CN113713581A - 一种带式输送水平移动床干法烟气脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于碳氢化合物氧化燃烧的锅炉烟气、焦炉烟气、炼油FCC催化裂化再生烟气等脱除二氧化硫的一种工艺方法，以及用于实施所述方法的系统。因此，本发明的脱硫工艺方法具有脱硫效率、排放悬浮物指标可达到环保部大气污染特别排放限制标准，另外还具有排放烟气含水低、烟气排放温度高的特点，为减少大气雾霾的生成和烟气高空热排放提供有效的支持。其典型的实施方案是用负载氢氧化钙颗粒的载体球经过移动床反应器与竖向流动的烟气充分接触并发生脱硫反应。载体球由带式输送机水平移动。实现脱硫剂与烟气中的二氧化硫形成浓度差，保证脱硫效果达到环保排放要求。

Description

一种带式输送水平移动床干法烟气脱硫方法

技术领域

本发明涉及一种干法烟气脱硫方法，属于碳氢化合物氧化燃烧产生烟气的脱硫方法和系统技术领域。

背景技术

各种碳氢化合物中的硫化物在经过氧化燃烧反应后都以SO₂的形式排往大气。SO₂是大气的主要污染源之一。随着国家对环保的要求不断提高，排往大气的SO₂含量被 要求小于10ppm。目前用于工业烟气脱硫的方法主要有干法脱硫、半干法脱硫和湿法 脱硫。半干法和湿法脱硫都实现了脱硫效率达到环保排放要求，干法脱硫因脱硫效案 不能达到严格的排放指标，脱硫装置只能建设在远离最低排放指标限制区域以外。半 干法和湿法脱硫因为脱硫技术是在含水的条件下进行，排往大气的烟气含有大量水 汽，在冬季排往大气的烟气与冷空气接触换热，温度降低到饱和温度以下，饱和水汽 发生气液相变，变成了细小的液滴，也就是俗称的雾。这种烟气因其比重大于当地空 气的比重，最后除少量得到扩散外，其余大部分都降落和覆盖地表面，对空气的雾霾 产生发挥了主要的作用。CN1239234C描述了一种采用混合进料方式循环流态化干法 烟气脱硫工艺，其脱硫效率达到90-92％，即80-100ppm的硫残留。通常来说，干法 脱硫可以实现最少量的水汽排放，并可以实现100-200℃热排放，排出的烟气可以 在高空扩散，对地面的污染物贡献较小，但脱硫效率不能达到环保要求，只能限制使 用，即可以在远离城市的区域使用，不可以在大型城市周围使用。

发明内容

本发明解决的技术问题通过本发明的干法脱硫技术和装置使排出的气体二氧化硫的含量满足大气环保排放标准。

本发明第一方面涉及一种干法烟气脱硫方法，包括以下步骤：

1)设置烟气流动反应系统，包括，烟气流动系统、载体球反应带式输送水 平移动及循环流动系统、载体球筛分系统、载体球混合系统；

2)在所述的反应系统中将烟气与氢氧化钙颗粒接触，所述的氢氧化钙颗粒 被包括非金属或金属的材料的载体球负载，所述的载体球在所述的反应系统中移动及 循环流动。

优选地，所述的流动为运用多孔带式输机送将载体球水平移动。

优选地，载体球的直径为3-20mm。

优选地，所述的烟气流动反应系统被设计成包括烟气竖向流动的任意方向。

通常所述的烟气流动反应系统的温度为50-200℃，压力为0.01-0.1Mpa(表压)。本领域技术人员明白可以选择合适的烟气反应系统的温度和压力。

本发明第二个方面涉及干法烟气脱硫装置，包括烟气流动系统、载体球循环流动系统、载体球筛分系统、载体球混合系统。

本发明的装置和方法还包括烟气和/或粉尘含量控制设施。

本发明第三个方面涉及使用所述的方法和装置用于燃煤锅炉、炼油厂催化烟气、焦炉烟气等碳氢化合物燃烧产生的烟气处理中进行脱硫的用途。

所述的使用可以是建立新的装置，也可以是对现存的烟气发生装置和烟气的脱硫装置进行改造。现存的烟气发生装置和烟气的脱硫装置的方法为干法、半干法和湿法。

本发明的优点：

利用载体球表面携带少量细小的氢氧化钙颗粒，有效提高了钙的利用率。同时利用载体球流动性能，保证了反应床中氢氧化钙的稳定移动，使反应床内氢氧化钙的浓 度在脱硫期间形成了梯度。实现脱硫反应顺利实现。

由于反应床的氢氧化钙和二氧化硫的流动方向是横向的。烟气体流动速度和载体球移动速度是可以任意设计，将烟气的流通面积扩大到适当程度，烟气中的二氧化硫 与氢氧化钙的反应时间就会得到充分的保障。同时，因为流速的降低，气体对载体球 表面的固体颗粒的冲刷能力大幅降低，从而减少气体携带粉尘外排的程度，实现烟气 悬浮物外排指标符合环保排放要求。

载体球的循环速度可以随机调整，可以适应烟气中二氧化硫高浓度的冲击。因为单程反应转化率高。载体球的循环量相比湿法脱硫中的溶液循环量和提升扬程得到明 显的降低，实现了节能降耗的目的。

脱硫反应可在150℃左右条件下进行。脱硫后排放的烟气温度较高，有很少的新增含水量发生在载体球浸润的过程，使得脱硫工艺接近干法脱硫工艺，烟气排往大气 的水含量接近碳氢化合物完全氧化的理论值。

与湿法和半干法相比有效降低了烟气中水对环境的影响。对烟气的高空扩撒和减少低空雾霾发挥良好的作用。

本发明技术是干法烟气脱硫技术，工艺技术条件等同于烟气干法脱硫的条件，与传统的干法脱硫技术相比，脱硫效率可以达到严格的环保排放指标，与半干法和湿法 脱硫技术相比，不仅可以节水，还因烟气排放含水低、烟气排放温度高，高空烟气排 放的扩散得到了显著的提高。该工艺技术还具有投资低、操作简便和能耗物耗低的特 点。

该发明技术的特点是烟气低水含量和较高温度的烟气排放，克服了现有干法、半干法和湿法烟气脱硫工艺中脱硫效率不达标、排烟含水量高和排烟气体大气扩散效果 差的问题。换句话说，本发明的脱硫技术可以使脱硫率达到95％-100％。本发明可用 于新建装置，也可用于干法烟气循环流化床脱硫装置、半干法烟气脱硫装置和湿法脱 硫装置的改造。

附图说明

附图1为本发明带式输送水平移动床干法烟气脱硫一个实施方案。其中M表示带式输送电机的速度控制器。

具体实施方式

在工业上，来自于碳氢化合物氧化燃烧的烟气在经过NOx的脱除后，一般含有SO₂、SO₃、CL-、F-酸性杂质，需要用Ca(HO)₂与这些杂质气体进行反应生成相对应的 固体盐。具体的反应式：

Ca(HO)₂+SO₂→CaSO₃+H₂O

Ca(HO)₂+SO₃→CaSO₄+H₂O

Ca(HO)₂+2HCL→CaCL₂+2H₂O

Ca(HO)₂+2HF→CaF₂+2H₂O

2CaSO₃+O₂→2CaSO₄

注：O₂来自于燃烧的过剩空气和补充的空气。

氢氧化钙可来自市场的采购，也可以利用生石灰CaO与水反应生成氢氧化钙。即：

CaO+H₂O→Ca(HO)₂

本发明技术利用载体球负载氢氧化钙通过移动床反应反应器，实现脱硫反应。

本发明提供了一种干法烟气脱硫方法，包括以下步骤：

设置烟气流动反应系统，包括，烟气流动系统、载体球带式输送水平循环流动系统、 载体球筛分系统、载体球混合系统；

在所述的反应系统中将烟气与氢氧化钙颗粒接触，所述的氢氧化钙颗粒被包括非金属 或金属的材料的载体球负载，

所述的载体球在所述的反应系统中流动。

所述的烟气流动系统为：来自上游的烟气进入带式输送水平移动床反应器，经过气体分布设施，其中的SO₂、SO₃、O₂与载体球表面的氢氧化钙颗粒进行反应生成硫酸 钙。离开反应床的气体再通过气体分布器进入下一段反应器，最后进入烟气排放系统 排放。

所述的载体球循环流动系统为：载体球经过斗提机提升到反应器的上方，依靠重力垂直或按照一定的角度向下流动。首先进入分配料斗，并在料斗内实现粘接颗粒的 破碎，然后分别进入一、二段带式输送水平移动床反应器与烟气接触反应。离开反应 器的载体球通过控制器控制其流量，保障移动床内反应的程度和质量指标。之后部分 载体球经过磋磨，将富含硫酸钙的颗粒从载体球表面剥离，并通过筛分将剥离的颗粒 排出系统。表面清洁的载体球再经过表面水浸润并与200目的氢氧化钙颗粒混合，使 氢氧化钙颗粒附着在载体球表面。混合后的载体球再与未经筛分、混合的部分载体球 在混合料仓混合，最后进入斗提机实现载体球的循环。

所述的载体球筛分系统为：部分离开反应器的载体球表面富含硫酸钙颗粒，需要进行剥离。将这些载体球送入圆筒型滚动筛，让载体球在此多次相互磋磨，使其表面 的富含硫酸钙颗粒被玻璃，剥离下的颗粒粉沿筒型筛网排出系统。

所述的载体球混合系统为：经过筛分后，表面清洁的载体球进入载体球浸润器，在此让水浸润载体球表面。然后将氢氧化钙颗粒加入载体球，并使其充分混合均匀。 达到氢氧化钙颗粒附着在载体球表面的目的。

本领域技术人员理解的是，载体球负载的氢氧化钙颗粒越小，本发明方法达到的脱硫效果越好。

本领域技术人员理解的是，进行碳氢化合物氧化燃烧烟气脱除二氧化硫的一体化方法，以使得有效地实现脱除二氧化硫的目的。

一般说来，在50-200℃的温度条件下，SO2与固体Ca(HO)₂反应生成的CaSO₄的热力学倾向是没有逆反应发生的，生成的CaSO₄是稳定的。

通常来说，温度的提高有和于反应速度的提高，但在50-200℃的温度条件下， 反应速度没有明显的变化，选择150℃左右的反应温度，与其它烟气脱硫反应工艺技 术相比反应速度没有明显区别。控制反应的时间，可有效保证脱硫的效率和指标。

载体球负载Ca(HO)₂可以实现最小量的负载或任意浓度的负载，但选择性是基 于原料的最低消耗。相比干法和半干法脱硫，脱硫剂Ca(HO)₂的消耗是最低的。

两段带式输送水平移动床反应器，创建了脱硫剂在各段反应器的浓度差，是保 障脱硫指标达标的有效手段，通过调整各段反应器载体球的移动速率，就可以保证脱 硫剂在反应器中的有效浓度，实现操作灵活，保证达标排放的目的。

载体球的循环除了靠带式输送水平移动外，还需用提升机将其提升到反应器顶部，所发生的机械能耗，在保证达标排放的条件下，与湿法脱硫工艺相比，能耗有明 显的降低。

运用吸尘方式脱除外泄气体及粉尘，同时提供了CaSO₃氧化成CaSO₄所需要的 氧气。

为此，本发明明智而审慎地避免了现有干法、半干法和湿法脱硫技术，实现反应时间充分、反应阻力低、脱硫效率高、脱硫剂负载和反应产物分离便捷、能量消耗低 的特点，保障了烟气排放含水量低和较高温度热排放，为大气污染治理提供了有效的 方法。

以下结合附图对本发明进行描述。本领域技术人员理解的是，本发明要求保护的范围由权利要求书限定。

实施例：

两段烟气竖向流动带式输送水平移动床脱硫方法

如图1所示，1.表示为斗提机 2.表示为分配料仓 3.表示为一段送料仓 4.表示为二段送料仓 5.表示为反应器 6.表示为一段带式水平输送机 7.表示为二段带式水 平输送机 8.表示为一段出料仓 9.表示为二段出料仓 10.表示为筛分机 11.表示为混 合机12.表示为混合料仓。

烟气自上而下竖向流动，载体球带式输送水平移动床脱硫方法是利用载体球表面附载200目的Ca(OH)2粉粒，在80-200℃与烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙， 达到脱硫的目的，烟气进入反应器(5)后，先进入一段反应床，然后再经过二段反 应床。之后排向烟气排放系统。从分配料仓(2)来的载体球分为两部分分别进入(3.4) 一段和二段送料仓，之后再分别进入一段带式输送水平反应器和二段带式输送水平反 应器，载体球水平稳定移动，烟气竖向流动，其中的二氧化硫与附着在载体球表面的 Ca(OH)2进行反应。当Ca(OH)2颗粒外表面完全与二氧化硫反应生成硫酸钙时，生成 的硫酸钙阻挡了二氧化硫进一步向氢氧化钙内部扩散，意味着反应达到了终点。氢氧 化钙颗粒的大小决定了其反应利用率的大小。目前最细的颗粒为200目，如果将颗粒 研磨至纳米级，就会使氢氧化钙的利用率接近理论值。

烟气竖向流动带式输送水平移动反应床内，载体球表面的含硫量按照水平移动方向是逐渐增加的离开反应床烟气中二氧化硫的浓度也是也是按照水平移动方向增 加的。因此，离开压应床的载体球是含硫最高的部分。考虑氢氧化钙的利用率，将脱 硫反应分成两段进行。控制离开一段反应床载体球的移动量，使其生成物硫酸钙在载 体球表面占有率尽量接近饱和，从而降低氢氧化钙的消耗。富含硫酸钙的载体球表面 需要进行硫酸钙颗粒与载体球的剥离，将这些载体球进行再生，重新负载氢氧化钙颗 粒循环进行脱硫反应。通过一段反应床的烟气仍然含有少量的二氧化硫，设置二段反 应床，将剩余的二氧化硫全部脱除，因为烟气中的含硫量少，意味着离开二段载体球 外表的硫酸钙相对较少，大量未反应的氢氧化钙仍然附着在载体球表面，可以作为反 应物料与一段再生后重新附着氢氧化钙的载体球混合循环使用。

通过M控制带式输送机的速度可以控制反应程度。根据一段反应载体球的出料 速度，控制一段反应进行的深度，当一段出口烟气中的含硫量显示脱硫效率达到 90-95％时，说明反应床载体球外表面的硫酸钙接近饱和，就将含硫载体球送入滚动筛 分机(10)，在筛分机内，旋转滚动的载体球相互摩擦，将附着在载体球表面的含硫 钙粉刮下，并通过筛孔将粉分离，分离出的含硫干粉外排。表面清洁的载体球直接送 入转动浸湿混合机(11)，在此，载体球表面被水浸润，然后再加入氢氧化钙粉剂，转 动搅拌混合，使新的氢氧化钙颗粒均匀附着在载体球表面，之后与含硫较低的热循环 载体球在混合料仓(12)中混合，经斗提机(1)送入分配料仓，作为反应物料循环 使用(如果以CaO为原料，则在此用氢氧化钙浆液负载到载体球表面)。因载体球负 载氢氧化钙为浸润方法，所以带入脱硫系统中的水分是很少的。最终体现在排往大气 的烟气含水量很低。含水载体球与热循环载体球在混合料仓(12)混合时，水分会迅 速蒸发，载体球之间因氢氧化钙的存在而发生粘接团聚。在经过斗提(1)机提升至 分配料仓，需设置破碎机破碎粘连的载体球，确保输送系统内不发生粘结架桥现象发 生。

含二氧化硫量为2000-4000ppm的燃煤锅炉烟气通过一段带式输送水平移动脱 硫床，控制一段循环脱硫剂量使烟气脱硫去除率达到90％-95％。保持脱硫剂的含硫量 达到饱和。之后继续通过二段带式输送水平移动脱硫床，控制二段循环脱硫剂量使烟 气含二氧化硫达到0-10ppm，实现烟气达标排放。

反应床是在正压下操作的，载体球的再生循环是在常压下进行的，进出反应床 连接部位及载体球干化蒸发会有少量的蒸汽、烟气和粉尘泄漏，为此设置一台引风机， 在引风机入口设置除尘器，将泄漏含粉尘的烟气、蒸汽除尘后返送到烟气入口，实现 装置无泄漏发生。同时，提供了CaSO₃氧化成CaSO₄所需要的氧气。

Claims (10)

1.一种带式输送水平移动床干法烟气脱硫方法，包括以下步骤：

1)设置烟气流动反应系统，包括，烟气流动系统、载体球反应带式输送水平移动及循环流动系统、载体球筛分系统、载体球混合系统；

2)在所述的反应系统中将烟气与氢氧化钙颗粒接触，所述的氢氧化钙颗粒被包括非金属或金属的材料的载体球负载，

所述的载体球在所述的反应系统中流动。

2.根据权利要求1所述的方法，所述的流动为运用载体球带式输送水平移动。

3.根据权利要求1所述的方法，其中载体球的直径为3-20mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述的烟气流动反应系统被设计成包括烟气竖向流动的任意方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述的烟气流动反应系统的温度为50-200℃，压力为0.01-0.1Mpa(表压)。

6.一种带式输送水平移动床干法烟气脱硫装置，包括烟气流动系统、载体球循环流动系统、载体球筛分系统、载体球混合系统。

7.根据权利要求6所述烟气脱硫装置，其包括烟气和/或粉尘含量控制设施。

8.根据权利要求1所述的方法与根据权利要求6所述的装置用于燃煤锅炉、炼油厂催化烟气、焦炉烟气等碳氢化合物燃烧产生的烟气处理中进行脱硫的用途。

9.一种改进现存的烟气发生装置和烟气的脱硫装置的方法，其特征在于使用权利要求1所述的方法。

10.根据权利要求10所述的方法，其中所述的现存的烟气发生装置和烟气的脱硫装置的方法为干法、半干法和湿法。

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