CN1398660A - 半干半湿烟气脱硫与处理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

一种半干半湿烟气脱硫与处理方法及其系统，其方法是：向脱硫塔内输送脱硫剂、脱硫灰；向烟道、塔内喷水雾使脱硫剂增湿；收集增大增重后沉淀的烟尘，将处理后的脱硫灰输出制成建材产品。其系统包括一脱硫塔、向脱硫塔内输送脱硫剂及灰的输送系统单元，另设置给水系统单元，在锅炉出口与脱硫塔入口间的烟道及塔内各设由给水系统单元控制喷水的水喷嘴，在脱硫塔内的上方设一使烟气均匀分布的烟气分布器，下方设一大灰块破碎盘，底部接收集处理后形成烟尘块的灰斗装置，另设接至除尘器一侧出口，除尘器一排出口回通脱硫灰输送系统单元、一通于烟囱，其脱硫所需钙硫比低，脱硫效率高，能耗低。

Description

半干半湿烟气脱硫与处理方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种半干半湿烟气脱硫与处理方法及其系统。

背景技术

在工业、锅炉和电站锅炉的烟气中都含有一定量的硫氧化物，现脱硫技术一般采用有：(1)炉内喷钙尾部增湿脱硫技术，其是将CaCO₃粉喷入锅炉中，在高温作用下，CaCO₃分解生成CaO和CO₂，随烟气从炉膛进入烟道后，CaO和SO₂在烟道与增湿塔中发生化学反应生成亚硫酸钙，从而达到脱硫目的，它的缺点是脱硫所需钙硫比高(3～4)，脱硫效率低(60％)，并且由于需要部分热能用于CaCO₃分解，所以将影响锅炉部分出气。(2)旋转喷雾脱硫技术，用高速旋转(20000转/分)的喷嘴将石灰浆喷入脱硫塔中，使其雾化，与烟气中SO₂反应生成亚硫酸钙，从而达到脱硫目的，它的缺点是占地面积大、能耗高、旋转喷嘴寿命短、操作工人多、维修量大。(3)烟气循环硫化床脱硫技术，该技术是向烟气中喷入大量的脱硫剂Ca(OH)₂和增湿的脱硫灰(含湿量为5％)，使烟气中烟尘浓度从原来的10～20g/m³到1000g/m³，烟气温度下降到70℃，烟气中含湿量增加到40～50％。烟气中SO₂与高密度的脱硫剂、脱硫灰反应生成亚硫酸金属盐类，从而达到脱硫的目的。它的缺点是：增加了预除尘器，增加了引风机功率，增加了消化系统，因此能耗较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫效率高、能耗低的半干半湿烟气脱硫与处理方法及其系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种半干半湿烟气脱硫与处理方法如下：

a、启动给料机，用蒸汽向脱硫塔内输送脱硫剂、脱硫灰；

b、启动给水系统单元，上水，向烟道内、塔内喷水雾，以给烟气、脱硫剂增湿；

c、将增重增大后沉降的烟尘用大灰块破碎盘处理后降到塔底，由底出口排出，收集；同时，将脱硫灰由侧排出口经软管道输入到除尘器中；

d、经除尘器处理后将一部分脱硫灰从底口输出，加入一定比例的细砂，将另一部分脱硫灰送回脱硫灰粉仓，以备下一流程再用；

e、将加入细砂的脱硫灰送入增湿成型机中压制成型；再用轨道车送入建材蒸养罐中，养护8小时左右，制成建材产品。

这种半干半湿烟气脱硫与处理的系统包括：

一脱硫塔；

一向脱硫塔内输送脱硫剂及脱硫灰的输送系统单元；

一给水系统单元；

在锅炉出口与脱硫塔入口间的烟道及塔内各设一组水喷嘴，各水喷嘴由给水系统单元控制喷水；在脱硫塔内的上方设一使烟气均匀分布的烟气分布器，下方设一大灰块破碎盘，底部设一底出口、一侧出口，在底出口的下方设收集经处理后形成烟尘块的灰斗装置，侧出口经软管接至一除尘器；除尘器设一回通脱硫灰输送系统单元口、一通于烟囱的口、一至制砖建材系统单元的下排口。

所述的脱硫塔直径与锅炉蒸吨成正比关系。

所述脱硫塔内的烟气分布器为一个具有一定高度的圆盘，圆盘的圆环内设有纵向(按下边的公式计算而设置)多个烟气分布隔栅而分隔成一定数的空间。烟气分布器圆盘的直径D与锅炉蒸吨数A的关系经验公式为： $D=0.5627\sqrt{A}-(\frac{A}{100}~\frac{A}{80})$

烟气分布器圆盘内烟气分布隔栅所分隔的空间数B随锅炉蒸吨数A变化的经验公式为： $B=\frac{A}{3}+(0.7~1)$

所述的脱硫塔内的水喷嘴的喷嘴设置角度β为： $\mathrm{\β}=\mathrm{arctg}\left[\mathrm{0,886}D(\sqrt{\stackrel{A}{10B}}~\sqrt{\stackrel{A}{6B}})\right]$

本发明的优点是：脱硫所需钙硫比低(15)，脱硫效率高(75～90％)，能耗低。

附图说明

图1为本发明半干半湿烟气脱硫与处理系统结构示意图

具体实施方式

半干半湿烟气脱硫与处理方法如下：

1、 一种半干半湿烟气脱硫与处理方法，其特征在于方法如下：

a、启动给料机，向脱硫塔内输送脱硫剂；

b、启动给水单元装置，上水，向烟道内、塔内喷水雾，以给烟气烟尘，脱硫剂增湿；

c、将增重增大后沉降的烟尘用大灰块破碎盘处理后降到塔底由底出口排出，收集；同时，将脱硫灰由侧排后经软管道输入到除尘器中；

d、经除尘器处理后将一部分脱硫灰从底口输出，加入一定比例的细砂，将一部分脱硫灰送回脱硫灰粉仓，以备下一流程再用；

e、将加入细砂的脱硫灰送入增湿成型机中压制成型；再用轨道车送入建材蒸养罐中有出时间限制，制成建材产品。

如图1所示，本发明半干半湿烟气脱硫与处理系统，包括一脱硫塔3、 一向脱硫塔内输送脱硫剂及脱硫灰的输送系统单元2，另设置一给水系统单元1，在锅炉出口与脱硫塔入口间的烟道及塔内各设一组水喷嘴4，各水喷嘴由给水系统单元控制喷水；在脱硫塔内的上方设一使烟气均匀分布的烟气分布器301，下方设一大灰块破碎盘302，底部设一底出口、一侧出口，在底出口的下方设收集经处理后形成烟尘块的灰斗装置5，侧出口经软管接至一静电或布袋除尘器6，除尘器设一回通脱硫灰输送系统单元口601、一通于烟囱的口602、一至制砖建材系统单元的下排口603。

给水系统单元1由储水池101、高压给水泵102及相应的监控表、控制阀及管路组成，其作用是将水以水雾100-50μm的形式同时向烟道、脱硫塔内喷水雾，达到降低烟温(从150℃→70℃，)，给烟气中烟尘、脱硫剂增湿，使SO₂与水反应生成H₂SO₃以及CaO与H₂O生成Ca(OH)₂的目的，同时作为烟气的扰动源起到使Ca(OH)₂与H₂SO₃充分接触，增加二者反应机率，降低CaO直接与H₂O反应的化学反应活化能的目的，给水系统上水时，水出口的流速为30-45m/s，喷雾角度35-100°。

脱硫剂及脱硫灰的输送系统单元2由脱硫剂料仓201、脱硫灰粉仓203、脱硫剂、脱硫灰定量给料机202、204及脱硫剂、脱硫灰喷嘴205组成，并可采用蒸汽输送粒径为200目-300目的CaO粉粒，CaO在输送过程中和蒸汽中的H₂O反应生成Ca(OH)₂(CaO消化过程)，并使Ca(OH)₂达到增湿的效果，实现了脱硫剂CaO消化输送增湿一体化。

所述的脱硫塔3是在现有脱硫塔基础结构上加以改进，在塔内设置一烟气分布器301，一组水喷嘴4，一大灰块破碎盘302，底部设一底出口、一侧出口，在底出口的下方设收集经处理后形成烟尘块的灰斗装置5。所述的脱硫塔直径与锅炉蒸吨成正比关系。

锅炉蒸吨数与塔径及塔内喷水量的关系

锅炉蒸吨数	塔径m	喷水量t/h
			35	Φ3.6	3.5
65	Φ4.6	6.4
			75	Φ4.8	7.1
110	Φ5.8	10
			220	Φ8.2	20
410	Φ8.4	39

由于脱硫塔是创造H₂SO₂与Ca(OH)₂充分接触及使塔内不因喷水而结垢的条件，因此其内的烟气分布器结构及喷嘴角度和水压力的计算就显得十分重要。

烟气分布器结构设计原则是保证烟气进入脱硫塔后，特别是在喷水雾扰动情况下，仍能维持平流运动。其是一个高1m的圆盘，圆盘的直径和圆环内烟气分布隔栅根据烟气流量大小和所取总喷水量的不同而变化。圆盘直径变化的经验公式为： $D=0.5627\sqrt{A}-(\frac{A}{100}~\frac{A}{80})$

A—锅炉蒸吨数(不取量纲)

D—圆盘的直径(m)

烟气分布器圆盘内烟气分布隔栅所分隔的空间数随锅炉蒸吨数变化的经验公式为： $B=\frac{A}{3}+(0.7~1)$

B—隔栅所围的空间数

A—锅炉蒸吨数(不取量纲)

所述的脱硫塔内的水喷嘴4在塔内呈环形布置，一般布置1-2层，每层3-6个喷嘴，喷嘴的设置角度β为. $\mathrm{\β}=\mathrm{arctg}\left[\mathrm{0,886}D(\sqrt{\stackrel{A}{10B}}~\sqrt{\stackrel{A}{6B}})\right|$

其中：D—圆盘直径 (不取量纲)

      A-锅炉蒸吨数(不取量纲)

      B-隔栅所围空间数(不取量纲)

      β-喷嘴角度(β°)

喷嘴角度控制在35°-100°范围。

喷嘴喷出的水雾流速与烟气流速之比应为5-10，这样即可达到使增湿空气布满水雾，同时对烟气有扰动的作用。在水雾作用下，烟气由原来的塔内均匀流动变成在塔壁周围烟气流速有所加快，大大减轻了湿壁现象，使烟气、水雾在塔内的流场达到理想状态。

在脱硫塔和烟道内的烟气中SO₂与水反应生成H₂SO₃，并同已增湿的Ca(OH)₂反应生成CaSO_3/xH₂O从而改变了CaO与SO₂直接反应的历程，大大降低了反应活化能，提高了反应速度，达到了较高的脱硫效率(75-90％)。由于烟气在塔内流速降低，为喷水雾使烟气扰动创造了条件，使H₂SO₃与Ca(OH)₂反应机率提高，也间接起到提高脱硫效率的目的。同时在烟气增湿过程中，也使烟尘增湿，增湿后的烟尘重量增加，并易于相互间的凝合，使烟尘粒径增大，增大增重后的烟尘在重力作用下，沉降在塔的底部，达到了除尘的目的。

除尘器6设一回通脱硫灰输送系统单元口601，可将经过脱硫后的脱硫剂和部分粉煤灰回馈于脱硫灰粉仓203中，一同与新脱硫剂共同使用，充分发挥未利用的脱硫剂和粉煤灰的活性成分，达到提高脱硫剂的利用效率和提高脱硫效率的作用。

除尘器6另设有一通于烟囱的口602、一至制砖建材系统单元的下排口603。

所述的制砖建材系统单元包括可成套作业一增湿成型机7、一轨道车8、一建材蒸养罐9，经循环利用后的脱硫灰和粉煤灰(含有FeO、Na₂O、SiO₂等)，再配用一定比例的细砂(200-300目)，在增湿成型机中压制成型，用轨道车送入建材蒸养罐中，在蒸养罐中，增湿成型的脱硫废物中未反应的CaO、Ca(OH)₂、H₂O和脱硫副产物CaSO₃、CaSO₄及新加入的砂子(主要成分SiO₂)在蒸汽(1.0MPa～1.5MPa，110-150℃)和空气中氧化的作用下生成水合物凝胶。

(CAH凝胶)

(CAH凝胶)

CaSO₃在氧的作用下发生氧化反应，生成CaSO₄(石膏)，在石膏存在下，发生如下反应

(钨矾石)

并生成钨矾石，这种物质有助于凝胶的生成。

在这里Ca(OH)₂、CaSO₄作为激发剂促进了凝胶的生成，使脱硫灰、砂子形成的建材具有比传统红砖还要高的强度。由于脱硫灰中已含有CaO、Ca(OH)₂、CaSO₄，所以，这种方法比纯粉煤灰制砖加入CaO的成本要低20％。在本系统中实现了CaSO₃氧化和蒸养法制建材的一体化，大大简化了制建材工艺，减少了粉煤灰制建材要加入新鲜CaO的用量，起到了废物利用，降低粉煤灰制建材成本的作用。

Claims (10)

1、一种半干半湿烟气脱硫与处理方法，其特征在于方法如下：

a、启动给料机，用蒸汽向脱硫塔内输送脱硫剂；

b、启动给水单元装置，上水，向烟道内、塔内喷水雾，以给烟气烟尘，脱硫剂增湿；

c、将增重增大后沉降的烟尘用大灰块破碎盘处理后降到塔底由底出口排出，收集；同时，将脱硫灰由侧排后经软管道输入到除尘器中；

d、经除尘器处理后将一部分脱硫灰从底口输出，加入一定比例的细砂，将一部分脱硫灰送回脱硫灰粉仓，以备下一流程再用；

e、将加入细砂的脱硫灰送入增湿成型机中压制成型；再用轨道车送入建材蒸养罐中有出时间限制，制成建材产品。

2、如权利要求1所述的半干半湿烟气脱硫与处理方法，其特征在于：给水系统上水时，水出口的流速为30-45m/s，喷雾角度35-100°。

3、一种实现权利要求1所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，包括一脱硫塔、一向脱硫塔内输送脱硫剂及脱硫灰的输送系统单元，其特征在于：设置一给水系统单元，在锅炉出口与脱硫塔入口间的烟道及塔内各设一组水喷嘴，各水喷嘴由给水系统单元控制喷水；在脱硫塔内的上方设一使烟气均匀分布的烟气分布器，下方设一大灰块破碎盘，底部设一底出口、一侧出口，在底出口的下方设收集经处理后形成烟尘块的灰斗装置，侧出口经软管接至一除尘器，除尘器设一回通脱硫灰输送系统单元的口。

4、如权利要求3所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于：所述的脱硫塔直径与锅炉蒸吨成正比关系。

5、如权利要求3所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于：所述脱硫塔内的烟气分布器为一个具有一定高度的圆盘，圆盘的圆环内设有多个烟气分布隔栅。

6、如权利要求5所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于所述的烟气分布器圆盘的直径D与锅炉蒸吨数A的关系经验公式为： $D=0.5627\sqrt{A}-(\frac{A}{100}~\frac{A}{80})$

7、如权利要求5所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于所述的烟气分布器圆盘内烟气分布隔栅所分隔的空间数B随锅炉蒸吨数A变化的经验公式为： $B=\frac{A}{3}+(0.7~1)$

8、如权利要求3所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于所述的脱硫塔内的一组水喷嘴的喷嘴设置角度β为： $\mathrm{\β}=\mathrm{arctg}[\mathrm{0,886}D(\sqrt{\stackrel{A}{10B}}~\sqrt{\stackrel{A}{6B}})$

9、如权利要求3所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于：所述向脱硫塔内输送的脱硫灰可采用蒸汽输送粒径为200目-300目的CaO粉粒。

10、如权利要求3所述的半干半湿烟气脱硫与处理系统，其特征在于：所述的除尘器还设有一至制砖建材系统单元的下排口，所述的制砖建材系统单元包括一可成套作业的增湿成型机、轨道车、建材蒸养罐。