CN1185041C - 循环悬浮式半干法烟气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环悬浮式半干法烟气净化装置。它具有倒U型喷雾干燥脱硫塔，脱硫塔一端下部从上至下依次设有水双流体雾化喷嘴、浆液双流体雾化喷嘴、文丘里布风装置、灰渣阀，脱硫塔另一端与除尘器一端相接，除尘器另一端接引风机，除尘器底部出口接风机和给料喷射泵，并与脱硫塔下部的水双流体雾化喷嘴下方相接，浆液双流体雾化喷嘴与空压机和浆液计量给料装置相接。本发明结构简单，投资低，运行费用省，而且还可除去其它有害气体甚至重金属等。

Description

循环悬浮式半干法烟气净化装置

技术领域

本发明涉及一种循环悬浮式半干法烟气净化装置。

背景技术

随着工业的发展，我国SO₂的排放已导致许多地区出现了严重的酸雨现象，由此造成的平均经济损失在1000亿元以上。为解决现在的大气污染问题，我国已制定了更严格的SO₂污染控制法规，根据《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》(国务院[1998 75号]文件要求，在2000年，全国SO₂污染排放量小于1600万吨，“两控区”内的直辖市、省会，开放城市和重点旅游城市的空气质量达到国家环境质量标准，并采取限制高硫煤开采，发展脱硫技术和加强排污费征收制度等措施。

目前，国外脱硫技术比较成熟，但脱硫装置的价格相当昂贵，而且其运行费用也非常高，致使在我国无法得到大规模的推广应用。以珞璜电厂为例，烟气脱硫装置投资费用为3亿元，每年烟气脱硫的运行费用可达4000万元以上，因而国外脱硫装置在我国普遍存在建不起和运行不起的问题。喷雾干燥烟气脱硫等半干法工艺与湿法烟气脱硫相比，其系统简单，造价较低，在采用石灰浆作脱硫剂时，可以达到很高的钙利用率和脱硫效率。而且其运行可靠所产生的最终固态产物易于处理，避免了二次污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，投资低，运行费用省的循环悬浮式半干法烟气净化装置。

循环悬浮式半干法烟气净化装置具有倒U型喷雾干燥脱硫塔，脱硫塔一端下部从上至下依次设有水双流体雾化喷嘴、浆液双流体雾化喷嘴、文丘里布风装置、灰渣阀，脱硫塔另一端与除尘器一端相接，除尘器另一端接引风机，除尘器底部出口接链式输送机一端，链式输送机另一端接风机和给料喷射泵，并与脱硫塔下部的水双流体雾化喷嘴下方相接，除尘器底部还设有废料外排口，水双流体雾化喷嘴与雾化水泵相接，浆液双流体雾化喷嘴与空压机和浆液计量给料装置相接。

本发明具有以下优点：

1)流程简单、设备少。取消了处理废液的一套设备，如浓缩器、离心机、过滤器等。初投资低；

2)生成物容易处理；

3)只要排烟气温度适宜，无严重腐蚀，尾部烟道与吸收塔可用普通钢材制造；

4)不存在干温界面，因而消除了结垢堵塞现象；

5)操作适应性强，吸收剂用量可随入口SO₂浓度而改变，不必象湿法系统那样要严格控制pH值。

6)操作与维修人员少；

7)能耗低，其首先耗约为发电量的0.5％，仅为湿法的25～50％，其原因之一是用不着对烟气运行再热；

8)净化后的烟气不必再加热，可直接排放。

9)运行费用低，水耗比湿法低得多；

10)该工艺采用系统集成多目标优化技术进行设计，使投资更省，运行更经济。由于喷雾干法脱硫具有上述优点，它必然会得到越来越广泛的应用。该工艺结构简单，投资低，运行费用省，而且还可除去其它有害气体甚至重金属等，非常适合在国内推广应用。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

循环悬浮式半干法烟气净化装置具有倒U型喷雾干燥脱硫塔1，脱硫塔一端下部从上至下依次设有水双流体雾化喷嘴2、浆液双流体雾化喷嘴5、文丘里布风装置6、灰渣阀7，脱硫塔另一端与除尘器8一端相接，除尘器另一端接引风机9，除尘器底部出口接链式输送机10一端，链式输送机另一端接风机12和给料喷射泵11，并与脱硫塔下部的水双流体雾化喷嘴下方相接，除尘器底部还设有废料外排口13，水双流体雾化喷嘴与雾化水泵3相接，浆液双流体雾化喷嘴与空压机4和浆液计量给料装置相接。

所说的浆液计量给料装置具有储粉仓14，储粉仓设有料位计20，底部依次设有给料机15、消化输送机16、浆池18，浆池上部设有搅拌机17及补充和消化水泵21，浆池底部设有浆泵19并与空压机4和浆液双流体雾化喷嘴5相接。

来自锅炉的烟气由喷雾干燥脱硫塔下部通过文丘里布风装置进入脱硫塔。石灰浆液由脱硫塔下部的两相流喷嘴喷入，以很高的传质速率在脱硫塔中与烟气和除尘器来的脱硫灰渣混合，并与烟气中的SO₂、HCl和HF等发生反应，生成CaSO₄、CaSO₃、CaCl₂和CaF₂等反应产物。文丘里布置即强化了烟气与吸收剂在塔内的混合，可形成足够的湍流，又可以有效防止石灰浆液贴壁。这是本系统不同于传统喷雾干燥烟气脱硫的特点之一。大面积的密切接触保证了吸收剂和SO₂之间几乎是瞬间的高效反应，反应器的容量也因此保持在最小。对烟气的分布，再循环灰渣的供给速率及分布，和补充水量进行有效控制，可以保证达到最佳脱硫效率所需的还原条件。干态的脱硫反应产物由脱硫塔进入与之相联的布袋除尘器。从除尘器下收集的干灰，一部分送回脱硫塔再循环利用，另一部分相当于石灰粉给料量的排灰则送至飞灰储存场。系统采用双流体雾化喷嘴，可以很好地控制雾化粒度和雾化质量。双流体雾化喷嘴与旋转雾化喷嘴相比，设计简单，单个喷嘴可以独立运行，且可以再线维护。该工艺专用的雾化喷嘴非常坚固耐磨，且不堵塞。浙江大学开发的喷雾干燥工艺不同于传统的喷雾干燥工艺的特点之二是：它的脱硫灰渣再循环直接进入喷雾干燥烟气脱硫塔，而不是进入石灰制浆系统。因此，循环倍率很大，使石灰的利用更充分。在同样的Ca/S情况下，脱硫效率更高。

本发明一般使用石灰为吸收剂，也可以用消石灰，或采用含有碱性的其它物料，如电石渣和废碱液等。石灰粉由厂外的制粉厂用密封罐车运至厂内，通过压缩空气正压输送到储粉仓，储粉仓采用钢结构，布置在附近的空地。储粉仓下部设有流化底风防止石灰石粉搭桥，流化底风压缩空气来自空压机。

浆液计量给料装置由储粉仓、给料斗、星形给料机、螺旋输送机和一些阀门组成。星形给料机将储粉仓中的粉送至给料斗中，经给料斗计量后由输送机送到消化槽进行消化，用震动筛将大颗粒分离抛弃，最后石灰乳流入石灰浆池加水稀释。

采用间歇利浆法，通过调节加水量、消化温度、时间等参数来控制生石灰的消化过程，消化池底部设有排渣口，以排出残渣。

采用袋式除尘器。袋式除尘器与电除尘相比有以下优点：沉积在袋上的未反应的石灰可以与烟气中残余的二氧化硫反应，脱硫率可以达到系统总脱硫率的20％。由于烟气都必须穿过滤袋上的尘层，因此滤袋可心看成一个固定的脱硫塔。袋式除尘器用于喷雾干燥FGD系统中有良好的效果。作为喷雾干燥脱硫系统尾部设备的袋式除尘器，其压力降低与单独除尘时基本相同。

从反应塔底部和除尘器收集来的部分灰渣由文丘里喷嘴重新回送至脱硫塔。灰渣再循环的好处在于：

1)终产物中含有煤燃烧产生的飞灰，一般是碱性的，可以利用；

2)终产物中含有反应剩余的氢氧化钙，也可以加以利用；

3)终产物中固体颗粒在浆液雾化过程中起雾滴核心的作用，提高了新鲜浆液的比表面积，根据化学反应动力学原理，比表面积增大则反应速度增大。

因此，该系统可以直接减少新鲜石灰的耗量。上述三种因素的综合可以在脱硫效率保持不变的情况下反应剂耗量大大减少，在低硫情况下可以减少30％左右。

本发明的启停运行和异常工况报警是根据烟气温度、SO₂浓度、烟气流量和要求的脱硫效率，对脱硫过程实行控制，进行优化。

第一个控制回路理通过进口和出口烟气的温度测量和入口气体的流量测量，确保烟气冷却到适当的温度以便化学反应过程达到最佳状态。

第二控制回路是控制石石灰的添加量，通过监控入口烟气的流量和出口气体中酸性氧化物含量，就可实现这一目的，这些参数被控制系统不断地监控并被利用来计算石灰的配料比。

第三个控制回路根据监控的烟气量，连续控制脱硫灰渣至反应器的循环量。

本发明是利用喷雾干燥的原理，来达到烟气脱硫的目的。烟气中SO₂的脱除是在喷雾干燥脱硫塔中进行，其化学物理过程如下所述。

化学反应过程

当雾化的浆液在脱硫塔中与烟所接触后，吸收剂开始蒸发，烟气冷却并增湿，石灰浆同SO₂反应生成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及议程式如下：

1)SO₂被液滴吸收

2)吸收的SO₂同溶液的吸收剂反应生成亚硫酸钙

3)液滴中CaSO₃达到饱和后，即开始结晶析出

4)部分溶液中的CaSO₃与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙

5)CaSO₄(液)溶解度低，从而结晶析出

6)随着脱硫过程中溶解的氢氧化钙消耗，更多的氢氧化钙固体进一步溶解以维持脱除二氧化硫的反应继续进行。

物理过程

物理过程系指液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程，液滴从蒸发开始到干燥所需的时间，对脱硫塔的设计和脱硫率都非常重要。影响液滴干燥单的因素有液滴大小，液滴含水量以及趋进绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分蒸发，液滴中固体含量增加，当液滴表面出现显著固态物质时，便进入第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，液滴温度升高并接近烟气温度最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。

Claims (2)

1.一种循环悬浮式半干法烟气净化装置，其特征在于它具有倒U型喷雾干燥脱硫塔[1]，脱硫塔一端下部从上至下依次设有水双流体雾化喷嘴[2]、浆液双流体雾化喷嘴[5]、文丘里布风装置[6]、灰渣阀[7]，脱硫塔另一端与除尘器[8]一端相接，除尘器另一端接引风机[9]，除尘器底部出口接链式输送机[10]一端，链式输送机另一端接风机[12]和给料喷射泵[11]，并与脱硫塔下部的水双流体雾化喷嘴下方相接，除尘器底部还设有废料外排口[13]，水双流体雾化喷嘴与雾化水泵[3]相接，浆液双流体雾化喷嘴与空压机[4]和浆液计量给料装置相接。

2.根据权利要求1所述的一种循环悬浮式半干法烟气净化装置，其特征在于所说的浆液计量给料装置具有储粉仓[14]，储粉仓设有料位计[20]，底部依次设有给料机[15]、消化输送机[16]、浆池[18]，浆池上部设有搅拌机[17]及补充和消化水泵[21]，浆池底部设有浆泵[19]并与空压机[4]和浆液双流体雾化喷嘴[5]相接。

Images