CN109821396A - 低钙硫比高效cfb烟气超净工艺及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低钙硫比高效CFB烟气超净工艺及其系统，解决了现有工艺存在的钙硫比高、脱硫吸收剂的浪费大的问题。技术方案为烟气由反应塔底部的烟气进口进入塔内，增湿后上升至反应塔中部；吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒经吸收剂进口送入反应塔内与上升的烟气混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气从反应塔顶部送入除尘器进行气固分离，分离下来的灰渣由除尘器底部的灰渣出口引出，小部分灰渣外排，大部分灰渣送入纳米对碰机进一步粉碎至纳米级然后由灰渣入口回送反应塔底部与烟气混合继续进行脱硫反应。本发明系统简单、易于改造和维护、钙硫比低、脱硫效果好、大幅减少脱硫吸收剂的消耗；本发明工艺极为简单、设备投资和运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化领域，具体的说是一种低钙硫比高效CFB烟气超净工艺及其系统。
背景技术
随着我国大气污染物排放的严格管理，对烟气治理环保装置的性能指标和可用率提出了更高要求。如焦炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉、烧结机、锅炉等装置开始大量使用CFB-FGD烟气循环流化床净化技术(见标准HJ178-2018)，可将烟气中的NOx、SO2、HF、HCl、SO3、二噁英、重金属等各种有害物质进行去除，彻底达到超洁净烟气排放。
采用CFB的干态反应可以对烟气实现超净，其工艺流程简述如下：各种炉子出来的高温烟气(90～250℃)首先进入反应塔底部，与从脱硫吸收剂充分接触。物料与烟气呈气力输送状态，在烟气夹带固体颗粒向上流动的过程中，烟气降温增湿并与固体颗粒发生脱硫反应，脱硫后的烟气从反应塔的顶部进入除尘器，然后由引风机经烟囱排入大气，除尘器收集下来的飞灰通过返料设备将大部分(约90％)物料返送到反应塔形成流化床，小部分(约10％)脱硫渣外排。这种超净工艺仍存在以下问题：(1)受到CFB在干态反应条件的限制，要达到高达98％以上的烟气污染物去除效率，钙硫比会达2～5，甚至更高，相比湿法1.05～1.1的钙硫比，CFB在高硫或高效率条件下的吸收剂消耗量非常大，大大增加了运行成本。(2)外排的脱硫灰中含有的25～50wt％未反应的脱硫吸收剂(通常为Ca(OH)2)，也会同时被排出，进一步导致脱硫吸收剂的浪费。
因此，如何在保证烟气污染物高去除效率的前提下，降低钙硫比、减少脱硫吸收剂的浪费是本领域技术人员希望解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种系统简单、易于改造和维护、钙硫比低、脱硫效果好、大幅减少脱硫吸收剂的消耗的低钙硫比高效CFB烟气超净系统。
本发明还提供一种使用上述系统的、工艺极为简单、能耗低、设备投资和运行成本低的低钙硫比高效CFB烟气超净工艺。
本发明系统包括反应塔,所述反应塔底部设有烟气进口和雾化水进口,中部的吸收剂进口与吸收剂仓连接,所述反应塔顶部的烟气出口连接除尘器,所述除尘器底部的灰渣出口经纳米对碰机与所述反应塔底部的灰渣进口连接,所述除尘器底部的灰渣出口还连接渣仓。
所述吸收剂仓经气流碾磨机和离心风机与反应塔的吸收剂进口连接,所述布袋除尘器的净化烟气出口经引风机与烟囱连接。
本发明低钙硫比高效CFB烟气超净工艺,烟气由反应塔底部的烟气进口进入塔内，被水进口喷入的雾化水增湿后上升至反应塔中部；吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒经吸收剂进口送入反应塔内与上升的烟气混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气从反应塔顶部送入除尘器进行气固分离，分离下来的灰渣由除尘器底部的灰渣出口引出，小部分灰渣外排，大部分灰渣送入纳米对碰机进一步粉碎至纳米级然后由灰渣入口回送反应塔底部与烟气混合继续进行脱硫反应。
所述吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒先经气流碾磨机磨细后再经离心风机送入干式反应塔内。
所述吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒先经气流碾磨机磨细至10～15μm。
针对背景技术中存在的问题，发明人对塔内的脱硫反应进行了深入的研究，发现(1)由于脱硫塔内消石灰颗粒与烟气中酸性物质的反应是在消石灰颗粒表面形成的水膜上进行的，表面反应生成的盐类物质会阻止消石灰颗粒内部的Ca(OH)2与烟气中酸性物质的接触，使得颗粒物中大量的Ca(OH)2不能与烟气中的酸性物质发生反应，这些颗粒会被烟气带往布袋除尘器被收集到灰斗，大量的颗粒物会通过斜槽输送到反应塔，在塔内相互碰撞摩擦，将颗粒物表面的盐类磨掉，暴露新鲜的Ca(OH)2出来继续与酸性物质反应，但颗粒物毕竟循环的次数有限，脱硫灰中Ca(OH)2的比例仍旧比较高，脱硫灰外排时，消石灰的浪费比较大。同时，在反应塔内，颗粒物之间还有团聚效应，许多细小的颗粒物团聚成大的颗粒物，团聚颗粒物内的Ca(OH)2更不容易暴露出来参与脱酸反应，导致吸收剂的利用率低，这也是CFB净化工艺钙硫比高的原因之一；(2)自然消化的消石灰比表面积约10～13m2/g，细度通常在200～325目之间，在塔内反应后，这种粗颗粒的消石灰外表面形成反应物，颗粒内部的许多氢氧化钙被阻隔不能继续吸收烟气中的酸性物质。也会导致吸收剂的利用率低，钙硫比高。
对此，发明人进行了如下改进：(1)在除尘器至反应塔的返灰线路上增加了纳米对碰机。纳米对碰机是利用正反叶轮，将机器内的空腔内充满气固混合物，并使气流处于湍流状态，颗粒与颗粒之间强力碰撞，将颗粒物粉碎到纳米级别，通过很少的电耗获得极高细度的颗粒物，常用于中药粉磨领域。这种碰撞不仅将团聚的颗粒物粉碎，而且进一步将颗粒物表面的盐壁打破，将脱硫灰内的Ca(OH)2暴露出来，这些暴露的Ca(OH)2在塔内得以继续得到利用，从而大幅降低CFB的钙硫比；(2)在吸收剂仓和反应塔之间的输运线路上增加气流碾磨机和离心风机，通过离心风机将脱硫吸收剂抽入气流碾磨机中，将脱硫吸收剂颗粒(优选消石灰)由30～40μm磨细到10～15μm，脱硫吸收剂比表面积从12～13m2/g提高到18～20m2/g，增加脱硫吸收剂比表面积50％以上，离心风机将磨细的消石灰送入反应塔内，新进的脱硫吸收剂与烟气的接触面积就增加了50％以上，脱硫吸收剂消耗量就可以降低30％以上，进一步达到降低钙硫比的目的。(3)经由纳米对碰机处理后返回干式反应塔的反灰细度降至纳米级，从而使得烟气与固体颗粒的接触面积指数级增加，高效脱除污染物的反应时间大大缩短，脱除效率可进一步提高，所需的反应段缩小，因此，脱硫塔可以在原有高度上进一步降低，减少投资成本。并且由于颗粒物变小，对设备磨损大幅度降低，具有显著的技术效果。
进一步的，由于返灰为纳米级细灰，优选所述除尘器为布袋除尘器，适用于细颗粒物的效高除尘；所述脱硫吸附剂可以为消石灰或电石渣粉，优选消石灰；采用气流碾磨机通常能耗低、不易堵灰、保证输送连续顺畅，磨细粒径优选10～15μm，这里并不希望直接将新加入的消石灰一次磨细至纳米级，会存在高电耗低效率的问题。
有益效果
本发明与现有CFB净化技术相比，在以下方面带来有益效果：
(1)利用气流碾磨机提高消石灰的细度，脱硫效果显著提高，烟气排放SO2在控制在30mg/Nm3以下，颗粒物控制在5mg/Nm3以下的前提下，消石灰的消耗量；
(2)配合纳米对碰机对返灰粉碎破壁，进一步提高脱硫效果，排出的脱硫灰中的Ca(OH)2比例可以降到10wt％以下，钙硫比可以降低到1.2以下，大大减少了用户的运行费用，适用于焦炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉、烧结、锅炉等烟气的净化处理，可以在高硫烟气的净化领域或CFB超净领域中应用；
(3)由于脱除效率大幅提高，可以缩小反应段，脱硫塔可以在原有高度上进一步降低30％。
(4)改造成本低，易于维护检修，可在现有系统直接改造，不改变系统原有工艺路线，为用户带来非常可观的经济效益。
附图说明
图1为本发明工艺流程图暨系统图。
其中，1-吸收剂仓、2-气流碾磨机、3-离心风机、4-反应塔、5-布袋除尘器、6-纳米对碰机、7-渣仓、8-风机、9-引风机、10-烟囱、11-窑炉、12-水箱。
具体实施方式
参见图1，所述反应塔4(干式反应塔)底部的烟气进口接窑炉11，雾化水进口连接水箱12,中部的吸收剂进口经离心风机3、气流碾磨机2与吸收剂仓1连接,所述反应塔1顶部的烟气出口连接布袋除尘器5；所述布袋除尘器5底部的灰渣出口分别连接渣仓7和纳米对碰机6，所述纳米对碰机6与所述反应塔底部的灰渣进口连接；所述布袋除尘器5的净化烟气出口经引风机9与烟囱10连接。
工艺过程：
窑炉烟气由反应塔1底部的烟气进口进入塔内，水箱内的水由雾化水进口雾化喷出，烟气被雾化水增湿后上升至反应塔1中部；吸收剂仓内1的脱硫吸收剂颗粒(消石灰)在离心风机3的作用下进入气流碾磨机2磨细至10～15μm，然后经离心风机3由吸收剂进口送入反应塔1内与上升的烟气混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气从反应塔顶部送入布袋除尘器5进行气固分离，分离下来的灰渣(包括循环的脱硫吸收剂颗粒和烟气中的烟尘)由布袋除尘器5底部的灰渣出口引出，小部分灰渣(10wt％)外排，大部分灰渣(即返灰)送入纳米对碰机6进一步粉碎至纳米级然后由灰渣入口回送反应塔1底部与烟气混合呈流化床状态，形成非常好的气固反应条件，循环进行脱硫反应，出反应塔前的烟气中酸性物质几乎100％可以去除；经布袋除尘器5分离出灰渣后的净化烟气经引风机9由烟囱10排出，烟气排放SO2可控制在30mg/Nm3以下，颗粒物可控制在5mg/Nm3以下。本发明用气流碾磨机2磨细作为补充量的消石灰，用纳米对碰机6粉碎大量返灰，两者配合能够在保证去除率的前提下尽可能控制生产成本、节能降耗，运行成本可下降50％以上。
Claims (9)
1.一种低钙硫比高效CFB烟气超净系统,包括反应塔,所述反应塔底部设有烟气进口和雾化水进口,中部的吸收剂进口与吸收剂仓连接,其特征在于,所述反应塔顶部的烟气出口连接除尘器,所述除尘器底部的灰渣出口经纳米对碰机与所述反应塔底部的灰渣进口连接,所述除尘器底部的灰渣出口还连接渣仓。
2.如权利要求1所述的低钙硫比高效CFB烟气超净系统,其特征在于，所述吸收剂仓经气流碾磨机和离心风机与反应塔的吸收剂进口连接。
3.如权利要求1或2所述的低钙硫比高效CFB烟气超净系统,其特征在于，所述除尘器为布袋除尘器,所述布袋除尘器的净化烟气出口经引风机与烟囱连接。
4.如权利要求1所述的低钙硫比高效CFB烟气超净系统,其特征在于，所述吸收剂仓内的脱硫吸收剂为消石灰或电石渣粉。
5.一种低钙硫比高效CFB烟气超净工艺,烟气由反应塔底部的烟气进口进入塔内，被水进口喷入的雾化水增湿后上升至反应塔中部；吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒经吸收剂进口送入反应塔内与上升的烟气混合发生脱硫反应，其特征在于，脱硫后的烟气从反应塔顶部送入除尘器进行气固分离，分离下来的灰渣由除尘器底部的灰渣出口引出，小部分灰渣外排，大部分灰渣送入纳米对碰机进一步粉碎至纳米级然后由灰渣入口回送反应塔底部与烟气混合继续进行脱硫反应。
6.如权利要求5所述的低钙硫比高效CFB烟气超净工艺,其特征在于，所述吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒先经气流碾磨机磨细后再经离心风机送入干式反应塔内。
7.如权利要求6所述的低钙硫比高效CFB烟气超净工艺,其特征在于，所述吸收剂仓内的脱硫吸收剂颗粒先经气流碾磨机磨细至10～15μm。
8.如权利要求5-7任一项所述的低钙硫比高效CFB烟气超净工艺,其特征在于，所述除尘器为布袋除尘器。
9.如权利要求5-7任一项所述的低钙硫比高效CFB烟气超净工艺,其特征在于，所述脱硫吸收剂为消石灰或电石渣粉。
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