CN1041994C - 干型废气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

一种干型废气脱硫装置，防止在装置内结垢，防止装置腐蚀，并且保持高的脱硫效能。在这种用于除去废气中氧化硫的干型废气脱硫装置中，向燃烧装置的炉体或废气烟道中加入脱硫剂，例如熟石灰，并且在脱硫柱内或脱硫柱的入口处喷水。在脱硫柱内气体流动方向的中途装有一个产生涡旋的部件，以便在脱硫柱内形成高相对湿度区域。脱硫剂被混入到各个高相对湿度区中。将脱硫剂加到温度不超过200℃的废气区域，用集尘装置回收与废气中氧化硫反应过的脱硫剂。接着将捕集到的含有未反应脱硫剂的粒子再送入到500℃至900℃的废气烟道部分。

Description

干型废气脱硫装置

本发明一般地涉及一种脱硫装置，更具体地说，涉及一种适合用于减少废气中氧化硫的脱硫装置。

诸如重油和煤之类的矿物燃料被广泛地用在燃烧装置中，例如，用在热电站中。从这类燃烧装置中排放出的废气常常含有100至5000ppm的有害的酸性物质，例如氧化硫(SOx)和盐酸(HCl)。这些有有害物质在排放到大气中时造成酸雨和光化学雾。为了处理这类有害物质，安装了一种脱硫装置。脱硫方法大致分成湿型和干型。湿型的代表性实例是石灰石—石膏法，这是特地用来实现高效能的脱硫。相反，干型的主要特点是无废气(排放)产生，干型的实例包括用活性碳吸附法和用碱金属或类似物质进行反应处理的反应法。具体地说，就回收单位重量的二氧化硫而言，后一方法最经济合算。

在这种方法的典型实施中，锅炉废气经空气加热器冷却，送入脱硫柱中。将脱硫剂(例如熟石灰)以喷入烟道、空气加热器出口烟道、或脱硫柱中的方式供入。这时，来自水管的水和来自雾化气体管的空气同时由塔头的喷水孔喷入，以便冷却废气，並且还使湿度提高，从而促进脱硫反应。

此时，水可以与脱硫剂分开地供入，或是与脱硫剂一起以浆体形式供入。反应过的脱硫剂与废气中的灰分一起被集尘装置捕集。在某些情形里，将一部分含有未反应脱硫剂的被捕集的粒子输送到脱硫剂制备装置中，再次供入烟道或脱硫柱中供脱硫用。

相对湿度越高，脱硫率越好。其理由如下。当脱硫柱内的湿度升高时，吹入脱硫柱内的熟石灰Ca(OH)₂粒子表面上吸附的水分增加，气体中的二氧化硫(SO₂)容易溶在这种水分(H₂O)中形成酸性的H₂SO₃。H₂SO₃和Ca(OH)₂之间的反应是中和反应，此反应迅速进行，生成CaSO₃，並且在此条件下被固定。此时，如果熟石灰的水含量大，则溶于其中的SO₂数量也大，因此高湿度条件是可取的。所生成的CaSO₃膨胀。因此，覆盖着熟石灰的CaSO₃被破坏並暴露出熟石灰的表面，从而促进了反应。

因此，最好是尽可能多地提高相对湿度。但是，在实际设备中当相对湿度高时，水会凝结在脱硫柱的低温部位和随后的集尘装置及管道中。这就造成了诸如冷凝水形成、结垢和H₂SO₃或H₂SO₄腐蚀材料等问题。

另外，当相对湿度高时，脱硫柱的下料斗中的温度降低，结果在料斗壁面上发生冷凝，或是脱硫剂粉末变潮，于是脱硫剂粉末在脱硫柱中的流动性减小。这就造成了脱硫剂粉末不能从脱硫柱的下料斗顺利排出的问题。因此，通常将低料斗控制成其出口温度比饱和温度约高10℃。这时相对湿度约为60％，而且与温度控制有关，相对湿度不能高于此值，因此脱硫率也低。

另一方面，为了在保持相对湿度约为60％的同时提高脱硫效能，曾经提出一种对策(日本未审查公告2-152520等)。即，在含硅化合物(例如煤灰)和水加到脱硫剂(例如熟石灰和生石灰)中之后，将浆体加热以使脱硫剂具有高比表面和高的吸收SO₂的能力。但是，当用上述步骤制备脱硫剂时，必须如日本专利未审查公告2-152520所述，将脱硫剂在高于100℃以上的高温长时间(十几小时至几十小时)加热。因此，制备脱硫剂的装置尺寸变大，为加热所需的能量也增加，如果加热的温度或时间减小，会产生脱硫效能变差的问题。

在以上工艺中，虽然通过提高脱硫柱内的相对湿度使脱硫效能增强，但是水可能会凝结在脱硫柱和集尘装置中，气体内的灰尘和脱硫剂会沉积在装置的内表面上形成积垢，而且材料在积垢沉积区会发生腐蚀。但是，这些问题未被考虑，因此脱硫柱不能长期稳定工作，整个系统的操作有时受到影响。相反，如果升高脱硫柱内的气体温度(即，降低相对湿度)，则积垢和腐蚀可有所抑制，但是脱硫效能下降。

本发明的目的之一是提供一种干型脱硫装置，它保持高的脱硫效能，同时防止装置内结垢和发生腐蚀。

本发明的以上目标可以通过以下方法〔1〕-〔6〕中的一种来达到。

〔1〕一种干型废气脱硫装置，其中包括向燃烧装置的炉中或向输送来自燃烧炉的含氧化硫废气的烟道中加入脱硫剂的装置，该脱硫剂含有选自碱金属化合物和碱土金属化合物的至少一种化合物；还包括燃烧含有硫化合物的矿物燃料(例如石油和煤)的燃烧炉，安装在下游一边的脱硫柱，安装在脱硫柱内或在脱硫柱入口部位的喷水装置，以及在脱硫柱内沿废气流动方向位于中间的产生涡旋的装置，该装置用来在脱硫柱内形成高相对湿度的区域，以便使含有上述化合物的脱硫剂被混入到高相对湿度的区域中。

〔2〕一种干型废气脱硫方法，其中包括向燃烧装置的废气中加入脱硫剂以除去废气中的氧化硫和用集尘装置回收脱硫剂及燃烧灰分的步骤，其中脱硫剂是输送到温度不超过200℃的废气区域，用集尘装置回收与废气中二氧化硫反应过的脱硫剂，随后将捕集的含有未反应脱硫剂粒子再送入到温度为500℃至900℃的废气烟道中，以便与废气中的二氧化硫反应。

〔3〕一种干型废气脱硫装置，其中包括，向燃烧炉或废气烟道中喷入脱硫剂的装置，脱硫剂中含有选自碱金属化合物和碱土金属化合物的至少一种化合物，安装在下游一边的脱硫柱，在脱硫柱内喷水以促进从废气中除去二氧化硫反应的装置，一种用来捕集反应过的脱硫剂的集尘装置，和用来将加热流体鼓入脱硫柱下部的装置。

〔4〕一种干型废气脱硫装置，其中包括，用来向燃烧炉或输送来自炉中的含二氧化硫废气的烟道中加入脱硫剂的装置，脱硫剂中含有至少一种选自碱金属化合物和碱土金属化合物的化合物，安装在下游一边並且有入口部分和出口部分的脱硫柱，用来在脱硫柱内或在其入口部分喷水以降低废气温度，由于气体间的接触以便促进脱硫剂与二氧化硫之间的反应从而将其除掉的装置，用来检测由喷水装置喷出的水滴直接撞击的局部部位温度的装置，和用来根据测得的温度调节喷水量、从而控制脱硫柱出口部分气体温度的装置。

〔5〕一种制备脱硫剂的方法，包括以下步骤：将供硅物质与至少一种碱土金属的氧化物混合形成混合物，向混合物中加水使氧化物与供硅物质藉助碱土金属氧化物水化时产生的水化热发生反应，以便从混合物中除去多余的水，形成粉末。

〔6〕一种干型废气脱硫装置，其中包括，用来将硅酸钠加到含有碱土金属化合物、供硅物质和水的浆体中的装置，和用来将浆体或由浆体得到的粉末送入燃烧装置的炉体中或输送燃烧炉废气的烟道中的装置。

附图的简要说明

图1是实施例1和4的脱硫装置示意图；

图2A和2B是表示示于图1的脱硫柱中喷水状态的示意图；

图3是表示实施例2和3的脱硫柱中喷水孔排列的示意图；

图4是示于图3的喷水孔及安装在它周围的涡旋分离气体管道的示意图；

图5A和5B是表示当水通过示于图4中的喷水孔喷入废气中时涡旋形成状态的示意图；

图6表示了安装在示于图4的喷水孔之上的分散板；

图7是表示脱硫率与示于图5的喷水孔的喷水角之间关系的示意图；

图8是表示脱硫率与从示于图5的喷水孔喷入的水滴平均直径之间关系的示意图；

图9是表示脱硫率与使用示于图5的喷水孔时的表面速度之间关系的示意图；

图10是表示脱硫率与使用示于图5的喷水孔时废气孔角度之间关系的示意图；

图11表示实施例5的脱硫柱中的喷水状态；

图12示意表示了实施例1至5的试验结果；

图13是实施例6的脱硫装置示意图；

图14表示绝热饱和温度与脱硫率之间的关系；

图15是实施例7的脱硫装置示意图；

图16是实施例8的脱硫装置示意图；

图17表示实施例9烟道中废气温度与脱硫率之间的关系；

图18A和18B是实施例10中脱硫剂粒子的示意图；

图19表示实施例10中脱硫剂加入量(Ca/S)与脱硫率之间的关系；

图20是实施例13的脱硫装置的示意图；

图21是实施例14的脱硫装置的示意图；

图22是实施例14脱硫装置的一种改良形式的示意图；

图23是实施例15的脱硫装置示意图；

图24是示于图23的脱硫柱中装有喷水装置的那一部分的细部图；

图25是实施例17的脱硫剂制备装置的流程图；

图26表示实施例18和先有技术的Ca/S与脱硫率之间的关系；

图27表示实施例18中硅酸钠加入量与脱硫率之间的关系；

图28表示实施例20中氢氧化钠加入量与脱硫率之间的关系；

图29是实施例21的脱硫剂制备装置的流程图；

图30表示实施例21的脱硫率与水化装置内温度之间的关系；

图31是实施例24的脱硫剂制备装置的流程图；

图32表示实施例25和对比实施例的脱硫率和Ca/S之间的关系；

图33表示实施例26中脱硫率和硅酸钠加入量之间的关系；

图34表示实施例26中硅酸钠加入量与比表面之间的关系；

图35表示实施例27中生石灰温度和脱硫率之间的关系；

图36是实施例30的脱硫装置示意图；

图37表示实施例31和对照例的Ca/S与脱硫率之间的关系；

图38表示实施例32和对照例的脱硫率与粒子平均停留时间的关系；

图39表示实施例33中脱硫率与硅酸钠加入量之间的关系；

图40表示实施例34的脱硫剂制备装置内搅动浆体时的剪切速度与脱硫率之间的关系；

图41是实施例36的脱硫装置示意图；

图42表示实施例36中脱硫率与硅酸钠粘度的关系；

图43是实施例37的脱硫装置示意图；

图44是实施例38的脱硫装置示意图；

图45表示脱硫率与喷雾位置的关系。

                  实施例1

本实施例的脱硫装置以熟石灰作为脱硫剂脱除烧煤锅炉的废气中的硫。

参照图1，锅炉1的废气用空气加热器3冷却，经过烟道6送入到脱硫柱4中。将脱硫剂(熟石灰)5经过脱硫剂加入管10加到烟道13中。在脱硫柱4内装有带喷水孔12的集管21。由水管14向喷水孔12供水，同时由喷雾气管15向喷水孔12供应空气或蒸汽。喷水孔12是一种双流体孔以便用空气将水雾化。由喷水孔12喷出的水滴与温度约150℃的锅炉废气接触以便汽化。一个分散筒16紧靠在各个喷水孔12的上方。参照图2A，喷出的水滴被分散筒遮断，绕道而行向上流动。水滴与分散筒16上方的废气激烈混合，同时生成大量的高湿度气体涡旋17(即，Kármán.涡旋)。

水滴被限制在涡旋17内並且汽化。由于涡旋17的生成，涡旋17的内部避免了与涡旋17外面的废气混合，因此涡旋17内部总是维持高湿度。涡旋17含有废气中的SO₂和脱硫剂5，它们在分散筒的上方混合在一起，SO₂与脱硫剂5在高湿度条件下彼此反应，从而显示出高的脱硫效能。不存在涡旋17的那些部分的湿度低。涡旋17在朝脱硫柱4的出口移动时逐渐消失。在所有水滴都汽化之后，湿度上升到某个平均水浓度，因此可以实现与此湿度相应的脱硫反应。即，在脱硫柱4内确实局部地形成了高水浓度区域，也就是高湿度涡旋区，从而提高了在涡旋内的反应活性，因此也提高了在脱硫柱4出口处的总脱硫率。

本方法与常规方法不同，在本方法中使水滴和废气良好混合以提高汽化速度，从而迅速达到水的均匀浓度，利用本发明的这一方法可以获得高的脱硫效能。

这一装置的脱硫试验是在以下条件下进行的。即，在锅炉1内烧煤 A(废气中的SO₂浓度为2000ppm)。用熟石灰作脱硫剂5，其加入量与废气中所含SO₂的摩尔比(以后称作Ca/S)为2。由喷水孔12喷入水，以使脱硫柱出口处的气体温度能达到70℃。液一气比(供水量/气体导管中含二氧化硫的废气之量)为0.04升/标准立方米，水滴的平均直径为30微米，喷水孔12与脱硫柱4的气体入口间距1.5米，喷水孔12，喷水角 A为50°，气体在脱硫柱4内的表面速度为2米/秒。如图2B所示，喷水孔12的喷水角 A是在喷水的垂直横截面内扩展的角度。

在除掉了气体中的水分之后，测定在锅炉1的出口处和集尘装置8的出口处的SO₂浓度。SO₂浓度分别为2000ppm和400ppm。即，废气中的80％SO₂已被除掉。在集尘装置8的下部回收到的脱硫剂粒子中，Ca的利用率为40％。

                   实施例2

参照图3至图5B，装在脱硫柱4内的集管21有喷水孔12，它们的喷水方向与气体的流动方向相反。如图4中详细表示的，水管14的末端安装在喷水孔12的中心部位，而雾化气管15的末端部分安装在水管14的周围。因此，由水管14供应的水被由雾化气管15供应的雾化气雾化，由孔12的末端喷出。另外，在喷水孔12的周围装有涡旋分离气体管18，因此，含有从孔12的末端喷出的细水珠的涡旋容易与孔12分离开。

因为雾化的水是在与废气流动方向相反的方向喷出，所以在喷水孔12附近产生如图5A和5B所示的稳态涡旋17′。因为稳态涡旋17′封闭了喷出的水滴並且与孔12分开，所以产生了高湿度的涡旋列17。在图5A中，水是在和废气流动方向成180°孔角下喷雾，而在图5B中，水以和废气流动方向成135°的孔角喷雾。

这里所说的“孔角”是用以脱硫柱4内废气的流动方向作为标准(此处为垂直向上的方向)或0度而测得的喷水角度。稳态涡旋17′在同一位置上生成，很难与周围混合。因此，从涡旋分离气管18喷出气体(例如空气)以便将这些涡旋17′从喷水孔12的附近分离出去。分离出的涡旋17′被废气夹带着向上流动，从而连续生成新鲜的高湿度的涡旋17。虽然涡旋分离气可以恒速流动，但是间歇地流出这种气体可以达到更大的效果。水以与废气流动相反的方向喷入到高湿度的涡旋17中，因此水流被减速，随后被废气带走。

由于涡旋17的形成，脱硫剂和含SO₂的废气充分混合并进入涡旋17。因为涡旋17中有水滴存在，水滴在其中汽化，所以相对湿度可以达到近100％。从孔12附近分离开的涡旋17只限于和周围的废气混合並且朝废气流动的下游一边流动，同时保持高湿度。因此，涡旋17的内部显示出高的脱硫效能。

在脱硫柱4的出口处高湿度涡旋17与周围的废气混合，于是水浓度增加到某个均匀水平，从而显示出高的总脱硫效能。

因为脱硫柱4的直径制成大于废气导管13的直径，所以在图3所示的放大的连接部分20处流速变慢，形成一个逆流区。因此，流过废气导管13的脱硫剂5的粒子进入此逆流区，以漂浮的方式滞留，从而形成了一个脱硫剂粒子浓度很高的区域。这一区域从废气导管13的出口延伸一段通常等于脱硫柱4直径的距离，利用在此区域内喷水，使高浓度的脱硫剂与高湿度的涡旋17接触，则可以达到更高的脱硫效能。

本装置的脱硫试验在与实施例1相同的条件下进行。

在除去气体中的水分之后，在锅炉1的出口处和集尘装置8的出口处测定SO₂的浓度。SO₂浓度值分别为2000ppm和400ppm。也就是说，废气中80％的SO₂被除掉。从集尘装置下部回收到的脱硫剂粒子之中，Ca利用率为40％。对照例

按照与实施例1相同的条件，用常规的脱硫装置对煤 A进行脱硫试验。在此对照例中所用的脱硫装置与实施例1装置的区别在于，脱硫柱内水集管的喷水孔采用与废气流动相同的方向彼此平行地喷水。

此时，集尘器出口处的SO₂浓度为800ppm，所达到的脱硫率为60％。由集尘装置下部回收到的脱硫剂粒子的Ca利用率为30％。

                   实施例3

在此实施例中，使用与实施例2相似的脱硫装置。与实施例2中一样，在脱硫柱内水以与废气流动方向相交的方向喷雾。在与实施例1的相同条件下对煤 A进行脱硫试验。如图6所示，此实施例与实施例2的不同在于分散板16装在紧靠各喷水孔12的上方以便肯定地形成涡旋17。喷出的水滴被分散板16遮断，绕道而行向下游流动。水滴与分散板16上方的废气激烈混合，与此同时生成了大量的气体涡旋17。

结果是，涡旋17的内部保持高湿度，促进了SO₂与脱硫剂之间的反应。在进行脱硫试验时，集尘装置出口处的SO₂浓度为300ppm，由集尘装置下部回收的脱硫剂粒子的Ca利用率为42.5％。

如上所述，当水和雾化气吹入沿反向流动的废气中时，产生了高湿度区。因此，通过改变各种参数，对于实施例2的装置和对照例中水与废气平行地喷雾的装置进行了各种脱硫试验。所用的参数如下：

喷水孔的喷角 A(见图2B)为10°、20°、30°、50°、70°、120°、140°、160°或180°，水滴的平均直径为10、20、30、50、70、100、140、170或200微米，脱硫柱内气体的表面速度为0.5、1、3、5、7、10或15米/秒。

试验结果示于图7、8和9中。结果发现。当含水流体在以下条件下吹入反流中时，与吹入平行流相比脱硫效能更高。

喷水孔的喷水角 A：20°至90°

喷雾水滴的平均直径：20至140微米

气体在脱硫柱内的表面速度：1至10米/秒

                  实施例4

为了检验示于图5B的喷水孔12相对于气流的合适的安装角度，改变此角度进行脱硫试验。在与实施例2相同的条件下对煤 A进行此装置的脱硫试验。

实验的结果示于图10。当含水流体以40°至180°的喷水孔安装角吹入时，与平行流动相比，其脱硫效能较高。

在集尘装置出口处的SO₂浓度为400ppm，脱硫率达到80％。从集尘装置下部回收的脱硫剂粒子的Ca利用率为40％。

如果液—气比小于0.02升/标准立方米，废气的温度变高，脱硫效能降低，因此这是不实用的。另一方面，如果液—气比大于0.05升/标准立方米，废气温度变得接近饱和温度，气体中的水含量常常接近露点，因此这也是行不通的。据此，液—气比应该在0.02至0.05升/标准立方米之间。

喷水孔的安装位置将参照图3的脱硫柱结构加以说明。如果喷出的水与脱硫柱4的壁面或脱硫柱4内的附属结构相接触，水会使接触部位变湿，使尘粒得以沉积在变湿的部位上。为防止这一现象，在与气体流动相垂直的平面内，湿度必须从柱的中央向柱壁方向减小，柱出口处的气体温度还必须保持高于饱和温度。总之，在脱硫柱中与气体流动相垂直的平面内以及在沿气体流动方向的平面内，喷水孔12都要排列得使柱壁部分的湿度能够尽量低。另外，脱硫柱从孔开始沿气体流动方向的有效长度需要是预定数值。如果喷水孔12装在高部位，脱硫柱的总高度增加，这是不经济的。因此，喷水孔最好是安装得使L/D(离入口的距离/脱硫柱的直径)不超过1(图3)。在废气处理容量不小于每小时几万标准立方米的实际设备中，孔应该设置在废气上游一边离脱硫柱入口5米之内处。

                  实施例5

在示于图11的实施例5中，设置了一组彼此相对的喷水孔12，于是从孔中喷出的射流在脱硫柱4内彼此撞击。在喷水孔12的出口处于废气流动的下游一边产生了稳态涡旋17。由于射流彼此撞击，撞击部位的压力升高，于是射流上下和左右振荡。由于这种振荡，稳态涡旋17从喷水孔12的附近分离出去並向上运动，于是涡旋17继续生成。这就产生了将喷雾的水滴封闭在涡旋17内的效果，象以上实施例一样，脱硫柱4出口处的脱硫效能提高。

在与实施例1相同的条件下用此装置对煤 A进行脱硫试验。

集尘装置出口处的SO₂浓度为400ppm，脱硫率为80％。从集尘装置的下部回收的脱硫剂粒子的Ca利用率为40％。

图12表示以上实施例的试验结果。显然，本发明达到的脱硫效果高于常规方法。

总之，利用在脱硫柱内气体流动的中间位置上形成涡旋，局部地形成了相对湿度较高的区域(涡旋)，通过将脱硫剂混入这些区域，促进了SO₂与脱硫剂之间的反应，从而实现了高脱硫效能。

为了有效地控制供水量和用来分散水的流体的流速，可以在脱硫柱4内或脱硫柱4的出口处安装至少一个温度传感器、湿度传感器和水浓度传感器，这时根据这些传感器发出的信号控制供水量和用来将水分散的液体流速。

                   实施例6

图13图示了将本发明用于某个商品锅炉的实施例。从烧煤或烧量油的锅炉1排出的废气(其中含SOx)在空气加热器3中被冷却到约150℃。此时，在烧煤锅炉的情形里，废气中的水含量约为7％至约10％，在烧重油的锅炉的情形，废气中水含量约为12％至15％。将废气输送到热交换器30中，与自脱硫柱4排放的气体进行热交换，于是废气的温度进一步降低。废气进入脱硫柱4，向脱硫柱4内加入由熟石灰等构成的脱硫剂5和水，于是废气中的SOx被除掉。此时，脱硫效能在很大程度上取决于脱硫柱4内的温度，即，脱硫柱4内的温度与绝热饱和温度之差。本实施例的装置的特点是在脱硫柱4排放的脱硫废气进入集尘装置8之前先用热交换器30加热。在此装置中，脱硫柱4出口处的温度可以降低到刚好在绝热饱和温度之上的水平，以便使上述差别变小，从而可以达到很高的脱硫。

使用能准确控制湿度的装置，改变反应气的温度，检验此温度与绝热饱和温度之差和脱硫率的关系。其结果示于图14。如图14所示，脱硫率与此温差很有关系，显然，当脱硫柱内的温度接近绝热饱和温度时，脱硫率变高。

使用与图13中系统结构相同的试验装置进行一项试验，现在叙述其结果。

在燃烧重油的燃烧室内产生了水分含量约10％的200标准立方米/小时的空气，使用二氧化硫气体钢瓶将SO₂混入热空气中，从而生成与锅炉废气相应的模拟废气，其中SO₂浓度为2000ppm。用冷却器将模拟气的温度保持在150℃，与空气加热器3的出口温度相应。

当把以上条件下的模拟废气送入再生型气体热交换器中时(Jungstorm型空气预热器)，气体热交换器的出口温度降至90℃。然后，将这种模拟废气进一步送入脱硫柱中，向脱硫柱中加入熟石灰和水。熟石灰的加入量应使熟石灰与SO₂气的摩尔比为2。通过监测装在脱硫柱中心部位的温度计，调节供水量使温度能比绝热饱和温度高5℃。在本情形里，该温度为59℃。

在脱硫柱出口处的SO₂浓度为350ppm至360ppm，脱硫率约为83％。

另一方面，从气体热交换器排放出的废气温度约为90℃，比绝热饱和温度约高30℃，在试验之后立即折开集尘装置用肉眼检查其内部。结果未发现冷凝物。对照试验

在以上试验装置中进行对照试验。在这种情形里，不使用气体热交换器，代之以将废气直接送入集尘装置中。此时，在监测温度计的同时，逐渐供水以使脱硫反应物容器出口处的气体温度可以达到绝热饱和温度之上10℃(本情形中为64℃)，这能够防止在集尘装置内实际装置积垢上的结露腐蚀。

脱硫反应容器出口处的SO₂浓度为850ppm，脱硫率不高，为58％。

                   实施例7

在示于图15的本实施例中，将作脱硫剂用的石灰5吹入锅炉1中进行高温脱硫，水9则喷入装在废气烟道13内的脱硫柱4中进行低温脱硫。此时，在烟道13中于空气加热器3和脱硫柱4之间装有一个气体热交换器，在其中进行送入脱硫柱4的废气与从脱硫柱4排出的脱过硫的废气之间的热交换。在此实施例中，脱硫柱4内的反应温度也能够降低，可以达到与实施例6中相似的效果。

在实施例6和7中，因为热交换是在欲引入脱硫柱4中的废气和从脱硫柱4排出的废气之间进行，因此，即使脱硫柱4内的废气温度降低到刚好高于绝热饱和温度之上，也能够防止在集尘装置8中冷凝。因此，即使使用与集尘装置整体连接的脱硫柱4，脱硫柱4的操作也不会因为集尘装置8的腐蚀而停止。另外，因为脱硫效能与相对湿度有关，可以通过降低脱硫柱4的入口温度使达到相同湿度所需的水量减小，並且能提高脱硫效应。

                 实施例8

用示于图16中的装置评价脱硫效能。该装置除掉一部分含有未反应的和反应的脱硫剂及灰分的粒子(被集尘装置8捕集的，以后称作“捕集的粒子”)，其余的经由管线22喷入烟道6中，烟道中废气温度为600℃至900℃，随后粒子与废气中的有害气体(例如SO₂)再次反应。

使用这一装置，进行燃烧煤 B(该煤的硫含量为0.8％)时的脱硫效能试验。用熟石灰作脱硫剂，Ca/S比为1.5。喷入的水量为废气的3％，此时水可以与空气一起用双流体孔喷雾，也可以单独地单流体孔喷雾。这时，脱硫柱4出口处的温度约为70℃。将集尘装置8捕集的粒子的一半(重量)丢弃，其余的用喷雾法经由管线22再次供入烟道6中，烟道中的废气温度为600℃。

在除掉气体中的水分之后，在锅炉1的出口处和集尘装置8的出口处的SO₂浓度分别为640ppm和60ppm。也就是说，脱硫率为91％。

                实施例9

使用与实施例8相同的装置，在与实施例8相同的条件下测定脱硫率。但是，改变捕集的粒子用喷雾法供入的位置。检验烟道6中的废气温度与脱硫率之间的关系。其结果示于图17中。脱硫率随烟道6中废气的温度而变，发现温度从500℃至900℃较好。对于各种煤和脱硫剂进行类似的检验，温度范围500℃至900℃较好，这一点变得更为清楚。

当温度足够高时，例如，当使用熟石灰作脱硫剂时，发生以下反应式表示的脱水反应。

        

在这种情形下，当水汽化时，覆盖在脱硫剂表面上的亚硫酸钙和硫酸钙壳层被破坏，于是脱硫剂5的粒子中的孔的体积增大。结果，脱硫剂与废气中SO₂的接触效率增加(见图18A)。当废气温度低时，以上反应不发生，因此达不到高脱硫率(见图18B)。

另一方面，在高于900℃的温度下，废气中的二氧化碳(CO₂)与脱硫剂(例如熟石灰)反应生成碳酸钙(CaCO₃)，结果使能与SO₂反应的脱硫剂的数量减少，而且脱硫剂5的粒子因高温而烧结，结果孔不能增加。因此，利用将捕集的粒子制成浆体、然后再次送入锅炉1(在气体温度为1000℃至1200℃下)中的常规方法，不能达到高的脱硫率。

                   实施例10

使用与实施例8相同的装置，在与实施例8相同的条件下测定脱硫率。但是，脱硫剂的用量(Ca/S)在1.0至3.0之间变化。其结果示于图19中。即使脱硫量的供应量(Ca/S)为1.0，脱硫率也达到约80％。

                 实施例11

使用与实施例8相同的装置，在与实施例8除煤之外均相同的条件下测定脱硫率。使用从 C到 G的五种煤。对于这些煤，表1列出了硫含量、锅炉1出口处和集尘装置8出口处废气中的SO₂浓度、以及在集尘装置8置的反应过的脱硫剂(亚硫酸钙和硫酸钙)中硫酸钙的比例(以后称为“氧化率”)。对于所有这些煤，均得到了高的脱硫率和高的氧化率。

                                      表1

煤的种类	C	D	E	F	G
						硫含量(％)	0.3	0.5	0.5	2.0	3.1
锅炉出口处SO2(ppm)	230	400	420	1680	2550
						集尘装置出口处SO2(ppm)	25	35	40	155	230
氧化率(％)	92	90	85	88	85

                 实施例12

使用与实施例8相同的装置，在与实施例8相同的条件下测定脱硫率。但是，分别使用CaO、CaCO₃、NaOH和Mg(OH)₂作为脱硫剂，检验它们的脱硫效能。其结果示于表2。

                    表2

脱硫剂	CaO	CaCO3	NaOH	Mg(OH)2
					集尘装置出口处SO2(ppm)	50	120	40	50

对照例2

使用与对照例1中的同样装置，对于从 B到 G的六种煤在与实施例8和11相同的条件下测定脱硫率和氧化率。但是，用喷雾法向烟道6中供入为废气重量3％的水，将50％(重量)的捕集在集尘装置8中的粒子丟弃，其余的经过管道22用喷雾法再次加到脱硫柱4中。结果示于表3中。与本发明的实施例相比，脱硫率和氧化率均变差。

                         表3

煤的种类	B	C	D	E	F	G
							硫含量(％)	0.8	0.3	0.5	0.5	2.0	3.1
锅炉出口处SO2(ppm)	640	230	400	420	1860	2550
							集尘装置出口处SO2(ppm)	330	170	190	220	860	1350
氧化率(％)	25	21	15	22	13	22

对照例3

使用与对照例1相同的常规装置，在与实施例10相同的条件下测定煤B的脱硫率。结果示于图19。与本发明脱硫方法的脱硫率相比，脱硫率总的来说较低，而且二者的差距在脱硫剂用量较低的范围内有变大的趋势。对照例4

使用与对照例1相同的装置，用CaO、CaCO₃、NaOH和Mg(OH)₂作脱硫剂，象实施例12一样地测定脱硫率。结果示于表4。与本发明的脱硫方法相比，脱硫率低，在集尘装置8的出口处的SO₂浓度高。

                    表4

脱硫剂	CaO	CaCO3	NaOH	Mg(OH)a
					集尘器出口处SO2(ppm)	295	410	250	355

              实施例13

在图16所示的装置中，虽然是将干粉形式的捕集粒子通过喷雾法送入到废气温度为600℃的烟道6中，但是也可以将捕集的粒子与水混合成浆，用喷雾法送入烟道6中。如图20所示，一部分捕集的粒子由集尘装置8送入脱硫剂制备装置37中，与来自管线28的水混合成浆体。通过泵29将此浆体送入烟道6中。将浆体喷入烟道6中的这一方法的优点在于，脱硫剂质点表面上的反应产物壳层易于去除，而且脱硫剂粒子不易与废气中的CO₂反应。结果是，可以达到高的除硫效能。

关于将从管10引入的脱硫剂再循环的方法，在将水加到捕集的粒子中之后，把这些粒子再干燥，脱硫反应产物的壳层被破坏，然后将粒子再次送入烟道6中。利用这一方法，由于在干燥过程中脱硫反应产物的壳层破坏，粒子不团聚，结果使脱硫剂5的喷雾性能提高。

                实施例14

在示于图21的实施例中，用空气加热器3将锅炉1的废气冷却。脱硫剂5经由管道10由孔11喷出。脱硫剂5经过烟道13流入脱硫柱4中。在脱硫柱4内，从喷水孔12喷水以冷却废气，以便促进脱硫剂5和废气中的氧化硫反应。从而除去废气中的氧化硫。反应过的脱硫剂被集尘装置8收集並丢弃之。然后从烟囱7排出废气。

在以上的脱硫系统中，正如前面所提到的，流动性差的潮湿粉末沉积在脱硫柱4的下部。因此，必须保持下料斗的温度比废气饱和温度高5℃，以便顺利地排出潮湿的粉末。于是，经过支管23抽取一部分废气，用鼓风机24送到脱硫柱4的下部。在这种情形下，在料斗的下部安置一个环形集管26：将废气由环形集管26沿料斗的角度向上吹入。此时，送入环形集管26中的废气量根据装在料斗下部的温度传感器27控制。即，为了使下料斗的温度能保持比废气饱和温度高5℃，根据传感器27探测的料斗部分的温度用鼓风泵24控制废气的鼓入量。沉积在脱硫柱4下部的脱硫剂5经由排放管25排放。

在装置连续操作100小时之后，粉末可以顺利地自下料斗中排出。在装置停止工作后，检查脱硫柱4的内部，未发现任何象脱硫剂之类的固体。

图22代表一个实施例，其中使用鼓风系统向脱硫柱的下料斗供应废气。

              实施例15

在图23和24所示的一项实施例中，锅炉1的废气流过烟道6，被空气加热器3冷却，经过烟道13进入脱硫柱4。脱硫剂(熟石灰)5经过脱硫剂引入管10从孔11喷雾进入烟道13中，脱硫剂5被夹带着通过烟道13到达脱硫柱4。在脱硫柱4内，从集管21的孔12喷水以降低废气的温度。此时，用热电偶57测量喷雾水滴直接撞击的局部位置55的温度。将热电偶57的信号经过检测器58送入计算装置59中以计算出喷雾水量。也就是说，用供水控制阀60控制水的喷雾量，以便使脱硫柱4出口处的气体温度可以高于检测出的这一温度。

将脱硫柱4排出的废气送入集尘装置8中。在脱硫柱4内，脱硫剂5与有害的酸气(例如SO₂)反应，反应过的脱硫剂与废气中的灰分一起被集尘装置8捕集，丢弃之。废气经烟囱7排放。

使用这种装置进行脱硫试验，试验中燃烧煤 A(废气中SO₂浓度为2000ppm)。用熟石灰作脱硫剂5，熟石灰的供入量为废气中SO₂含量的2倍(摩尔比)，即，“Ca/S”＝2。控制脱硫柱4的出口温度使其比用热电偶57测出的位置55的温度高10℃，根据热电偶发出的信号调节孔12的喷水量。

在除去了气体中的水分之后，锅炉1出口处和集尘装置8出口处的SO₂浓度分别为2000ppm和400ppm，即，废气中的80％SO₂被除掉。

在该装置连续运转100小时之后，检查脱硫柱4的内部，未发现象脱硫剂5之类的任何固体。

                 实施例16

使用与实施例15中同样的装置，在与实施例15相同的条件下测定脱硫率。但是，控制脱硫柱4出口处的气体温度，使其比用热电偶57检测出的位置55的温度高5℃，根据热电偶57的信号调节孔12的喷水量。

在除去了气体中的水分之后，锅炉1出口处和集尘装置8出口处的SO₂浓度分别为2000和200ppm。即，除掉了废气中90％的SO₂。

象实施例15一样，在装置连续运转100小时之后，检查脱硫柱4的内部，未发现象脱硫剂5之类的任何固体。对照例5

使用与对照例1中同样的常规装置，在与实施例15相同的条件下对煤 A进行脱硫试验。

象实施例15一样，在该装置连续运转100小时之后，检查脱硫柱4和集尘装置8的内部，结果发现沉积了约2千克象脱硫剂5之类的固体(约为脱硫剂供入量的1％)。另外，观察到脱硫柱内带孔管的表面被腐蚀。对照例6

使用与对照例1中同样的常规装置，在与实施例16相同的条件下对煤 A进行脱硫试验。

象实施例16一样，在装置连续运转100小时之后，检查脱硫柱4和集尘装置8的内部，结果发现沉积了10千克象脱硫剂5之类的固体(约为脱硫剂供入量的5％)。另外，观察到脱硫柱内带孔管的表面被腐蚀。

热电偶57可以安装在任何位置，只要喷雾的水滴直接撞击在该处，在本发明中，热电偶可以安装在孔的上方。

在常规方法中，为了防止脱硫剂在脱硫柱内壁上沉积，脱硫柱出口温度需高出饱和温度10℃到20℃。但在本发明中，即使出口温度比饱和温度高5℃，装置仍可稳定操作，並且能达到高脱硫率。

                  实施例17

图25表示一个制备脱硫剂的装置的实例。在加热炉中将石灰石加热以形成生石灰。然后，将生石灰和煤灰在混合器中混合。将生石灰和煤灰的混合物由混合器送入水化装置中，在水化装置内向混合物加水，于是生石灰和煤灰彼此反应，生成具有高比表面的脱硫剂。

在图25所示的制造脱硫剂的装置中，利用加热炉使石灰石脱去二氧化碳生成生石灰。可以使用任何类型的炉子作加热炉，只要它们能使石灰石脱除二氧化碳。如果从水化装置中排放出的脱硫剂粒子团聚，可以用粉碎机将它们再次分散。

对于煤 A，在脱硫装置中向烟道13的废气中喷入这样制得的脱硫剂(图1)，试验装置的脱硫效能。石灰石的用量应使“Ca/S”为2。煤灰的加入量为生石灰重量的60％(生石灰∶煤灰＝5∶3)。供水量为生石灰摩尔数量的3.5倍。粒子在水化装置内的平均停留时间为1小时。其它条件与实施例1中相同。

在除去了气体中的水分之后，锅炉1出口处和集尘装置8出口处的SO₂浓度分别为2000ppm和200ppm。即，脱硫率达到90％。

                 实施例18

使用与实施例17相同的装置，在与实施例17相同的条件下试验脱硫率，但是，脱硫率试验是在改变生石灰加入量(Ca/S)下进行。生石灰与煤灰的比例与实施例17相同。结果示于图26。Ca/S越高，脱硫率越高。即使Ca/S＝1.0，脱硫率也超过75％。

                 实施例19

使用实施例17中的同样装置，在与实施例17相同的条件下试验脱硫速度。但是，在欲注入脱硫剂制备装置水化设备中的水里加入硅酸钠。图27表示硅酸钠加入量(用相对于生石灰的重量百分数表示)和脱硫率的关系。硅酸钠的加入量为0％意味着仅加入数量为生石灰的3.5倍(摩尔比)的水。即使硅酸钠的加入量只有0.01％也可觉察到脱硫效能提高的效果。当此数量为10％至20％时，脱硫效能最高。对其它的煤进行试验时发现，从脱硫效能和经济角度考虑，硅酸钠的用量宜为生石灰的5％至20％(重量)。

                 实施例20

使用实施例17中的同样装置，在与实施例17相同的条件下试验脱硫率。但是，不用水而用氢氧化钠水溶液加到脱硫剂制造装置的水化设备中。图28表示氢氧化钠加入量(用相对于煤灰的重量百分数表示)和脱硫率的关系。即使氢氧化钠加入量只为煤灰的0.01％(重量)，也可觉察到提高脱硫效能的效果。当此数量为10％至20％重量时，脱硫效能一般恒定。从经济观点来看，此数量宜为5％至20％重量。

                 实施例21

在实施例17中，虽然在制造脱硫剂时未控制水化设备的工艺温度，但是可以利用控制此工艺温度的方法提高脱硫剂的效能。图29表示了这样一个实例。为控制水化设备内部的温度，将加热气流和冷却水分别供入水化设备中。在与实施例17相同的条件下使用本实施例制得的脱硫剂进行脱硫试验。水化设备内的温度与脱硫率之间的关系示于图30。脱硫剂制造装置的水化设备中的温度最好是在80℃至130℃的范围内。如果温度在此范围之外，脱硫效能降低，

                 实施例22

在实施例17的同样装置中，用五种硫含量不同的煤，在与实施例1相同的条件下进行脱硫试验。结果示于表5中。

                   表5

煤的种类	H	I	J	K	L
						硫含量(％)	0.3	0.3	0.8	1.0	3.0
脱硫率(％)	94	94	90	92	88

                 实施例23

在实施例1的同样装置中，用碳酸镁(MgCO₃)和碳酸镁钙(CaCO₃·MgCO₃)在与实施例相同的条件下进行脱硫试验。结果示于表6中。

                  表6

脱硫剂	MgCO3	CaCO3·MgCO
			脱硫率(％)	86	98

                   实施例24

图31表示脱硫剂制造装置的一个实例。将石灰石在加热炉中加热形成生石灰。将生石灰送入混合器中。在混合器内向生石灰加入硅酸钠水溶液，生石灰与硅酸钠水溶液中的硅酸钠反应，再将它们搅拌预定的一段时间，以生成具有高比表面的脱硫剂。

在示于图31的制造脱硫剂的装置中，利用加热炉使石灰石脱去二氧化碳。可以使用任何型式的炉子作为加热炉，只要它能脱除石灰石的二氧化碳。混合器可以是能搅拌粉末的任何类型的混合器。

用喷雾法将这样制得的脱硫剂加到图1所示的锅炉1的烟道13中的废气里。于是，脱硫剂被用来进行脱硫处理。

使用这种脱硫剂，在图1所示的装置中燃烧煤 M(煤的硫含量：1.9％；灰分：12.4％)。试验脱硫效能。供入加热炉的石灰石(熟石灰)使Ca/S＝1.5。向混合物中加入数量为生石灰重量5％的硅酸钠(水玻璃)。硅酸钠水溶液中的水量为生石灰数量的2.5倍(摩尔比)。在脱硫装置中，水由水管14喷入脱硫柱4中，其数量为废气重量的3％。将集尘装置8捕集的粒子的50％经由管22送回到脱硫柱4中。其余的则丢弃。集尘装置8捕集的粒子中含有的未反应的脱硫剂未算在Ca/S值内。

在除去了气体中的水分之后，锅炉1出口处和集尘装置8出口处的SO₂浓度分别为1540ppm和180ppm。即，除掉了废气中88％的SO₂。

                 实施例25

使用实施例24中的同样装置，在与实施例24相同的条件下测定脱硫率，但是生石灰的供入量(Ca/S)改变。结果示于图332。脱硫率一般比后面提到的对照例高。Ca/S越高，脱硫率越高。即使在Ca/S＝1.0时，脱硫率也高于70％。

                实施例26

使用实施例24中的同样装置，在与实施例24相同的条件下测定脱硫率，但是改变脱硫剂制造装置中的硅酸钠的数量。图33表示硅酸钠数量(用相当于石灰重量的％表示)与脱硫率之间的关系。硅酸钠的数量为0％意味着在混合器中只加入数量为生石灰的2.5倍(摩尔比)的水。即使硅酸钠的数量只有0.01％，仍可觉察到脱硫效能增加的效果。当此数量为10％至20％时，脱硫效能最高。当硅酸钠之量超过50％时，脱硫效能只处在等于或低于不加硅酸钠时所达到的脱硫效能水平。从经济观点考虑，硅酸钠之量最好是1％至20％重量。

虽然脱硫效能随硅酸钠的过量而下降的原因仍不清楚，但是，估计是由于在硅酸钠过量时生石灰与硅酸钠之间反应，使曾经形成的孔又被封闭。图34表示了硅酸钠数量和比表面(用氮气BET法测量)之间的关系。可以看出，随着硅酸钠数量的增加，曾经加的比表面又降低下来。

                实施例27

使用实施例24中的同样装置，在与实施例脱除二氧化碳然后冷却，在将硅酸钠水溶液加到生石灰中时，改变欲加入混合器内的生石灰的温度。图35表示脱硫效能与加入硅酸钠水溶液时生石灰温度的关系。当生石灰温度低于100℃时，脱硫效能会有所降低。硅酸钠水溶液最好是加到温度不低于100℃的生石灰中。

                 实施例28

使用实施例24的同样装置，用5种硫含量不同的煤，在与实施例24相同的条件下进行脱硫试验。结果示于表7。

                    表7

煤的种类	H	I	J	K	L
						硫含量(％)	0.3	0.3	0.8	1.0	3.0
脱硫率(％)	90	91	87	90	84

                 实施例29

在实施例24的相同装置中，用碳酸镁(MgCO₃)和碳酸镁钙(CaCO₃·MgCO₃)在与实施例24相同的条件下进行脱硫试验。结果示于表8。

                   表8

脱硫剂	MgCO3	CaCO3·MgCO3
			脱硫率(％)	82	85

对照例7

使用对照例1中的同样装置，在与实施例24的相同条件下对煤M测定脱硫率。改变Ca/S时得到的脱硫率示于图32。与本发明相比，脱硫率较低。对照例8

按照与实施例7相同的步骤(但是，Ca/S＝1.5)，对示于实施例28中的5种煤测定脱硫率。结果列在表9。与本发明的方法相比，各种煤的脱硫率都降低。

                    表9

煤的种类	H	I	J	K	L
						硫含量(％)	0.3	0.3	0.8	1.0	3.0
脱硫率(％)	32	39	36	30	30

对照例9

使用与对照例1相同的装置，在与实施例28相同的条件下对煤M测定脱硫率。结果示于表10。与本发明的方法相比，脱硫率较低。

                   表10

脱硫剂	MgCO3	CaCO3·MgCO3
			脱硫率(％)	30	32

在以上的实施例17至29中，虽然将石灰石加热除去二氧化碳以形成生石灰，但也可以将熟石灰加热形成生石灰，然后使用这种生石灰。另外，可以使用任何合适的土壤矿物，只要能通过热处理或类似方法由它得到碱土金属的氧化物。

                 实施例30

在此实施例中，将熟石灰和煤灰的混合浆体加热制得脱硫剂。用喷雾法将该浆体加到烟道中的废气里，于是烧煤锅炉的废气被脱硫。

在图36中，用空气加热器3将锅炉1的废气冷却，送入脱硫柱4中。将熟石灰、含有从集尘装置8中回收的脱硫剂粒子的煤灰、水和硅酸钠加到脱硫剂制备装置37中，用搅拌器搅动混合。搅拌器可以是任何类型，只要它能搅拌此混合物。此混合物是具有高比表面的脱硫剂浆体，将它喷入烟道13或脱硫柱4中以便与有害的酸性物质(例如SO₂)反应。此时，可以向烟道13或脱硫柱4中加入以冷却废气，从而提高湿度。一部分已经反应的脱硫剂与废气中的灰分一起被集尘装置8捕集，将一部分输送到脱硫剂制备装置37中。剩余的脱硫剂和灰分则丢弃之。在脱硫剂制备装置37内是熟石灰、煤灰、水和硅酸钠。

使用这种装置，测定烧煤 M时的脱硫效能。熟石灰的加入量应使Ca/S＝1.5。硅酸钠(水玻璃)的加入量为脱硫剂制备装置37中固体粒子重量的5％。喷入脱硫柱4内的水量为废气重量的3％。所制得的脱硫剂用喷雾方式经管22送入烟道13中。在脱硫剂制备装置37内，将脱硫剂浆体的浓度调节到30％重量，加热温度为100℃，柱子的平均停留时间为2小时。在脱硫剂制备装置37内用搅拌器搅动脱硫剂浆体时，切速达到10秒^-1。将集尘装置8捕集的粒子的50％送回到脱硫剂制备装置37中，其余的丢弃。在集尘装置8捕集的粒子中含有的未反应的脱硫剂未计入Ca/S值。

在除去了气体中的水分之后，锅炉1出口处和集尘装置8出口处的SO₂浓度分别为1540ppm和150ppm。即，脱硫率为90％。脱硫剂在脱硫反应之前的比表面为65平方米/克。从熟石灰或煤灰的比表面为每克几平方米至十几平方米这一事实可以看出，本实施例中的熟化处理使比表面增加。

                实施例31

使用与实施例30相同的装置，在与实施例31相同的实验条件下测定脱硫率。但是，脱硫率在改变熟石灰加入量(Ca/S)的情形下测定。结果用图37中的曲线(a)表示。Ca/S越高，脱硫率越高。即使Ca/S＝1.0，脱硫率也不低于75％。图37中的曲线(b)表示了不用硅酸钠。只用煤灰和水在脱硫剂制备装置中混合并加热时所得之值。

使用与实施例30相同的装置，在与实施例30相同的条件下测定脱硫率。但是，调节脱硫剂制备装置37内的容纳量，使粒子的平均停留时间改变。图38中的曲线(a)表示了粒子的平均停留时间和脱硫率之间的关系。如图所示，即使平均停留时间很短，也能达到充分高的脱硫率。图38中的曲线(b)表示了不用硅酸钠、只用煤灰和水在脱硫剂制备装置中混合并加热时所得之值。

               实施例33

使用与实施例30相同的装置，在与实施例30相同的条件下测定脱硫率，但是硅酸钠对固体粒子的相对数量变化。结果示于图39中。即使当硅酸钠的加入量只为固体粒子重量的0.1％时也观察到有影响。在煤 M的情形，如果加入量超过10％重量，脱硫率已不再增加，因此从经济观点看，硅酸钠的加入量最好是从0.1％至10％重量。对于硫含量不同的其它煤作了类似的检验，发现硅酸钠的加入量最好是固体粒子重量的0.1％至30％。

                实施例34

使用与实施例30相同的装置，在与实施例相同的条件下测定脱硫率，但是改变脱硫剂制备装置37中的搅拌器的转速，试验剪切速度和脱硫效能之间的关系。结果示于图40中。利用高剪切速度，浆体中粒子的分散变好，因此脱硫率提高。从脱硫率的角度看来，最好在剪切速度不低于10秒^-1下进行搅动。

                实施例35

在与实施例30相同的装置中，在与实施例30相同的条件下用5种硫含量不同的煤进行脱硫试验。结果示于表11中。

                  表11

煤的种类	H	I	J	K	L
						硫含量(％)	0.3	0.3	0.8	1.0	3.0
脱硫率(％)	94	95	93	92	88

                 实施例36

使用图41所示的装置，对于煤 M测定脱硫效能。在此实施例中，欲加入的硅酸钠在粘度调节槽38内与水混合，然后送入脱硫剂制备装置37中。硅酸钠水溶液的粘度随其浓度变化很大。如果将高粘度的水溶液加到脱硫剂制备装置37中，硅酸钠不易溶解在浆体中。结果使浆体中硅酸钠浓度局部过高，造成熟石灰或生石灰的粒子团聚，因此不能制得高比表面的脱硫剂。为解决这一问题，用水将硅酸钠稀释，使粘度调节槽38中的硅酸钠粘度能降到不超过10帕·秒。已经发现，将这样调节过的硅酸钠加到脱硫剂制备装置37中可以解决上述问题。

图42表示了硅酸钠的粘度(通过改变硅酸钠在粘度调节槽38中的稀释率来调节)与脱硫率(脱硫条件与实施例30的相同)之间的关系。当粘度超过10帕·秒时，脱硫剂的比表面逐渐增加。硅酸钠的粘度最好是不超过10帕·秒。

                 实施例37

使用示于图43的装置，对煤 M测定脱硫效能。在此实施例中，在脱硫剂制备装置37之前装有研磨机39，在煤灰、熟石灰、水和硅酸钠存在下进行湿法研磨。将磨过的浆体由研磨机39送入脱硫剂制备装置37中，在搅拌下加热，从而制得具有高比表面的脱硫剂。熟石灰和煤灰的研磨提高了二者的反应活性，因此可以制得吸收SO₂能力高的脱硫剂。在研磨熟石灰和煤灰时加入硅酸钠，可以提高研磨效率，从而可以制得比表面更大和SO₂吸收能力更高的脱硫剂。在与实施例30相同的条件下对煤 M测定脱硫效能，表12表示了加与不加硅酸钠以及研磨和不研磨时的脱硫效能。即使在相同的条件下，脱硫效能也因加入硅酸钠而提高。

                表12

	无硅酸钠	5％硅酸钠
			未研磨	35％	90％
研磨	58％	96％

如果在研磨机39的机壳外围装有加热套，以便在研磨机39内同时进行研磨和熟化处理，则可以省去脱硫剂制备装置37。

在以上实施例中，虽然是将脱硫剂的浆体喷入烟道13或脱硫柱4中，但也可以将从脱硫剂制备装置37中排放出的浆体干燥成粉末，然后将其喷入烟道13或脱硫柱4中。

                  实施例38

在图44所示的此实施例中，不是将上述实施例30至37的脱硫剂制备装置37中的脱硫剂浆体加热，而是将熟石灰、煤灰、水和硅酸钠在混合器33中混合，然后将该浆体用喷雾法加到锅炉1或烟道13中。利用这种方法，可以在短时间内达到与熟化相同的效果。混合器35只将粒子混合，其尺寸可以比脱硫剂制备装置37小，而且此混合器35可以是管道混合器。图45表示把脱硫剂喷入锅炉1或烟道13中时的温度与脱硫率的关系，该脱硫剂是在与实施例30相同的条件(除加热以外)下制备的。从脱硫率的角度看，温度最好是在300℃至1000℃的范围内。在高于1000℃的温度下，脱硫剂粒子被烧结，而在温度低于300℃下，熟石灰与煤灰之间不发生反应，由于这些原因，认为在以上温度范围之外脱硫率会降低。对照例10

按照与对照例1相同的条件(但是，Ca/S＝1.5)，对示于实施例35的5种煤测定了脱硫率。结果示于表13。与本发明的实施例相比，各个煤的脱硫率都下降。

                                     表13

煤的种类	H	I	J	K	L
						硫含量(％)	0.3	0.3	0.8	1.0	3.0
脱硫率(％)	40	47	44	39	32

在以上的实施例30至38中，虽然是使用熟石灰和煤灰分别作为碱土金属化合物和供硅物质使用，但是也可以用石灰石、亚硫酸钙和硫酸钙作为碱土金属化合物，用煤灰、石英砂、膨润土和高岭土作为供硅物质。当然，可以将上述的两种或多种物质组合使用。另外，虽然用水玻璃(JIS №.1)作为硅酸钠，但是也可以用其它种类的硅酸钠。

在以上实施例1至38中使用熟石灰、生石灰、碳酸镁或碳酸镁钙作为脱硫剂，但是也可以使用碱金属或碱土金属的氧化物。氢氧化物或碳酸盐，例如氢氧化钠和碳酸钠。

由于下面提到的原因，本发明可以得到比常规方法更高的脱硫效能，而且脱硫装置的尺寸可以较小，所用的脱硫剂的数量较少。

(1)因为在脱硫柱内局部形成了高湿度区，脱硫效能提高。

(2)用集尘装置捕集未反应的脱硫剂，然后用喷雾法再次送入500℃至900℃的废气中。结果是，未反应的熟石灰发生脱水作用( )，于是，表面上的亚硫酸钙或硫酸钙的壳层被破坏，脱硫剂和SO₂的接触变好，从而提高了脱硫效能。

(3)将一部分废气或加热空气鼓入脱硫柱的下料斗中。由于这一措施，即使脱硫柱内的相对湿度高，仍可防止脱硫剂在脱硫柱下料斗上的凝结，而且沉积的脱硫剂的湿度降低，从而提高了流动性。结果是，脱硫柱的下料斗不会卡死或堵塞，从而使沉积的脱硫剂能顺利地从脱硫柱中排出，保持高的脱硫效能。

(4)检测了喷雾液滴直接撞击的局部部位的温度，利用这一检测信号控制喷水量，以便将脱硫柱出口处气体温度保持在比水的冷凝点高的水平。采用这些措施，防止了会形成结垢的水的冷凝，而且可以保持脱硫柱内的高相对湿度。结果是，脱硫效能提高，脱硫柱能长期稳定地操作，而且装置的结构紧凑。

(5)将供硅物质与选自碱金属和碱土金属氧化物的至少一种物质混合，然后向此混合物中加水，氧化物水化时产生的水化热使二者彼此反应，与此同时除去了多余的水，从而制得具有高比表面的脱硫剂。因此，可以达到高脱硫效能。

(6)将硅酸钠加到含有供钙物质粒子的脱硫剂中，以便使供钙物质粒子和供硅物质粒子在水中的分散度提高。结果是，二者之间的反应活性提高，可以更经济地(在较低的温度用较短的处理时间)制造具有较高脱硫效能的脱硫剂。另外，即使Ca/S小而且浆体在浆体混合装置中的停留时间长，仍可获得高脱硫率。

(7)以上的硅酸钠、供钙物质和供硅物质在水中的分散度因为加热而进一步提高。另外，供钙物质和供硅物质的分散度由于剪切或搅动装置对浆体混合物的剪切作用和研磨装置对浆体混合物的粉碎作用而进一步提高。

Claims (5)

1.一种用来除去废气中的氧化硫的干型废气脱硫装置，其中包括：

向燃烧装置(1)的炉体和/或废气烟道(13)中加入脱硫剂的装置(5)，该燃烧炉(1)用来燃烧含有硫化合物的矿物燃料，含氧化硫的废气经过烟道(13)流出燃烧炉(1)，所说加入脱硫剂的装置(5)与炉体和/或烟道(13)相连，脱硫剂中含有选自碱金属化合物和碱土金属化合物的一种化合物；

安装在烟道(13)下游并与之相连的一个脱硫柱(4)；

在脱硫柱(4)内安装的带喷水孔(12)的集管(21)，其中喷水孔(12)安装成使得由喷水孔(12)喷出的水与废气发生碰撞从而在脱硫柱(4)内的局部产生废气的涡旋，条件是，当由喷水孔(12)喷出的水不与废气碰撞并产生废气的涡旋时，在紧靠各个喷水孔(12)的上方安装有分散部件(16)。

2.根据权利要求1的干型废气脱硫装置，其中所述的喷水孔(12)具有40°-180°的喷水角A。

3.根据权利要求1的干型废气脱硫装置，其中所述喷水孔(12)距气流上游一边的脱硫柱(4)的入口1-5米。

4.根据权利要求1的装置，其中在脱硫柱(4)内表面相对位置上，各安装一组喷水孔(12)，使得从一组喷水孔喷出的水射流撞击到另一组喷水孔的水射流上。

5.根据权利要求1的装置，其中在脱硫柱(4)与烟道(13)之间还安装有一个热交换器(30)，用于进行欲引入脱硫柱的废气与从脱硫柱排出的已脱硫废气之间的热交换。

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