CN109351173B - 循环流化床脱硫系统及其脱硫循环灰的在线活化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环流化床脱硫系统及其脱硫循环灰的在线活化设备，其中，脱硫循环灰的在线活化设备包括壳体以及设于壳体内的搅拌装置、研磨装置和选粉机；壳体设有进灰口、进液口和出粉口，进灰口与除尘器连通、用于向搅拌装置内加入循环灰，进液口用于向搅拌装置内加入表面改性剂；循环灰和表面改性剂通过搅拌装置混合以及研磨装置研磨后，经由选粉机筛选，粒径达到目标要求的循环灰由出粉口排出，进入脱硫塔。该脱硫循环灰的在线活化设备可有效提高循环流化床的脱硫效率、增加循环灰的利用率。

Description

循环流化床脱硫系统及其脱硫循环灰的在线活化设备

技术领域

本发明涉及工业烟气净化技术领域，具体涉及一种循环流化床脱硫系统及其脱硫循环灰的在线活化设备。

背景技术

现代工业对煤炭的使用，造成了大量含硫废气的产生，在未经处理的情况下直排到大气中，其中的主要硫污染物为SO₂，在大气的稀释下其浓度虽然有所降低，但是在大气化学作用下SO₂可转化成SO₃，遇水汽结合形成硫酸，随雨水降至地面，形成酸雨，对地表动植物具有较大危害。

循环流化床干法脱硫技术具有工艺流程简单、耗水量小、占地面积小、系统可靠以及一次性投入费用低等优点。此外，脱硫过程为干式反应，无脱硫废水产生，是目前较为成熟的烟气脱硫技术之一。传统循环流化床脱硫系统主要包括脱硫塔、除尘器、空气斜槽等部分。通常锅炉烟气经脱硫塔后进入除尘器，接着通过烟囱外排到大气中。而脱硫吸收剂在吸收塔中与烟气反应脱除SO₂，然后由除尘器收集到灰斗中，一部分经空气斜槽返回脱硫塔继续进行脱硫反应，另一部分则进入灰库。

在循环脱硫的过程中，虽然循环灰中含有大量未反应的有效成分，但由于粉体团聚以及副产物对吸收剂活性表面的包裹，在新鲜表面反应达到饱和后，含硫成分很难进入吸收剂内部，难以发挥作用。因此，造成循环灰的利用率低下，在实际应用中为达到排放标准，不得不提高钙硫比，增加吸收剂的耗量。

因此，如何提高循环流化床的脱硫效率、增加循环灰的利用率，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环流化床脱硫系统及其脱硫循环灰的在线活化设备，可有效提高循环流化床的脱硫效率、增加循环灰的利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种脱硫循环灰的在线活化设备，其包括壳体以及设于所述壳体内的搅拌装置、研磨装置和选粉机；所述壳体设有进灰口、进液口和出粉口，所述进灰口与除尘器连通、用于向所述搅拌装置内加入循环灰，所述进液口用于向所述搅拌装置内加入表面改性剂；所述循环灰和所述表面改性剂通过所述搅拌装置混合以及所述研磨装置研磨后，经由所述选粉机筛选，粒径达到目标要求的所述循环灰由所述出粉口排出，进入脱硫塔。

搅拌装置用于对其内部的循环灰和表面改性剂进行混合搅拌，使得循环灰和表面改性剂充分混合均匀；混合均匀后的循环灰进入研磨装置内研磨，使得在脱硫反应过程中由于受副产物的包裹作用及发生团聚的粉体散开以形成粒径较小的颗粒，即获得更多新鲜活性表面的活性循环灰，最后，循环灰将经过选粉机筛选，使得粒径达到目标要求的循环灰由出粉口排出至脱硫塔(即出粉口与脱硫塔连通)重新进行脱硫反应，可有效提高脱硫效率、增加循环灰的利用率，避免造成脱硫吸收剂的浪费。

在搅拌的过程中，加入表面改性剂，可改善循环灰的表面特性，增加分散性、流动性，解决团聚等问题，混合后的循环灰通过研磨作用，可破坏反应副产物对大颗粒脱硫吸收剂的包裹状态，使内部含有未经脱硫反应的脱硫吸收剂的团聚大颗粒被打散以形成较小的颗粒，获得更多新鲜活性表面，提高比表面积，增加循环灰反应活性。

另外，通过选粉机将粒径达到目标值的颗粒通过出粉口排出至脱硫塔，以重新进行脱硫反应，从而保证重新进入脱硫塔内的循环灰能够进行有效的脱硫反应，保证烟气的脱硫效果。经过搅拌和研磨并筛选出符合要求的循环灰以参加循环脱硫反应，不符合要求的循环灰作为副产物排出，可减少副产物中未反应完全的成分，进而减少副产物中的杂质的含量，提高副产物资源化利用的可行性。因此，本发明对循环流化床脱硫工艺效率的提高和运行成本的降低具有显著意义，可进一步促进循环流化床脱硫技术的升级和推广。

可选地，所述搅拌装置包括搅拌桶、搅拌电机和搅拌桨，所述进灰口和所述进液口分别与所述搅拌桶连通，所述搅拌桶的内壁沿其轴向设有阻料槽，所述搅拌电机能够驱动所述搅拌桨以对所述循环灰和所述表面改性剂进行搅拌混合，且混合后的所述循环灰能够在上述搅拌桨和所述阻料槽的作用下溢出并落入所述研磨装置。

可选地，所述搅拌桶的转动方向与所述搅拌桨的转动方向相反，且所述阻料槽朝向所述搅拌桶的转动方向的一侧的侧壁为阻料壁，远离所述阻料壁的一侧由槽口向所述阻料壁的底端平滑过渡。可选地，所述搅拌装置设有与所述进液口连通设置的雾化喷嘴。

可选地，所述研磨装置包括磨盘和磨辊，所述磨盘位于搅拌桶的下方，所述磨盘和所述搅拌桶之间还设有导料盘。

可选地，还包括驱动电机，所述驱动电机用于同步驱动所述磨盘和所述搅拌桶转动。

可选地，所述选粉机为旋风式选粉机且设于所述壳体的上部，所述出粉口设于所述壳体的顶部并与所述旋风式选粉机的粉体出口连通，所述壳体还设有进风口，所述进风口设于所述研磨装置的下侧；由所述进风口进入所述壳体内的气流能够带动研磨后的循环灰向上至所述选粉机。

可选地，所述壳体还包括与所述选粉机的粉渣出口连通的排渣口，用于将粒径未达到所述目标要求的所述循环灰排出。

另外，本发明还提供了一种循环流化床脱硫系统，其包括脱硫塔、除尘器、排烟风机、烟囱、灰仓和如上所述的脱硫循环灰的在线活化设备；锅炉烟气依次经过所述脱硫塔和所述除尘器，并在所述排烟风机的作用下从所述烟囱排出；所述除尘器用于收集所述烟气中的粉尘，且所述除尘器分别与所述灰仓及所述在线活化设备连通。

具有如上所述的在线活化设备的循环流化床脱硫系统，其技术效果与上述在线活化设备的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

可选地，所述在线活化设备的选粉机为旋风式选粉机且所述在线活化设备的壳体设有进风口时，所述循环流化床脱硫系统还包括循环风机，所述循环风机用于将经过所述除尘器除尘后的净烟气通入所述进风口。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的循环流化床脱硫系统的结构示意图；

图2是图1中脱硫循环灰的在线活化设备的结构示意图；

图3是图2中搅拌桶的径向截面图。

附图1-3中，附图标记说明如下：

1-脱硫塔；2-除尘器；3-在线活化设备，31-壳体，311-进灰口，312-进液口，313-出粉口，314-进风口，315-排渣口，321-搅拌桶，322-搅拌电机，323-搅拌桨，324-阻料槽，331-磨盘，332-磨辊，34-选粉机；35-雾化喷嘴，36-导料盘，37-驱动电机；4-排烟风机；5-烟囱；6-灰仓；7-循环风机；8-表面改性剂仓；9-脱硫吸收剂仓；10-锅炉烟气。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-3，图1是本发明实施例所提供的循环流化床脱硫系统的结构示意图；图2是图1中脱硫循环灰的在线活化设备的结构示意图；图3是图2中搅拌桶的径向截面图。

本发明实施例提供了一种循环流化床脱硫系统及其脱硫循环灰的在线活化设备3，其中，如图1所示，流化床脱硫系统包括脱硫塔1、除尘器2、排烟风机4、烟囱5灰仓6和上述脱硫循环灰的在线活化设备3，锅炉烟气10依次经过脱硫塔1脱硫，然后经过除尘器2以去除烟气中的粉尘，进而获得干净的烟气，最后干净的烟气在排烟风机4的动力作用下从烟囱5排至大气中。脱硫吸收剂在脱硫塔1中与烟气反应以脱除烟气中的SO₂，然后被除尘器2收集，也就是说，除尘器2收集了烟气中的粉尘以及脱硫吸收剂，该除尘器2与灰仓6和在线活化设备3连通，其收集的一部分粉尘作为副产物排至灰仓6，另一部分粉尘作为循环灰通入在线活化设备3进行活化处理，经过活化处理后的循环灰再次输入脱硫塔1内进行循环脱硫反应。

具体的，如图2所示，脱硫循环灰的在线活化设备3包括壳体31以及设于壳体31内的搅拌装置、研磨装置和选粉机34。其中，箭头方向表示循环灰的流动方向。壳体31设有进灰口311、进液口312和出粉口313，进灰口311与除尘器2连通，用于向搅拌装置内加入循环灰，进液口312用于向搅拌装置内加入表面改性剂；搅拌装置用于对其内部的循环灰和表面改性剂进行混合搅拌，使得循环灰和表面改性剂充分混合均匀；混合均匀后的循环灰进入研磨装置内研磨，使得在脱硫反应过程中由于受副产物的包裹作用及发生团聚的粉体散开以形成粒径较小的颗粒，即获得更多新鲜活性表面的活性循环灰，最后，循环灰将经过选粉机34筛选，使得粒径达到目标要求的循环灰由出粉口313排出至脱硫塔1(即出粉口313与脱硫塔1连通)重新进行脱硫反应，可有效提高脱硫效率、增加循环灰的利用率，避免造成脱硫吸收剂的浪费。

在搅拌的过程中，加入表面改性剂，可改善循环灰的表面特性，增加分散性、流动性，解决团聚等问题，混合后的循环灰通过研磨作用，可破坏反应副产物对大颗粒脱硫吸收剂的包裹状态，使内部含有未经脱硫反应的脱硫吸收剂的团聚大颗粒被打散以形成较小的颗粒，获得更多新鲜活性表面，提高比表面积，增加循环灰反应活性。

另外，通过选粉机34将粒径达到目标值的颗粒通过出粉口313排出至脱硫塔1，以重新进行脱硫反应，从而保证重新进入脱硫塔1内的循环灰能够进行有效的脱硫反应，保证烟气的脱硫效果。经过搅拌和研磨并筛选出符合要求的循环灰以参加循环脱硫反应，不符合要求的循环灰作为副产物排出，可减少副产物中未反应完全的成分，进而减少副产物中的杂质的含量，提高副产物资源化利用的可行性。因此，本发明对循环流化床脱硫工艺效率的提高和运行成本的降低具有显著意义，可进一步促进循环流化床脱硫技术的升级和推广。

在上述实施例中，搅拌装置包括搅拌桶321、搅拌电机322和搅拌桨323，进灰口311和进液口312分别与搅拌桶321连通，该搅拌桶321的内壁沿其轴向设有阻料槽324，表面改性后的循环灰能够在阻料槽324的作用下溢出并落入所述研磨装置。也就是说，搅拌桶321为敞口结构，循环灰和表面改性剂进入搅拌桶321内后，搅拌电机322驱动搅拌桨323转动并对循环灰和表面改性剂进行搅拌混合，由于搅拌桶321内壁设有阻料槽324，因此，混合后的循环灰在经过一定时间的搅拌作用后，循环灰将在搅拌桨323和阻料槽324的作用下向上溢出搅拌桶321，并落入位于搅拌装置下方的研磨装置内。此种设置相对于将搅拌桶321设置为封闭的结构来说，结构简单，无需输送管路等部件，同时，可保证搅拌作用和研磨作用的连续进行，实现循环灰的不间断在线活化处理。

在本实施例中，如图3所示，箭头方向为搅拌桶321的转动方向，该搅拌桶321的转动方向与搅拌桨323的转动方向相反，且阻料槽324朝向搅拌桶321的转动方向的一侧的侧壁为阻料壁325，远离阻料壁325的一侧由槽口向阻料壁325的底端平滑过渡。搅拌桶321在转动过程中，混合后的循环灰沿平滑过渡的槽壁流动至阻料壁325，阻料壁325对循环灰起阻挡作用，可破环粉体在高速搅拌过程中形成的层流状态，促进循环灰与表面改性剂的充分混合，同时在阻料壁325的作用下循环灰向内扬起与受离心力作用而向外运动的循环灰发生碰撞，一方面可提高混合均匀性，另一方面有助于循环灰向上溢出搅拌桶321。

在上述实施例中，研磨装置包括磨盘331和磨辊332，磨盘331位于搅拌桶321的下方，磨盘331和搅拌桶321之间设有导料盘36，经搅拌混合后的循环灰能够沿导料盘36的引导下落入磨盘331的上方的研磨区，避免存在堆积死角，提高研磨效率。

在上述实施例中，搅拌装置设有雾化喷嘴35，该雾化喷嘴35与进液口312连通，也就是说，表面改性剂由进液口312进入后，经过雾化喷嘴35雾化喷入搅拌桶321内，使表面改性剂能够充分与循环灰接触。

相应的，循环流化床脱硫系统还包括表面改性剂仓8，该表面改性剂仓8与壳体31的进液口312连通，用于提供表面改性剂，进一步的，当设有雾化喷嘴35时，该表面改性剂仓8与雾化喷嘴35连通，具体的连通是通过输送管实现的，同时，该输送管还设有流量调节阀，可对表面改性剂的喷入流量进行控制，操作较为方便，具体的流量控制可根据具体工况进行设定，在此不做具体要求。

在上述实施例中，该在线活化设备3还包括驱动电机37，该驱动电机37用于驱动磨盘331和搅拌桶321，使磨盘331和搅拌桶321同步转动，并且搅拌桶321的转动方向与搅拌桨323的转动方向相反，也就是说，搅拌电机322用于驱动搅拌桨323转动，驱动电机37用于驱动搅拌桶321和磨盘331转动，搅拌桨323和搅拌桶321同时向相反的方向转动，可提升搅拌作用使得搅拌作用更完全、循环灰和表面改性剂的混合更充分。搅拌桶321和磨盘331同时通过驱动电机37进行驱动，可简化整体结构。具体的，搅拌桨323的转动速度由搅拌电机322控制，搅拌桶321和磨盘331的转动速度由驱动电机37控制，具体转速在此不做限制。

在上述实施例中，选粉机34为旋风式选粉机并设于壳体31的上部，出粉口313设于壳体31的顶部并与旋风式选粉机的粉体出口连通，壳体31还设有进风口314，进风口314设于研磨装置的下侧，且由进风口314进入壳体31内的气流能够带动经过研磨后的循环灰向上至选粉机34。详细的说，经过研磨后的循环灰在气流带动下向上移动至选粉机34(旋风式选粉机)，通过旋风式选粉机的筛选，使得粒径达到目标要求的循环灰能够继续向上由出粉口313排出输送至脱硫塔1内，重新参加脱硫反应。

相应的，循环流化床脱硫系统还包括设于所述壳体31的进风口314处的循环风机7，该循环风机7用于将除尘后的净烟气由进风口314引入壳体31内，以带动经过研磨后的循环灰向上至选粉机34内进行筛选。当然，本实施例中，也可以将经过预热后的空气由进风口314引入壳体31内以带动循环灰至选粉机34，而直接引入净烟气无需预热操作，在不会对脱硫反应造成影响的情况下，可简化整体结构及操作工艺。

当然，在本实施例中，对于选粉机34不做限制，如还可以将其设置为如筛网等具有筛分功能的结构，使得粒径达到目标要求的循环灰能够通过，而粒径未达到目标要求的较大颗粒的循环灰不能通过即可。将选粉机34设置为旋风式选粉机，可保证筛选效果，可有效避免堵塞等情况的发生。

在上述实施例中，壳体31还设有排渣口315，该排渣口315与选粉机34的粉渣出口连通，用于将粒径未达到目标要求的循环灰排出，也就是说，将粒径较小、活性较高的活化粉体输送到脱硫塔1循环使用，而粒径较大、流动性较差的粗粉通常活性相对较低、循环价值较小，则通过排渣口排出。当选粉机34为旋风式选粉机时，该排渣口315与旋风式选粉机的灰斗连通。进一步的，该排渣口315与循环流化床脱硫系统的灰仓6连通，粒径达到目标要求的循环灰从出粉口313排出输送至脱硫塔1内，粒径未达到目标要求的循环灰从出渣口排出至灰仓6内。避免无活性循环灰或低活性循环灰的无效循环反应，保证循环效率。

在上述实施例中，表面改性剂为木质素磺酸钠、单乙醇胺、油酸钠、焦磷酸钠、聚乙二醇、司盘80和吐温60中的至少一种的水溶液或乳化液，上述表面改性剂具有特殊的界面活性，可降低循环灰表面界面张力，提高循环灰的表面稳定性，一方面有利于研磨，防止发生二次团聚，提高分散性，另一方面可改善循环灰的流动性，防止在管道壁上的吸附聚集，利于循环灰的输送。

另外，循环流化床脱硫系统设有与脱硫塔1连通的脱硫吸收剂仓9，用于向脱硫塔1内加入脱硫吸收剂，而本实施例中的在线活化设备3用于将未充分参与脱硫反应的循环脱硫吸收剂进行表面活化，以提高脱硫效率、增加循环灰的利用率。

本实施例中脱硫循环灰的在线活化工艺包括以下步骤：

(1)将改性剂水溶液或乳液储存在改性剂仓8中；

(2)脱硫吸收剂经脱硫塔1反应后，进入除尘器2，一部分反应后的脱硫灰进入灰仓6，另一部分则作为脱硫循环灰进入在线活化设备3；

(3)表面改性剂从表面改性剂仓8进入在线活化设备3，与脱硫循环灰在搅拌装置内搅拌混合，再经研磨装置研磨后，经选粉机的分选作用，以选出符合要求的活化粉体，然后和脱硫吸收剂仓9加入的新鲜吸收剂一起进入循环流化床脱硫塔1，继续参与脱硫反应。

依此循环，最终实现脱硫吸收剂的高效利用。

该工艺及装置可实现脱硫循环灰的在线活化处理，提高脱硫循环灰的反应活性，显著提高脱硫吸收剂的利用率，节约用量，节省运行成本，同时利于副产物的资源化利用。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，包括壳体(31)以及设于所述壳体(31)内的搅拌装置、研磨装置和选粉机(34)；

所述壳体(31)设有进灰口(311)、进液口(312)和出粉口(313)，所述进灰口(311)与除尘器(2)连通、用于向所述搅拌装置内加入循环灰，所述进液口(312)用于向所述搅拌装置内加入表面改性剂；

所述循环灰和所述表面改性剂通过所述搅拌装置混合以及所述研磨装置研磨后，经由所述选粉机(34)筛选，粒径达到目标要求的所述循环灰由所述出粉口(313)排出，进入脱硫塔(1)；

所述搅拌装置包括搅拌桶(321)、搅拌电机(322)和搅拌桨(323)，所述进灰口(311)和所述进液口(312)分别与所述搅拌桶(321)连通，所述搅拌桶(321)的内壁沿其轴向设有阻料槽(324)，所述搅拌电机(322)能够驱动所述搅拌桨(323)以对所述循环灰和所述表面改性剂进行搅拌混合，且混合后的所述循环灰能够在所述搅拌桨(323)和所述阻料槽(324)的作用下溢出并落入所述研磨装置；

所述研磨装置位于所述搅拌装置的下方。

2.根据权利要求1所述的脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，所述搅拌桶的转动方向与所述搅拌桨的转动方向相反，且所述阻料槽(324)朝向所述搅拌桶(321)的转动方向的一侧的侧壁为阻料壁(325)，远离所述阻料壁(325)的一侧由槽口向所述阻料壁(325)的底端平滑过渡。

3.根据权利要求1所述的脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，所述搅拌装置设有与所述进液口(312)连通设置的雾化喷嘴(35)。

4.根据权利要求1所述的脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，所述研磨装置包括磨盘(331)和磨辊(332)，所述磨盘(331)位于搅拌桶(321)的下方，所述磨盘(331)和所述搅拌桶(321)之间还设有导料盘(36)。

5.根据权利要求4所述的脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，还包括驱动电机(37)，所述驱动电机(37)用于同步驱动所述磨盘(331)和所述搅拌桶(321)转动。

6.根据权利要求1-5任一项所述的脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，所述选粉机(34)为旋风式选粉机且设于所述壳体(31)的上部，所述出粉口(313)设于所述壳体(31)的顶部并与所述旋风式选粉机的粉体出口连通，所述壳体(31)还设有进风口(314)，所述进风口(314)设于所述研磨装置的下侧；

由所述进风口(314)进入所述壳体(31)内的气流能够带动研磨后的循环灰向上至所述选粉机(34)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的脱硫循环灰的在线活化设备，其特征在于，所述壳体(31)还包括与所述选粉机(34)的粉渣出口连通的排渣口(315)，用于将粒径未达到所述目标要求的所述循环灰排出。

8.一种循环流化床脱硫系统，其特征在于，包括脱硫塔(1)、除尘器(2)、排烟风机(4)、烟囱(5)、灰仓(6)和如权利要求1-7任一项所述的脱硫循环灰的在线活化设备(3)；

锅炉烟气(10)依次经过所述脱硫塔(1)和所述除尘器(2)，并在所述排烟风机(4)的作用下从所述烟囱(5)排出；

所述除尘器(2)用于收集所述烟气中的粉尘，且所述除尘器(2)分别与所述灰仓(6)及所述在线活化设备(3)连通。

9.根据权利要求8所述的循环流化床脱硫系统，其特征在于，所述在线活化设备(3)的选粉机(34)为旋风式选粉机且所述在线活化设备(3)的壳体(31)设有进风口(314)时，所述循环流化床脱硫系统还包括循环风机(7)，所述循环风机(7)用于将经过所述除尘器(2)除尘后的净烟气通入所述进风口(314)。

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