环灰直接送回燃烧室，另一部分进入活化再生室（8）；
步骤4，循环灰再生，向活化再生室（8）中通入水蒸气和二氧化碳气体，将循环灰中未反应的CaO活化，生成Ca(OH)2，同时通入高浓度CO2气体，与CaO、Ca(OH)2反应生成CaCO3，完成CaCO3的再生，再生的CaCO3送回燃烧室（3）下部密相区。
步骤4中向活化再生室（8）中通入水蒸汽，温度维持在550～750℃之间。
所述的活化再生室（8）内通入的高浓度CO2气体为循环烟气或高浓度CO2；
所述的步骤1所用的脱硫剂包括纯CaCO3、石灰石、白云石、电石渣或者将上述几种物质混合，一般粒度在0.01～5mm。
一种用于前述的循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法的系统，包括燃烧室（3），燃烧室（3）的下部为密相区，上部为稀相区，所述的密相区连接煤仓（1）和脱硫剂仓（2），其特征在于：所述的稀相区连接气固分离器（4），所述的气固分离器（4）下端通过立管（5）连接回料器（6），回料器（6）通过第一管道连接所述的密相区，回料器（6）还通过第二管道连接活化再生室（8）的进料口，所述的第二管道上设有机械控制阀（7），所述的活化再生室（8）的出料口连接所述的密相区；所述的活化再生室（8）还连接有水蒸气入口和高浓度CO2入口，并布置有换热面。
参照图1，循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫应用系统包括煤仓1、脱硫剂仓2、燃烧室3、气固分离器4、立管5、回料器6、机械控制阀7、活化再生室8、水蒸汽入口9、高浓度CO2入口10。本发明的工作过程如下：所述循环流化床燃煤通过煤仓1送入循环流化床燃烧室3，脱硫剂粒度在0.1～0.2mm之间，Ca/S摩尔比为2，通过脱硫剂仓2送入燃烧室底部。脱硫剂中的CaCO3受热分解为CaO，吸收煤燃烧产生的SO2。循环灰中未反应的CaO被烟气携带进入气固分离器4，循环灰分离后，经立管5落入回料器6，回料器6中一部分循环灰直接送回燃烧室，另一部分通过机械控制阀7控制，进入活化再生室8。活化再生室中维持反应温度在600～700℃之间，通过水蒸汽入口9和高浓度CO2入口10，使循环灰中的CaO发生如下反应：
CaO+H2O→Ca(OH)2
CaO+CO2→CaCO3
通过碳酸化反应，重新得到再生的CaCO3，将再生的CaCO3送入燃烧室再次进行高温煅烧，脱硫。以此循环多次的脱硫剂表面结构更利于脱硫反应，有利于进一步提高燃烧过程中脱硫效率。

Claims (5)

1.循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法，包括如下步骤： 
步骤1，脱硫剂在燃烧室（3）中吸收烟气中的SO2； 
步骤2，循环灰分离：循环灰中未反应的CaO被烟气携带进入气固分离器（4），进行循环灰分离； 
步骤3，循环灰分配：循环灰分离后落入回料器（6），回料器（6）中一部分循环灰直接送回燃烧室，另一部分进入活化再生室（8）； 
步骤4，循环灰再生，向活化再生室（8）中通入水蒸汽，将循环灰中未反应的CaO活化，生成Ca(OH)2，同时通入高浓度CO2气体，与CaO、Ca(OH)2反应生成CaCO3，完成CaCO3的再生，再生的CaCO3送回燃烧室（3）下部密相区。 
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4中向活化再生室（8）中通入水蒸汽，温度维持在550～750℃之间。 
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的活化再生室（8）内通入的高浓度CO2气体为循环烟气或纯CO2。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1所用的脱硫剂包括纯CaCO3、石灰石、白云石、电石渣或者将上述几种物质混合，一般粒度在0.01～5mm。 
5.一种用于权利要求1-4所述的循环流化床燃烧系统的脱硫剂强化脱硫的方法的系统，包括燃烧室（3），燃烧室（3）的下部为密相区，上部为稀相区，所述的密相区连接煤仓（1）和脱硫剂仓（2），其特征在于：所述的稀相区连接气固分离器（4），所述的气固分离器（4）下端通过立管（5）连接回料器（6），回料器（6）通过第一管道连接所述的密相区，回料器（6）还通过第二管道连接活化再生室（8）的进料 口，所述的第二管道上设有机械控制阀（7），所述的活化再生室（8）的出料口连接所述的密相区；所述的活化再生室（8）还连接有水蒸汽入口和高浓度CO2入口，并布置有换热面。 
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