CN106753682A - 一种沸腾炉脱硫装置及脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种沸腾炉脱硫装置及脱硫方法，包括石灰仓、煤仓、第一皮带秤、第二皮带秤、破碎机、第一卸料装置、第二卸料装置和PLC控制器，沸腾炉上方设有在线检测仪，在线检测仪与PLC控制器的第一输入端相连，PLC控制器的第二输入端与所述第一皮带秤相连，PLC控制器的第三输入端与所述第二皮带秤相连，PLC控制器的第一输出端与第一卸料装置相连，PLC控制器的第二输入端与所述第二卸料装置相连。该沸腾炉脱硫装置及脱硫方法，可以根据最终沸腾炉SO2的排放量，来调整脱硫剂和煤炭的加入比例，从而使其充分反应，提高脱硫剂的脱硫效率，保证最终SO2的排放量符合国家的排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫技术的领域，特别涉及一种沸腾炉脱硫装置及脱硫方法。
背景技术
酸雨是全球关注的大气污染问题，而SO2是形成酸雨的主要物质，对人体健康，对农业及城市建筑设施产生严重的危害。为了加强对SO2的控制，国家发布的《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915–2013)规定重点地区的水泥窑的SO2排放量必须低于100mg/m3。
在现有技术的锅炉中，一般采用炉内燃烧脱硫，其方法是采用燃烧中掺兑脱硫剂(如碳酸钙)或炉内喷钙脱硫等。但是上述方法中的脱硫剂一般无法充分参与反应，直接影响脱硫效率以及脱硫剂的利用率。且由于生产中，不同批次的石灰的含钙量或者煤炭的含硫量均不一致，因此在反应过程中，很难及时调整脱硫剂的加入量，避免锅炉中SO2的排放量超过国家的排放要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种沸腾炉脱硫装置及脱硫方法，本发明提供的沸腾炉脱硫装置及脱硫方法，可以根据最终沸腾炉SO2的排放量，来调整脱硫剂和煤炭的加入比例，从而使其充分反应，提高脱硫剂的脱硫效率，保证最终SO2的排放量符合国家的排放要求。
本发明提供的一种沸腾炉脱硫装置，包括石灰仓、煤仓、第一皮带秤、第二皮带秤、破碎机，石灰仓的上部连接有袋式除尘器，石灰仓的下端设有第一卸料装置，第一皮带秤设于石灰仓的下方，煤仓的下端设有第二卸料装置，第二皮带秤设于煤仓的下方，第一皮带秤和所述第二皮带秤分别与破碎机连通，破碎机与沸腾炉炉膛连通，还包括PLC控制器，炉膛上方设有在线检测仪，在线检测仪与PLC控制器的第一输入端相连，PLC控制器的第二输入端与所述第一皮带秤相连，PLC控制器的第三输入端与所述第二皮带秤相连，PLC控制器的第一输出端与第一卸料装置相连，PLC控制器的第二输入端与所述第二卸料装置相连。
石灰仓上方的袋式除尘器可以防止加入石灰粉时，粉尘泄露到空气中，造成污染的情况。本方案种的在线监测设备可以通过联网，进入国家环保局的监控网络中，以便于环保局对废气进行监控和治理。
在一些实施方式中，第一卸料装置为风隔轮，第二卸料装置为振动给料机。风隔轮可以通过调节其转速来调整石灰的加入量，且风隔轮能起到隔绝空气的作用，避免空气进入石灰仓，空气中的二氧化碳与石灰反应生成碳酸钙，使得石灰中的有效成分降低，从而其脱硫性能降低。振动给料机，可以调节其振动频率来调整煤炭的加入量，且可以将煤块进行初次破碎，再与石灰进行混合破碎。
在一些实施方式中，破碎机与炉膛通过提升机相连通。使用提升机可以将低处的石灰和煤粉的混合物料加入到高处沸腾炉的入料口。
在一些实施方式中，一种沸腾炉脱硫装置的脱硫方法，包括以下步骤：
A、给料：石灰粉末和煤分别通过第一皮带秤和第二皮带秤称重后，按初始配比投入破碎机；
B、破碎：石灰粉末和煤粉混合后在破碎机中进一步混合粉碎，使得混合粉末的粒径在75-150微米；
C、反应：石灰粉末和煤粉的混合粉末加入沸腾炉炉膛，使其燃烧；
D、检测：在线检测仪检测炉膛上方排放的烟气中SO2的含量；
E、反馈：检测到SO2的含量的数据反馈至PLC控制器；
F、调整：PLC控制器根据SO2的含量的数据，通过配比控制程序的运算，输出第一卸料装置或者第二卸料装置调整石灰粉末或者煤的加入量。
PLC控制原理如下：PLC控制器还包括I/O模块和配比运算程序，其中一个I/O模块上设有若干I/O通道，I/O的第一输入通道与SO2在线监测器相连，I/O的第二输入通道与第一皮带秤相连，I/O的第三输入通道与第一皮带秤相连，I/O的第一输出通道与第一卸料装置相连，I/O的第二输出通道与第二卸料装置相连。
操作员在PCL控制器中将国家要求的SO2排放量作为设定值SP，本装置启动时，石灰与煤以初始的Ca/S，进行混合破碎、燃烧，然后在线检测设备采集燃烧后烟气中SO2的含量，此时，PCL控制器通过I/O第一输入通道采集SO2的排放量的信号PV，当排放量PV大于设定值SP时，配比运算程序会提高Ca/S数值，此时，I/O第一输出通道发出的信号使得第一卸料装置加大石灰的投放量，I/O第二输出通道发出的信号使得第二卸料装置减小煤炭的投放量，然后第一皮带秤和第二皮带秤分别将石灰和煤炭的加入量通过I/O第二输入通道和I/O第三输入通道传输到PLC控制器，以达到新Ca/S数值。此时，再将通过在线监测装置采集SO2的排放量PV传输到PLC控制器，根据在线SO2的排放量，运算是否设置新的Ca/S，直到采集到的SO2的排放量PV小于设定值SP，即国家排放要求。
在一些实施方式中，石灰粉末的粒径75-150微米。理论上石灰的粒径越小，其脱硫效果越好，但是成本也越高。实践证明，粒径75-150微米的石灰的脱硫效果好，粒径再小，其脱硫性能提升的幅度小，但是成本增加很多。
在一些实施方式中，石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:100-1:50。实验证明，石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:100-1:50时，其脱硫性能最佳。
附图说明
图1为本发明一实施方式中一种沸腾炉脱硫装置及脱硫方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。
一种沸腾炉脱硫装置，包括石灰仓、煤仓、第一皮带秤、第二皮带秤、破碎机，石灰仓的上部连接有袋式除尘器，石灰仓的下端设有第一卸料装置，第一皮带秤设于石灰仓的下方，煤仓的下端设有第二卸料装置，第二皮带秤设于煤仓的下方，第一皮带秤和所述第二皮带秤分别与破碎机连通，破碎机与沸腾炉炉膛连通，炉膛上方设有在线检测仪，还包括PLC控制器，PLC控制器包括I/O模块和配比运算程序，其中一个I/O模块上设有若干I/O通道，I/O的第一输入通道与SO2在线监测器相连，I/O的第二输入通道与第一皮带秤相连，I/O的第三输入通道与第一皮带秤相连，I/O的第一输出通道与第一卸料装置相连，I/O的第二输出通道与第二卸料装置相连。
如此设计，石灰仓上方的袋式除尘器可以防止加入石灰粉时，粉尘泄露到空气中，造成污染的情况，使用后，泄露到空气中的粉尘小于30mg/m3。
为了防止石灰仓中的石灰与空气中的二氧化碳反应，第一卸料装置设为风隔轮。为了对加入的煤块进行预破碎，第二卸料装置为振动给料机。
为了将低处的石灰和煤粉的混合物料加入到高处沸腾炉的入料口，破碎机与炉膛通过提升机相连通。
基于沸腾炉脱硫装置的脱硫方法，包括以下步骤：
A、给料：石灰粉末和煤分别通过第一皮带秤和第二皮带秤称重后，按初始配比投入破碎机；
B、破碎：石灰粉末和煤粉混合后在破碎机中进一步混合粉碎，使得混合粉末的粒径在75-150微米；
C、反应：石灰粉末和煤粉的混合粉末加入沸腾炉炉膛，使其燃烧；
D、检测：在线检测仪检测炉膛上方排放的烟气中SO2的含量；
E、反馈：检测到SO2的含量的数据反馈至PLC控制器；
F、调整：PLC控制器根据SO2的含量的数据，通过配比控制程序的运算，输出第一卸料装置或者第二卸料装置调整石灰粉末或者煤的加入量。
PLC控制原理如下：
操作员在PCL控制器中将设定值SP设为100mg/m3，本装置启动时，石灰与煤以初始的Ca/S，进行混合破碎、燃烧，然后在线检测设备采集燃烧后烟气中SO2的含量，此时，PCL控制器通过I/O第一输入通道采集SO2的排放量的信号PV，当排放量PV大于设定值100mg/m3时，配比运算程序会提高Ca/S数值，此时，I/O第一输出通道发出的信号使得第一卸料装置加大石灰的投放量，I/O第二输出通道发出的信号使得第二卸料装置减小煤炭的投放量，然后第一皮带秤和第二皮带秤分别将石灰和煤炭的加入量通过I/O第二输入通道和I/O第三输入通道传输到PLC控制器，以达到新Ca/S数值。此时，再将通过在线监测装置采集SO2的排放量PV传输到PLC控制器，根据在线SO2的排放量，运算是否设置新的Ca/S，直到采集到的SO2的排放量PV小于设定值100mg/m3。
为了使得和煤粉混合后脱硫效果好，石灰粉末的粒径75-150微米。
为了使得和煤粉混合后脱硫性能最佳，石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:100-1:50。
实施案例1：石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:100，其中石灰粉末的粒径75微米，在线检测设备初次采集燃烧后烟气中SO2的含量为80.2mg/m3。
实施案例2：石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:50，其中石灰粉末的粒径150微米，在线检测设备初次采集燃烧后烟气中SO2的含量85.5/m3。
实施案例3：石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:75，其中石灰粉末的粒径100微米，在线检测设备初次采集燃烧后烟气中SO2的含量92.5/m3。
对比案例1：石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:200，其中石灰粉末的粒径100微米，在线检测设备初次采集燃烧后烟气中SO2的含量200/m3。
对比案例2：石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:75，其中石灰粉末的粒径200微米，在线检测设备初次采集燃烧后烟气中SO2的含量235/m3。
| 案例 | Ca/S | 石灰粒径 | 初次SO2含量 | 平均 |
| 实施案例1 | 1:100 | 75微米 | 80.2mg/m3 | 符合国家要求 |
| 实施案例2 | 1:50 | 150微米 | 85.5/m3 | 符合国家要求 |
| 实施案例3 | 1:75 | 100微米 | 92.5/m3 | 符合国家要求 |
| 对比案例1 | 1:200 | 100微米 | 200/m3 | 不符合国家要求 |
| 对比案例2 | 1:75 | 200微米 | 235/m3 | 不符合国家要求 |
当石灰粒径越小，成本越高，Ca/S比越高，成本亦越高，不符合工业生产的需求。
本发明提供的实施方案中的的沸腾炉脱硫装置及脱硫方法，可以根据最终沸腾炉SO2的排放量，来调整脱硫剂石灰和煤炭的加入比例，从而使其充分反应，提高脱硫剂的脱硫效率，保证最终SO2的排放量符合国家的排放要求。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种沸腾炉脱硫装置，包括石灰仓、煤仓、第一皮带秤、第二皮带秤、破碎机，所述石灰仓的上部连接有袋式除尘器，所述石灰仓的下端设有第一卸料装置，所述第一皮带秤设于石灰仓的下方，所述煤仓的下端设有第二卸料装置，所述第二皮带秤设于煤仓的下方，所述第一皮带秤和所述第二皮带秤分别与破碎机连通，所述破碎机与沸腾炉炉膛连通，其特征在于，还包括PLC控制器，所述炉膛上方设有在线检测仪，所述在线检测仪与所述PLC控制器的第一输入端相连，所述PLC控制器的第二输入端与所述第一皮带秤相连，所述PLC控制器的第三输入端与所述第二皮带秤相连，所述PLC控制器的第一输出端与所述第一卸料装置相连，所述PLC控制器的第二输入端与所述第二卸料装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种沸腾炉脱硫装置，其特征在于，所述第一卸料装置为风隔轮，所述第二卸料装置为振动给料机。
3.根据权利要求1所述的一种沸腾炉脱硫装置，其特征在于，所述破碎机与所述炉膛通过提升机相连通。
4.基于权利要求1的一种沸腾炉脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、给料：石灰粉末和煤分别通过第一皮带秤和第二皮带秤称重后，按初始配比投入破碎机；
B、破碎：石灰粉末和煤粉混合后在破碎机中进一步混合粉碎，使得混合粉末的粒径在75-150微米；
C、反应：石灰粉末和煤粉的混合粉末加入沸腾炉炉膛，使其燃烧；
D、检测：在线检测仪检测炉膛上方排放的烟气中SO2的含量；
E、反馈：检测到SO2的含量的数据反馈至PLC控制器；
F、调整：PLC控制器根据SO2的含量的数据，通过配比控制程序的运算，输出第一卸料装置或者第二卸料装置调整石灰粉末或者煤的加入量。
5.根据权利要求4所述的一种沸腾炉脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，所述石灰粉末的粒径75-150微米。
6.根据权利要求4所述的一种沸腾炉脱硫装置的脱硫方法，所述石灰粉末和煤的初始配比为石灰中的钙元素和煤中的硫元素的摩尔比例为1:100-1:50。
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|---|---|---|---|---|
| CN203573145U (zh) * | 2013-10-25 | 2014-04-30 | 万斌 | 一种输煤脱硫控制系统 |
| CN204730187U (zh) * | 2015-07-05 | 2015-10-28 | 天津蓝巢电力检修有限公司 | 一种高效节约型流化床锅炉 |
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