CN104736224B - 烟气处理设备和烟气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种与传统设备相比更优的能够显著减少操作成本且同时将移除SO3的效率保持在特定水平或更高水平的烟气处理设备和烟气处理方法。一种用于移除燃烧烟气中含有的硫分的烟气处理设备包括：将处理剂(102)供给到燃烧烟气(100)流动通过的烟道(11)中的处理剂供给装置(2)；冷却已经供给有处理剂(102)的燃烧烟气(100)并冷凝燃烧烟气(100)中的SO3成分的温度降低装置(3)；设置在烟道(11)中的电集尘设备(4)，其中所述烟道(11)在烟气流动方向上布置在温度降低装置(3)的下游；基于石灰‑石膏方法的脱硫设备(5)，脱硫设备沿烟气的流动方向设置在电集尘设备(4)的下游；和将尘粒的通过电集尘设备(4)回收的部分(101)供给到烟道(11)中的循环管路(6)，以用于将所述部分作为处理剂循环使用，其中烟道(11)沿烟气流动方向设置在温度降低装置(3)的上游侧。

Description

烟气处理设备和烟气处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于移除燃烧烟气中含有的硫磺的烟气处理设备和烟气处理方法。
背景技术
化石燃料，例如重油、煤炭和类似燃料，包括硫磺，并且在这种化石燃料在锅炉或类似设备中燃烧时，硫分在熔炉中被氧化且大多数硫分被氧化成二氧化硫(SO2)气体，并且一些二氧化硫气体进一步被氧化而转换成三氧化硫(SO3)气体。当SO3气体在烟排放系统中被冷却时，冷却的SO3气体变成硫酸(SO3)雾。SO3雾由冷凝的硫酸组成，并且如果煤炭用作燃料，则SO3雾由于SO3雾被“喷洒”到大量煤灰上而不会造成侵蚀；另一方面，如果使用包含低灰含量的燃料，例如油，则SO3雾经常会因为上面将被喷洒SO3雾的灰的含量低而导致侵蚀。具体地，如果使用包括很高硫含量的燃料，例如重油，则产生大量SO3，并且因此由于在诸如安装在烟排放系统中的烟道和集尘设备等装置中出现的SO3造成的侵蚀已经变成严重的问题。
SO3雾由以气相沉淀的微细颗粒组成，且即使安装烟气脱硫设备也难以收集，并且大多数SO3雾可能仍然没有被收集，通过气体脱硫设备从烟囱作为紫色烟被释放。因此，已经公知的是设置用于发电设备的传统的烟气处理设备，在该传统的烟气处理设备中烟气包括低的灰含量且产生的SO3的量大(即，S的转换率高)，其中碳酸钙(CaCO3)通过喷射在脱氮设备下游的一个位置处被供给，用于吸附SO3，并且因此SO3被分离并作为石膏被移除，以防止可能由于SO3而对设备造成侵蚀(专利文献1)。
另外，已经知道一种传统设备，其中烟气的温度下降到使烟气中的SO3变成SO3烟雾的温度，SO3烟雾被吸附到已经被充电的带电固体微粒，例如碳酸钙，从而SO3被分离并被移除(专利文献2)。图3是显示这种传统设备的示意图。
在图中所示的设备中，碳酸钙通过碳酸钙供给装置22被注入到燃烧烟气中，燃烧烟气通过温度降低装置3被冷却，从而SO3被冷凝并被碳酸钙吸附。在脱硫设备5中，还没有与SO3起反应的剩余的碳酸钙用作用于石灰-石膏法的材料，并且SO2被分离为石膏。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2001-145818A
专利文献2：JP 2007-245074A
发明内容
技术问题
然而，图3所示的设备具有的问题在于：由于必须供给大量碳酸钙以便增加SO3与碳酸钙之间的接触概率，操作费用由于碳酸钙消耗的增加而很高。此外，由于使用大量碳酸钙，还会发生其它问题，钙含量与硫含量的比率过高，并且因此脱硫设备5产生的石膏的纯度会降低。另外，还可能会出现另一个问题，使得由于使用过大量的碳酸钙，烟气脱硫设备的出口处的粉尘浓度的水平会很高。
本发明考虑到上述问题而被提出，并且本发明的一个目的是提供一种烟气处理设备和一种烟气处理方法，所述设备和方法与传统设备相比能够进一步显著地减少操作成本，且同时将移除SO3的效率保持在特定水平或该特定水平之上。
解决问题的技术方案
为了获得上述目的，根据本发明的一个方面，一种用于移除燃烧烟气中包含的硫分的烟气处理设备包括：处理剂供给装置，所述处理剂供给装置用于将处理剂供给到烟道中，燃烧烟气流动通过所述烟道；温度降低装置，所述温度降低装置用于冷却已经供给有处理剂的燃烧烟气，以冷凝燃烧烟气中的SO3成分；电集尘设备，所述电集尘设备在烟气的流动方向上设置在布置在温度降低装置的下游侧的烟道中；脱硫设备，所述脱硫设备基于石灰-石膏方法，所述脱硫设备在烟气的流动方向上设置在电集尘设备的下游侧；和循环装置，所述循环装置用于将尘粒的通过电集尘设备回收的部分供给到在烟气的流动方向上布置在温度降低装置的上游侧的烟道中，以用于将尘粒的所述部分作为处理剂循环使用。
根据本发明的另一个方面，一种用于移除燃烧烟气中含有的硫分的烟气处理方法包括以下步骤：将处理剂供给到烟道中，燃烧烟气流动通过所述烟道；通过使用温度降低装置冷却已经被供给处理剂的燃烧烟气；通过使用电集尘设备从冷却的燃烧烟气中移除灰尘；和通过使用基于石灰-石膏方法的脱硫设备处理灰尘已经被移除的燃烧烟气，在所述方法中，尘粒的通过电集尘设备回收的部分被供给到布置在温度降低装置的上游侧的烟道中，以用于将尘粒的所述部分作为处理剂循环使用。
本发明的有益效果
本发明可以提供一种能够显著地减少操作成本且同时将移除SO3的效率保持在特定水平或比该特定水平高的烟气处理设备和烟气处理方法。
附图说明
图1是显示本发明的烟气处理设备的整个结构的一个实施例的系统图；
图2是显示根据本发明的烟气处理设备的整个结构的另一个实施例的系统图；
图3是显示根据现有技术的烟气处理设备的系统图；
图4是显示尘粒中的SO3的浓度的视图；以及
图5是显示移除SO3使用的碳酸钙的另外供给比率(＝另外供给量/初始供给量)的视图。
具体实施方式
本发明提供一种用于移除燃烧烟气中包含的硫分的烟气处理设备，所述烟气处理设备包括：处理剂供给装置，所述处理剂供给装置用于将处理剂供给到烟道中，其中燃烧烟气流动通过所述烟道；温度降低装置，所述温度降低装置用于冷却已经供给有处理剂以冷凝燃烧烟气中的SO3成分的燃烧烟气；电集尘设备，所述电集尘设备在烟气的流动方向上设置在布置在温度降低装置的下游侧的烟道中；脱硫设备，所述脱硫设备基于石灰-石膏过程，所述脱硫设备在烟气的流动方向上设置在电集尘设备的下游侧；和循环装置，所述循环装置用于将通过电集尘设备回收的一部分尘粒供给到在烟气的流动方向上布置在温度降低装置的上游侧的烟道中，以用于将供给的尘粒作为处理剂循环使用。
在一个实施例中，本发明的烟气处理设备优选地还包括控制装置，所述控制装置用于控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量和要另外供给的处理剂的量，以便在时间(t)满足以下公式(I)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K1(t)
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (I)
其中，D(t)表示通过电集尘设备回收的尘粒中的要处理的尘粒的量，Z(t)表示通过电集尘设备回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前供给的处理剂的量，Y表示要从燃烧烟气移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要通过循环装置循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的处理剂的量，并且K1(t)表示要处理的尘粒的校正量。
在本发明的烟气处理设备的一个实施例中，优选的是，用于处理的粉末从由碳酸钙、活性炭、灰和石膏组成的组中选出。
在另一个实施例中，本发明的烟气处理设备优选地还包括再使用装置，所述再使用装置用于将通过电集尘设备回收的尘粒的另一部分供给到脱硫设备。
在一个实施例中，本发明的烟气处理设备优选地还包括控制装置，所述控制装置用于控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量、要另外供给的处理剂的量、要在脱硫设备中重新使用的尘粒的量和要另外供给到脱硫设备的脱硫剂的量，以便在时间(t)满足以下公式(II)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
R(SO2)(t)＝F
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)-R(SO2)(t)
X(SO2)(t)＝R(SO2)(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (II)
其中，D(t)表示要在通过电集尘设备回收之后处理的尘粒的量，Z(t)表示已经通过电集尘设备回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前供给的处理剂的量，Y表示要从燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要通过循环装置循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外地供给的处理剂的量，K(t)表示要处理的尘粒的校正量，R(SO2)(t)表示要在脱硫设备中重新使用的尘粒的量，F表示脱硫设备中所需的量，以及X(SO2)(t)表示要另外供给到脱硫设备的脱硫剂的量。
在本发明的烟气处理设备的一个实施例中，用于处理的粉末优选地为碳酸钙或活性炭。
另一方面，本发明提供一种用于移除燃烧烟气中含有的硫分的烟气处理方法，包括以下步骤：将处理剂供给到烟道中，其中燃烧烟气流动通过所述烟道；通过使用温度降低装置冷却已经被供给处理剂的燃烧烟气；通过使用电集尘设备从冷却的燃烧烟气中移除灰尘；和在灰尘已经被移除之后通过使用基于石灰-石膏方法的脱硫设备处理燃烧烟气，在所述方法中，通过电集尘设备回收的尘粒中的一些尘粒被供给到布置在温度降低装置的上游侧的烟道中，以用于将尘粒的所述部分作为处理剂循环使用。
在本发明的烟气处理方法的一个实施例中，优选的是控制要处理的尘粒的量、要循环和使用的尘粒的量和要另外供给的处理剂的量，以便在时间(t)满足以下公式(I)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K1(t)
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (I)
其中，D(t)表示回收的尘粒中要处理的尘粒的量，Z(t)表示通过电集尘设备回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前供给的处理剂的量，Y表示要从燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的处理剂的量，并且K1(t)表示要处理的尘粒的校正量。
在本发明的烟气处理方法的一个实施例中，用于处理的粉末优选地选自由碳酸钙、活性炭、灰和石膏组成的组。
在另一个实施例中，本发明的烟气处理方法优选地还包括将回收的尘粒中的另一部分供给到脱硫设备中，以在脱硫过程中重新使用所述另一部分。
在本发明的烟气处理方法的一个实施例中，优选的是控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量、要另外供给的处理剂的量、要在脱硫设备中重新使用的尘粒的量和要另外供给到脱硫设备的脱硫剂的量，以便在时间(t)时满足以下公式(II)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
R(SO2)(t)＝F
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)-R(SO2)(t)
X(SO2)(t)＝R(SO2)(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (II)
其中，D(t)表示在除尘步骤之后要处理的尘粒的量，Z(t)表示回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前要供给的处理剂的量，Y表示要从燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的处理剂的量，K(t)表示要处理的尘粒的校正量，R(SO2)(t)表示要重新使用的尘粒的量，F表示脱硫设备中所需的量，以及X(SO2)(t)表示要另外供给到脱硫设备的脱硫剂的量。
在本发明的烟气处理方法的一个实施例中，用于处理的粉末优选地为碳酸钙或活性炭。
本发明的烟气处理设备和烟气处理方法将在下面更详细地说明。本发明不限于以下实施例。
图1显示本发明的烟气处理设备的一个实施例。图1中所示的烟气处理设备包括作为其主要部件的处理剂供给装置2、温度降低装置3、电集尘设备4、脱硫设备5和循环管路6。温度降低装置3、电集尘设备4和脱硫设备5依此顺序经由烟道布置。
该实施例的烟气处理设备包括温度降低装置3，所述温度降低装置在烟气的流动方向上经由烟道11布置在锅炉1的下游侧。处理剂供给装置2连接到烟道11，所述烟道连接锅炉1和温度降低装置3。电集尘设备4设置在沿烟气的流动方向布置在温度降低装置3的下游侧的烟道11中。尘粒输送管路12连接到电集尘设备4，并且尘粒输送管路12从作为起始点的分配装置9分支到循环管路6中，所述循环管路连接到连接锅炉1和温度降低装置3的烟道11，并且尘粒输送管路12还分支到废料管路14中，所述废料管路为用于处理剩余尘粒的管路。经由烟道11连接的脱硫设备5在烟气的流动方向上布置在电集尘设备4的下游侧。碳酸钙供给装置8经由管道连接到脱硫设备5。经由烟道连接的烟囱13在烟气的流动方向上布置在脱硫设备5的下游侧。
锅炉1在烟气的流动方向上布置在烟气处理设备的上游侧，燃烧化石燃料，例如重油和煤炭，并排出烟气。适当的是：锅炉1使用具有高硫量和低灰含量并产生大量SO3的燃料，例如重油。例如，诸如煤炭的整体煤气化联合循环(IGCC)锅炉等锅炉是适当的。在布置在锅炉1与烟气处理设备之间的烟道11中，可以安装诸如脱氮设备、电集尘设备和热量回收设备等设备。
处理剂供给装置2是用于将处理剂102供给到烟道11中的装置，其中燃烧烟气100流动通过所述烟道。处理剂供给装置2连接到烟道11，所述烟道连接锅炉1和温度降低装置3。处理剂供给装置2的示例包括由用于储存处理剂102的罐或料斗、连接处理剂罐或料斗和烟道11的管道、以及用于经由管道将处理剂102从处理剂罐或料斗运送的装置和类似装置构成的装置。用于运送处理剂102的装置的示例包括作为气流运送装置的鼓风机或空气压缩机和类似装置。用于通过料浆运送装置运送处理剂102的装置的示例包括由搅动罐和料浆泵构成的装置，其中处理剂的颗粒在所述搅动罐中混合到液体中以将该液体转换成料浆，所述料浆泵为用于压力供给搅动罐中制造的料浆的泵。适当的是，用于将处理剂102喷射到烟道11中的燃烧烟气中的装置，例如具有多个喷嘴的喷射栅格，例如设置在管道的出口处。将从处理剂供给装置2供给的处理剂的量优选地由如下所述的控制装置7控制。
处理剂102优选地为选自由碳酸钙、活性炭、灰和石膏组成的组的固体颗粒。处理剂具有吸附烟道中的燃烧烟气中含有的SO3雾的作用。除了吸附SO3雾的作用之外，活性炭具有结合到有机物(例如，用于检测诸如腐殖酸等有机碳的总量(TOC)的部件)、重金属(例如，Hg)、HCl和H2S的作用，从而能够从燃烧烟气中移除这些物质。处理剂优选地作为粉末或料浆被供给到烟道11中。如果处理剂作为料浆被供给，则优选的是使用由于来自燃烧烟气的热量而立即蒸发的液体作为构成料浆的液体，以便获得将SO3吸附在处理剂的颗粒的表面上的高水平作用，并且通常使用的水，例如工业用水，例如可以用作如上所述的液体。
温度降低装置3是用于冷却已经被供给处理剂102的燃烧烟气100并冷凝燃烧烟气中的SO3成分的装置。温度降低装置3通过烟道11在烟气的流动方向上设置在锅炉1的下游侧。温度降低装置3将烟气的温度优选地减小到90-150℃。温度降低装置3不限于特定的装置，而是可以使用能够将烟气温度降低到冷凝SO3成分的程度的任何装置，温度降低装置3的示例包括热量回收装置，例如气体-气体加热器(GGH)、被构造成将冷却介质喷射到烟气中的冷却喷射装置和类似装置。
电集尘设备4是用于从已经被温度降低装置3冷却的烟气中移除灰尘的装置。在电集尘设备4中，已经与燃烧烟气100接触的处理剂作为尘粒101被回收。电集尘设备4设置在沿烟气的流动方向布置在温度降低装置3的下游侧的烟道11中。用于输送回收的尘粒的尘粒输送管路12连接在电集尘设备4的排出口处。尘粒输送管路12从作为起始点的分配装置9分支成循环管路6和废料管路14，所述循环管路连接到烟道11，所述烟道连接锅炉1和温度降低装置3，所述废料管路为用于处理剩余尘粒的管路。例如，分配装置9包括例如用于容纳已经输送至其中的尘粒的料斗、从所述料斗分支成循环管路6和废料管路14的两个阀、以及被构造成将烟尘输送到管路中的输送器或鼓风机的组合。被构造成测量从电集尘设备4运送的尘粒101的流量的流量计和被构造成测量尘粒101中SO3的浓度的SO3浓度测量装置在尘粒的流动方向上在分配装置9的上游侧连接到尘粒输送管路12。流量计和SO3浓度测量装置测量的测量值输出到控制装置7。
循环管路6是用于将尘粒作为粉末或料浆供给到烟道11中的管路。循环管路6优选地包括被构造成通过气流运送尘粒的气流运送装置，例如鼓风机或空气压缩机、或者料浆运送装置，所述料浆运送装置包括搅动罐和料浆泵的组合，尘粒在所述搅动罐中被混合成液体以将该液体转换成料浆，所述料浆泵用于压力供给搅动罐中产生的料浆。优选的是，用于将尘粒喷射到燃烧烟气中的装置，例如具有多个喷嘴的喷射栅格等，设置在循环管路6在烟道11处的出口处。
脱硫设备5是用于根据石灰-石膏方法移除燃烧烟气中的SO2成分的装置。脱硫设备5经由电集尘设备4和烟道11在烟气的流动方向上设置在电集尘设备4的下游侧。已知的设备可以用作脱硫设备5，例如可以使用包括吸收柱的设备，在所述吸收柱中，燃烧烟气中的硫分被含有作为其主要成分的碳酸钙的吸收溶液所吸收。用于供给用于制备吸收溶液的碳酸钙103的碳酸钙供给装置8经由管道连接到脱硫设备5。例如，碳酸钙供给装置8包括用于储存碳酸钙的料斗。脱硫设备5可以连接到诸如带式过滤器等设备，所述带式过滤器被构造成从排出口输送脱硫设备5的吸收柱中产生的石膏料浆以用于其脱水和回收。
烟囱13经由烟道11在烟气的流动方向上布置在脱硫设备5的下游侧，并且被构造成将烟气排出到烟气处理设备的外部。
控制装置7被构造成根据来自尘粒的流量计和SO3浓度测量装置的测量值输出控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量以及要另外供给的处理剂的量。例如，控制装置7通过控制废料料斗的开口度以及通过调节鼓风机的输出来控制要处理的尘粒的量。例如，要循环和使用的尘粒的量由输送器和料斗的开口度的组合控制来控制。例如，要另外供给的处理剂的量根据料斗的开口度来控制。
控制装置7可以优选地执行对以下量的控制：
D(t)：要处理的尘粒的量；R(SO3)(t)：要循环和使用的尘粒的量；和X(SO3)(t)：要另外供给的处理剂的量，以便在时间(t)满足以下公式(I)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K1(t)
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (I)
其中，时间(t)表示已经开始尘粒循环之后的自由选择的时间。
在公式(I)中，D(t)表示通过电集尘设备4回收的尘粒中的要处理的尘粒的量。Z(t)表示每单位时间已经由电集尘设备4回收的尘粒的总量(单位：吨/小时)，并且尘粒的总量根据已经通过用于测量尘粒101的流量的流量计测量的测量值来计算，其中所述流量计沿尘粒的流动方向布置在设置在尘粒输送管路12中的分配装置9的上游侧。X0表示开始尘粒循环之前要供给的处理剂的量(单位：吨/小时)，并且该量对应于在尘粒不循环的情况下处理烟气时移除燃烧烟气中的SO3成分直到SO3成分的水平减少到0ppm为止所需的处理剂的量。X0的值可以被确定为燃烧烟气中带走的SO3的质量值的大约10-30倍的值。Y表示要从燃烧烟气中移除的SO3的量(单位：吨/小时)，并且该量可以通过SO3浓度测量装置测量，所述SO3浓度测量装置测量尘粒101中的SO3的浓度并在尘粒的流动方向上设置在布置在尘粒输送管路12中的分配装置9的上游侧。R(SO3)(t)表示要通过循环管路6循环以重新使用的尘粒的量(单位：吨/小时)，X(SO3)(t)表示要另外供给的处理剂的量(单位：吨/小时)，并且这些量可以根据公式(I)来确定。应该记住，由于出现SO3与CaCO3之间的反应以及SO3被CaCO3的吸收，不会始终保持方程式Z(t)＝X0+Y。
K1(t)表示要处理的尘粒的校正量，并且该量被调节成使得处理剂的纯度不会由于尘粒的反复循环而降低。K1(t)可以为自由选择的值，并且可以是恒定或者可变的。优选的是，质量平衡计算先执行以确定K1(t)，并且在尘粒的循环达到稳定状态之后，K1(t)可以优选地被确定为具有用于保持处理剂成分的高的有效浓度的值，即用于保持可用于移除SO3的处理剂的高水平浓度的值。考虑到随时间的变化，可以通过由公式(I)进行计算来进行质量平衡计算。例如，为了将SO3成分的移除效率保持在60％或更高，相对于电集尘设备4回收的物质的整体，优选的是处理剂成分的有效浓度在尘粒的循环达到稳定状态时以质量计为60％或更高，更优选地以质量计为70％或更高，或者优选的是电集尘设备4回收的SO3的浓度在尘粒的循环达到稳定状态时为以质量计为40％或更少，并且更优选地以质量计为30％。基于质量平衡计算，K1(t)优选地可以具有2.5或更大的值，并且可以更优选地具有在3.5-4.0范围内的值。通过将K1(t)的值控制在上述范围内，可以执行控制，从而保持尘粒的稳定状态，其中尘粒中的SO3的浓度被限制到特定水平或更少，并且可防止由于尘粒的循环使用可能造成的SO3的移除率的降低。
图4是显示通过对要处理的尘粒的校正量K1(t)设置各个值而获得的尘粒中的SO3浓度的计算值的曲线图。尘粒中的SO3的浓度可以被认为是与尘粒中的低质量碳酸钙的比率相同。对于碳酸钙用作处理剂的情况获得所述计算值。对于K1(t)的值，使用为1、1.50、2、3或10的值，或者在循环开始时设置为2的值，以及从开始循环过去6个小时时设置为3.5的值。对于其它状态，该计算在以下条件下执行：X0(初始的供给量)＝150吨/小时且Y(要移除的SO3的量)＝10吨/小时。应该记住，在该计算中，由于SO3与水分之间的反应出现的质量变化不用考虑。从图4的曲线图可以理解，尘粒中的低质量碳酸钙的比率例如通过给循环开始时要处理的尘粒的校正量设置低的值(例如，K1(t)＝2)以及在循环开始后过去特定时间(例如，6个小时)之后将该值增加到高值(例如，K1(t)＝3.5)可以被减小到30％或更小(以质量计)。
图5显示另外供给以用于移除SO3的碳酸钙的比率，所述SO3由处理剂供给装置2供给。图5中所示的曲线图是通过在与图4所示的情况下所使用的条件相同的条件下进行计算而产生的。
接下来，将说明使用本实施例的烟气处理设备的烟气处理方法的一个实施例。该实施例的烟气处理方法包括以下步骤：将处理剂102供给到烟道11中，燃烧烟气100流动通过所述烟道；通过使用温度降低装置3冷却已经被供给处理剂102的燃烧烟气100；通过使用电集尘设备4从冷却的燃烧烟气中移除灰尘；和在已经移除灰尘之后通过使用基于石灰-石膏方法的脱硫设备5处理燃烧烟气，并且在所述烟气处理方法中，尘粒101的通过电集尘设备4回收的部分被供给到设置在温度降低装置的上游侧的烟道11中，以用于将尘粒101的所述部分作为处理剂循环使用。
在将处理剂102供给到燃烧烟气100流动通过的烟道11中的步骤中，处理剂102通过处理剂供给装置2被供给到烟道11中，所述烟道在烟气的流动方向上布置在锅炉1的下游侧和温度降低装置3的上游侧。处理剂102可以作为粉末或者料浆被供给到烟道11中。要供给的处理剂102的量由控制装置7控制。处理剂102优选地被喷射到烟道11中的燃烧烟气中且均匀地分散在所述燃烧烟气中。
在冷却燃烧烟气100的步骤中，燃烧烟气100由温度冷却装置3冷却，以冷凝燃烧烟气中的SO3成分。烟气100优选地被冷却到具有在90-150℃范围内的温度。当燃烧烟气100被冷却时，几乎所有的SO3成分冷凝并变成SO3雾。SO3雾被燃烧烟气中的处理剂吸附，并且与处理剂一起由烟气流运载到电集尘设备4。
在通过使用电集尘设备4从燃烧烟气中移除灰尘的步骤中，SO3成分已经从燃烧烟气被吸附至其上的处理剂通过使用电集尘设备4被分离和作为尘粒被回收。通过执行该步骤，SO3雾基本上完全被从燃烧烟气移除，并且在移除灰尘之后在燃烧烟气中基本上没有SO3残存。回收的尘粒被输送到尘粒输送管路12，尘粒的一部分通过分配装置9被输送到循环管路6中，而尘粒的其它部分经由废料管路14被处理。要输送到循环管路6的尘粒的量和要处理的尘粒的量由控制装置7控制。
在通过使用脱硫设备5进行处理的步骤中，燃烧烟气在灰尘已经从其中被移除之后通过基于石灰-石膏方法的脱硫设备5脱硫。碳酸钙通过碳酸钙供给装置8供给到脱硫设备5，以用于制备石灰-石膏方法中使用的吸收溶液。要供给的碳酸钙103的量可以根据入口处的SO2的浓度、所需的脱硫比和所需的石膏纯度来确定。通过执行通过脱硫设备5进行处理的所述步骤，燃烧烟气中的硫分，主要为SO2成分，被吸附到吸收溶液中以生成石膏。石膏料浆在吸收溶液中沉淀，并且例如沉淀的石膏料浆通过带式过滤器或类似装置被脱水，并且作为石膏被回收。如果活性炭用作处理剂，则吸收溶液中的Hg被活性炭吸附，从而被从燃烧烟气中移除。已经从脱硫设备5排出的燃烧烟气从烟囱13排出。
根据第一实施例的烟气处理设备和烟气处理方法，用于燃烧烟气的处理剂可以以循环方式使用，从而能够减小要供给的处理剂的量，并因此可以减少操作成本。另外，通过控制要循环和使用的处理剂的比率，处理剂的有效成分的浓度可以保持在特定水平或者更高，并且可以防止由于处理剂的循环使用而可能出现的移除的SO3比率的降低。在本实施例中，燃烧烟气通过电集尘设备4经历除尘，处理剂不会在没有被处理的情况下流入脱硫设备5，因此石膏中的钙含量不会变得过量。因此，将不会存在要生产的石膏的纯度降低或者烟尘浓度在脱硫设备的出口处高的问题。
图2显示本发明的烟气处理设备的第二实施例。图2中显示的烟气处理设备包括作为主要部件的处理剂供给装置2、温度降低装置3、电集尘设备4、脱硫设备5、循环管路6和供给管路10。温度降低装置3、电集尘设备4和脱硫设备5经过烟道以此顺序布置。本实施例的烟气处理设备的特征在于：尘粒的通过电集尘设备4回收的部分被供给到在烟气的流动方向上布置在温度降低装置3的上游的烟道11中，以使尘粒的一部分作为处理剂循环和使用，并且另外，该实施例的特征在于，尘粒101的另外的部分被供给到脱硫设备5。设置有与图1中的部件相同的附图标记的部件具有与图1所示的部件相似的结构和作用。
该实施例的烟气处理设备还包括供给管路10，所述供给管路设置在尘粒输送管路12处并从作为起始点的分配装置9分支，并且连接到脱硫设备5。分配装置9例如包括以下部件的组合：料斗，所述料斗用于容纳已经输送到该料斗的尘粒101；三个阀，所述三个阀分支到循环管路6、废料管路14和供给管路10；和输送器或鼓风机，所述输送器或鼓风机被构造成将烟尘输送到管路中。供给管路10将已经通过电集尘设备4回收的尘粒101中的、与尘粒的要输送到循环管路6的那部分不同的尘粒的另一部分供给到脱硫设备5，以重新使用尘粒的另一部分以用于制备吸收溶液。要经由供给管路10供给到脱硫设备5的尘粒的量由控制装置7来决定。
在本实施例中，处理剂102为碳酸钙或活性炭。如果使用活性炭，则不仅SO3成分，而且还有有机物(用于检测TOC的成分，例如腐殖酸)、重金属(例如，Hg)、HCl和H2S可以被吸附并从燃烧烟气中移除。
在本实施例的烟气处理设备中，被构造成测量从脱硫设备5中流出的燃烧烟气中的SO2的浓度的SO2浓度测量装置设置在烟道11中，所述烟道连接脱硫设备5和烟囱13。通过SO2浓度测量装置测量的测量值输出到控制装置7。
控制装置7根据来自流量计、SO3浓度测量装置和SO2浓度测量装置的测量值输出控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量、要另外供给的处理剂的量、要在脱硫设备中重新使用的尘粒的量和要另外供给到脱硫设备的脱硫剂的量。例如，控制装置7通过控制废料料斗的开口度以及通过调节鼓风机的输出来控制要处理的尘粒的量。例如，要循环以重新使用的尘粒的量由输送器和料斗的开口度的组合控制来控制。例如，要另外供给的处理剂的量根据料斗的开口度来控制。例如，将要在脱硫设备中重新使用的尘粒的量通过输送器和料斗的开口度的组合控制来控制。例如，要另外供给到脱硫设备的脱硫剂的量根据料斗的开口度来控制。
控制装置7可以优选地执行要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量和要另外供给的脱硫剂的量的控制，以便在时间(t)满足以下公式(II)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
R(SO2)(t)＝F
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)-R(SO2)(t)
X(SO2)(t)＝R(SO2)(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (II)
在公式(II)中，D(t)表示通过电集尘设备4回收的尘粒中的要处理的尘粒的量。Z(t)表示每单位时间已经由电集尘设备4回收的尘粒的总量(单位：吨/小时)，并且该量根据通过用于测量尘粒101的流量的流量计测量的测量值来计算，其中所述流量计在尘粒的流动方向上设置在布置在尘粒输送管路12中的分配装置9的上游侧。X0表示开始循环之前要供给的处理剂的量(单位：吨/小时)，并且该量对应于在尘粒不循环的情况下处理烟气时移除燃烧烟气中的SO3成分直到SO3成分的水平减少到0ppm的程度所需的处理剂的量。X0的值可以被确定为烟气中带走的SO3的质量值的大约10-30倍的值。Y表示要从燃烧烟气中移除的SO3的量(单位：吨/小时)，并且该量可以通过SO3浓度测量装置测量，所述SO3浓度测量装置测量尘粒101中的SO3的浓度并在尘粒的流动方向上设置在布置在尘粒输送管路12中的分配装置9的上游。F表示脱硫设备5中所需的碳酸钙的量，并且该量可以根据入口处的SO2的浓度、所需脱硫率、石膏的所需纯度和类似参数来计算。R(SO3)(t)表示要通过循环管路6循环以重新使用的尘粒的量(单位：吨/小时)，X(SO3)(t)表示要另外供给的处理剂的量(单位：吨/小时)，R(SO2)(t)表示要在脱硫设备5中重新使用的尘粒的量(单位：吨/小时)，以及X(SO2)(t)表示要另外供给到脱硫设备5的碳酸钙的量(单位：吨/小时)，并且这些量可以根据公式(II)来确定。应该记住，由于出现SO3与CaCO3之间的反应以及SO3被CaCO3的吸附，不会始终保持方程式Z(t)＝X0+Y。
K2(t)表示要处理的尘粒的校正量，并且该量被调节成使得处理剂的纯度不会由于尘粒的反复循环而降低。K2(t)可以是恒定或可变的。K2(t)可以具有自由选择的值，并且优选的是预先执行质量平衡计算以确定K2(t)，并且K2(t)可以优选地被确定具有用于在尘粒的循环达到稳定状态之后保持处理剂成分的高的有效浓度的值，即，优选的是确定K2(t)使得K2(t)可以具有用于保持移除SO3可用的处理剂的高水平浓度的值，优选地高达电集尘设备4回收的尘粒中的60％(以质量计)或更大、更优选地高达70％(以质量计)或更大。质量平衡计算可以通过公式(II)的持续时间执行的计算来进行。
接下来，将说明使用该实施例的烟气处理设备的烟气处理方法的一个实施例。根据该实施例的烟气处理方法不同于第一实施例之处在于：还包括将通过电集尘设备4回收的尘粒的另一部分供给到脱硫设备5中以重新使用的步骤。
在将通过电集尘设备4回收的尘粒的另一部分供给到脱硫设备5中以重新使用的步骤中，与已经输送到循环管路6的尘粒的通过电集尘设备4回收的那部分不同的、由电集尘设备4回收的尘粒的另一部分通过分配装置9被输送到供给管路10并供给到脱硫设备5中以用于制备吸收溶液。要供给到脱硫设备5中的尘粒的量由控制装置7控制。从脱硫设备5流出的燃烧烟气中的SO2的浓度可以通过使用SO2浓度测量装置来测量，所述SO2浓度测量装置连接到连接脱硫设备5和烟囱13的烟道11。
该实施例的烟气处理设备和使用所述设备的烟气处理方法可以通过减少要供给的处理剂的量实现减少操作成本的效果并同时将SO3的移除比率保持在特定水平或更高，并且还可以获得将进入脱硫设备5中的硫含量控制在适当的范围内的效果，从而可以将脱硫设备5产生的石膏的纯度稳定地保持在高水平。
附图标记列表
1 锅炉
2 处理剂供给装置
3 温度降低装置
4 电集尘设备
5 脱硫设备
6 循环管路
7 控制装置
8 碳酸钙供给装置
9 分配装置
10 供给管路
11 烟道
12 尘粒输送管路
13 烟囱
14 废料管路
22 碳酸钙供给装置
100 燃烧烟气
101 尘粒
102 处理剂
103 碳酸钙

Claims (8)

1.一种烟气处理设备，所述烟气处理设备用于移除燃烧烟气中含有的硫分，所述烟气处理设备包括：
处理剂供给装置，所述处理剂供给装置用于将处理剂供给到所述燃烧烟气流动通过的烟道中；
温度降低装置，所述温度降低装置用于冷却已经被供给有所述处理剂的所述燃烧烟气，以冷凝所述燃烧烟气中的SO3成分；
电集尘设备，所述电集尘设备设置在沿烟气的流动方向布置在所述温度降低装置的下游侧的烟道中；
脱硫设备，所述脱硫设备基于石灰-石膏方法，所述脱硫设备在所述烟气的流动方向上设置在所述电集尘设备的下游；
循环装置，所述循环装置用于将尘粒的通过所述电集尘设备回收的部分供给到在所述烟气的流动方向上布置在所述温度降低装置的上游的烟道中，以用于将所述尘粒的所述部分作为所述处理剂循环使用；和
控制装置，所述控制装置用于控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量和要另外供给的处理剂的量，以便在时间(t)时满足以下公式(I)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K1(t)
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (I)
其中，D(t)表示通过所述电集尘设备回收的尘粒中的要处理的尘粒的量，Z(t)表示通过所述电集尘设备回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前要供给的处理剂的量，Y表示要从所述燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要通过所述循环装置循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的所述处理剂的量，并且K1(t)表示要处理的尘粒的校正量。
2.根据权利要求1所述的烟气处理设备，其中，所述处理剂选自由碳酸钙、活性炭、灰和石膏组成的组。
3.一种烟气处理设备，所述烟气处理设备用于移除燃烧烟气中含有的硫分，所述烟气处理设备包括：
处理剂供给装置，所述处理剂供给装置用于将处理剂供给到所述燃烧烟气流动通过的烟道中；
温度降低装置，所述温度降低装置用于冷却已经被供给有所述处理剂的所述燃烧烟气，以冷凝所述燃烧烟气中的SO3成分；
电集尘设备，所述电集尘设备设置在沿烟气的流动方向布置在所述温度降低装置的下游侧的烟道中；
脱硫设备，所述脱硫设备基于石灰-石膏方法，所述脱硫设备在所述烟气的流动方向上设置在所述电集尘设备的下游；
循环装置，所述循环装置用于将尘粒的通过所述电集尘设备回收的部分供给到在所述烟气的流动方向上布置在所述温度降低装置的上游的烟道中，以用于将所述尘粒的所述部分作为所述处理剂循环使用；和
再使用装置，所述再使用装置用于将所述尘粒的通过所述电集尘设备回收的另一部分供给到所述脱硫设备；
所述烟气处理设备还包括控制装置，所述控制装置用于控制要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量、要另外供给的处理剂的量、要在所述脱硫设备中重新使用的尘粒的量和要另外供给到所述脱硫设备的脱硫剂的量，以便在时间(t)时满足以下公式(II)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
R(SO2)(t)＝F
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)-R(SO2)(t)
X(SO2)(t)＝R(SO2)(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (II)
其中，D(t)表示要在通过所述电集尘设备回收尘粒之后处理的尘粒的量，Z(t)表示已经通过所述电集尘设备回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前供给的处理剂的量，Y表示要从所述燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要通过所述循环装置循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的处理剂的量，K(t)表示要处理的尘粒的校正量，R(SO2)(t)表示要在所述脱硫设备中重新使用的尘粒的量，F表示所述脱硫设备中所需的量，以及X(SO2)(t)表示要另外供给到所述脱硫设备的脱硫剂的量。
4.根据权利要求3所述的烟气处理设备，其中，所述处理剂为碳酸钙或活性炭。
5.一种烟气处理方法，所述烟气处理方法用于移除燃烧烟气中含有的硫分，所述方法包括以下步骤：
将处理剂供给到所述燃烧烟气流动通过的烟道中；
通过使用温度降低装置冷却已经被供给有所述处理剂的所述燃烧烟气；
通过使用电集尘设备从冷却的所述燃烧烟气中移除尘粒；和
通过使用基于石灰-石膏方法的脱硫设备处理已经被移除尘粒的所述燃烧烟气，
其中，所述尘粒的通过所述电集尘设备回收的部分被供给到布置在所述温度降低装置的上游侧的烟道中，以用于使尘粒的所述部分作为所述处理剂循环使用；
要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量和要另外供给的所述处理剂的量被控制成在时间(t)时满足以下公式(I)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K1(t)
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (I)
其中，D(t)表示回收的尘粒中的要处理的尘粒的量，Z(t)表示已经通过所述电集尘设备回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前供给的所述处理剂的量，Y表示要从所述燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的所述处理剂的量，并且K1(t)表示要处理的尘粒的校正量。
6.根据权利要求5所述的烟气处理方法，其中，所述处理剂选自由碳酸钙、活性炭、灰和石膏组成的组。
7.一种烟气处理方法，所述烟气处理方法用于移除燃烧烟气中含有的硫分，所述方法包括以下步骤：
将处理剂供给到所述燃烧烟气流动通过的烟道中；
通过使用温度降低装置冷却已经被供给有所述处理剂的所述燃烧烟气；
通过使用电集尘设备从冷却的所述燃烧烟气中移除尘粒；和
通过使用基于石灰-石膏方法的脱硫设备处理已经被移除尘粒的所述燃烧烟气，
其中，所述尘粒的通过所述电集尘设备回收的部分被供给到布置在所述温度降低装置的上游侧的烟道中，以用于使尘粒的所述部分作为所述处理剂循环使用，并且通过将回收的尘粒的另一部分供给到所述脱硫设备中来重新使用所述回收的尘粒的所述另一部分，
其中，要处理的尘粒的量、要循环以重新使用的尘粒的量、要另外供给的所述处理剂的量、要在所述脱硫设备中重新使用的尘粒的量和要另外供给到所述脱硫设备的脱硫剂的量被控制成在时间(t)时满足以下公式(II)：
D(t)＝Z(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
R(SO2)(t)＝F
R(SO3)(t)＝Z(t)-D(t)-R(SO2)(t)
X(SO2)(t)＝R(SO2)(t)×Y/(X0+Y)×K2(t)
X(SO3)(t)＝X0-R(SO3)(t) (II)
其中，D(t)表示在所述移除灰尘步骤之后要处理的尘粒的量，Z(t)表示回收的尘粒的总量，X0表示在开始循环之前要供给的所述处理剂的量，Y表示要从所述燃烧烟气中移除的SO3的量，R(SO3)(t)表示要循环以重新使用的尘粒的量，X(SO3)(t)表示要另外供给的所述处理剂的量，K(t)表示要处理的尘粒的校正量，R(SO2)(t)表示要重新使用的尘粒的量，F表示所述脱硫设备中所需的量，以及X(SO2)(t)表示要另外供给到所述脱硫设备的脱硫剂的量。
8.根据权利要求7所述的烟气处理方法，其中，所述处理剂为碳酸钙或活性炭。
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