CN1587057A - 烟气脱硫中间产物－亚硫酸钙的强制氧化方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种烟气脱硫中间产物－亚硫酸钙的强制氧化方法及其装置，在脱硫反应和浆液储存的吸收塔底部置有石膏浆液池，其浆液池外设置氧化空气的发生装置，该氧化空气的发生装置与在吸收塔周围设置的二至三套空气喷枪连通，空气喷枪自浆液池池壁斜向插入石膏浆液面下，将氧化空气的发生装置产生的空气鼓入浆液池中，在每个空气喷枪出口与池壁之间置有侧进式的搅拌器。本发明的优点是：工艺布置简单、空气喷枪和搅拌器的距离、角度和位置布置合理，电耗低，强制氧化充分，不易被结垢堵塞。吸收塔强制氧化系统成品中未氧化的半水亚硫酸钙低于0.1％，氧化效果好，保证了湿法脱硫系统运行的效果和副产品的品质。

Description

烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法及其装置
(一)技术领域
本发明涉及一种火力发电厂湿法烟气脱硫工艺中亚硫酸钙的强制氧化方法及其装置。
(二)背景技术
电站和工业用锅炉通常采用煤和油等化石燃料，由于这些化石燃料一般含有硫的成分，因此，在燃烧过程中会产生二氧化硫等有害物质。为了除去锅炉烟气中的二氧化硫，大型电站锅炉中广泛使用石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置，该装置吸收塔浆液池内的浆液在吸附烟气中的二氧化硫后，首先生成中间产物-亚硫酸钙，然后以大量的氧气将亚硫酸钙氧化生成可综合利用的石膏(二水硫酸钙)。现有的亚硫酸钙的强制氧化方法如三菱公司的发明(CN1221647A)，该专利在位于浆液池的底部布置氧化空气喷管。该方式较复杂，氧化欠充分，浆液容易在吸收塔内壁停留并结垢、堵塞。
(三)实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法及其装置，解决现有强制氧化装置结构复杂、耗电较高、成本较高、易被结垢堵塞的技术问题。
本实用新型的技术方案：
这种烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法，其特征在于：在烟气脱硫装置中配备一座用于脱硫反应和浆液储存的吸收塔，吸收塔底部为石膏浆液池，上部为反应段，在反应段，浆液通过喷淋系统与烟气充分接触，再经除雾器除雾，将烟气中的二氧化硫吸附并反应生成亚硫酸钙，吸收塔设置2-3套氧化空气喷枪，喷枪插入浆液池液面下，将风机产生的热空气鼓入浆液池液面下，浆液中的亚硫酸钙被空气中的氧气充分氧化生成可脱水并综合利用的二水石膏，侧进式搅拌器与水平方向成3°-30°的夹角固定在吸收塔内壁与氧化空气喷枪之间。
上述风机产生的热空气的温度是90-120℃。
上述空气喷枪管的中心线距侧进式搅拌器搅拌浆外边缘为100-1000mm。
上述空气喷枪倾斜45°斜插入吸收塔内部，而后垂直向下插入浆液液面以下，喷口形状为45°的切口，方向指向吸收塔中心。
这种烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，在脱硫反应和浆液储存的吸收塔底部置有石膏浆液池，其特征在于：浆液池外设置氧化空气的发生装置，该氧化空气的发生装置与在吸收塔周围设置的二至三套空气喷枪连通，空气喷枪自浆液池池壁斜向插入石膏浆液面下，将氧化空气的发生装置产生的空气鼓入浆液池中，在每个空气喷枪出口与池壁之间置有侧进式的搅拌器。
上述空气喷枪的枪管在斜向插入浆液池内后向竖直下方折弯，在折弯部位的上、下两端由固定于池壁的支架固定。
上述空气喷枪枪管的出口端是一个45°斜口，且斜口开口背对侧进式搅拌器。
上述空气喷枪为强化玻璃钢塑料空气喷枪。
上述侧进式搅拌器的轴心线高于空气喷枪出口上沿。
上述氧化空气发生装置是罗茨、离心或螺杆式风机。
有益效果：针对现有的亚硫酸钙的强制氧化方法存在的问题，本发明提出了一种新的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法及其装置，在石灰石-石膏湿法或石灰-石膏湿法烟气脱硫装置中，配备一座用于脱硫反应和浆液储存的吸收塔。吸收塔底部为石膏浆液池，上部为反应段。在反应段，浆液通过喷淋系统与烟气充分接触，将烟气中的二氧化硫吸附并反应生成亚硫酸钙。在浆液池的液面下一定距离，由强制氧化空气发生装置和空气喷枪通入约90-120℃的热空气，在这里，浆液的温度约为40℃左右，浆液中的亚硫酸钙被空气中的氧气充分氧化生成可脱水并综合利用的二水石膏，反应时间很短，不足30秒。亚硫酸钙被充分氧化生成可脱水并综合利用的二水石膏，整个反应如下：
中和反应：
氧化反应：
在本发明中，浆液池外设置强制氧化空气发生装置，通常采用罗茨风机。根据吸收塔塔径的不同，设置2-3套氧化空气喷枪，氧化空气喷枪的材质为强化玻璃钢-塑料，喷枪插入浆液池液面下2-12米深度，将风机产生的120℃左右的热空气鼓入浆液池。在空气喷枪出口附近一定的距离和角度，设置侧进式的搅拌器，其作用是将鼓入的空气泡均匀的分布在浆液中，以利于充分的进行强制氧化反应，防止结垢、堵塞。
本发明的优点是：工艺布置简单、空气喷枪和搅拌器的距离、角度和位置布置合理，电耗低，强制氧化充分，不易被结垢堵塞。吸收塔强制氧化装置成品中未氧化的半水亚硫酸钙低于0.1％，氧化效果好，保证了湿法脱硫系统运行的效果和副产品的品质。
(四)附图说明
图1是吸收塔的立面结构示意图；
图2是氧化空气的发生装置的平面结构示意图；
图3是空气喷枪与搅拌器在浆液池A处的纵向布置示意图；
图4是三套空气喷枪与搅拌器在浆液池内横向布置的示意图；
图5是图4中空气喷枪与搅拌器的放大图。
图中：1-吸收塔、2-喷淋系统、3-除雾器、4-浆液池、5-空气喷枪、6-搅拌器、7-氧化空气入口、8-氧化空气发生装置、9-搅拌浆、10-喷口、11-空气管、12-封堵法兰、13-支架、
(五)具体实施方式
实施实例参见附图1，吸收塔1塔体底部为石膏浆液池4，上部为反应段，在反应段，浆液通过喷淋系统2与烟气充分接触，再经除雾器3除雾，将烟气中的二氧化硫吸附并反应生成亚硫酸钙。吸收塔设置2-3套空气喷枪5，空气喷枪插入浆液池液面下，将热空气经氧化空气入口7鼓入浆液池液面下，浆液中的亚硫酸钙被空气中的氧气充分氧化生成可脱水并综合利用的二水石膏。侧进式搅拌器6与水平方向成3°-30°的夹角固定在吸收塔1的内壁与空气喷枪5之间。整个系统出力为含有6000Nm3/h空气，压力为0.85atm(大气压)、温度90～110℃，用于一台直径为12米，高约为39米的吸收塔，三台侧进式搅拌器6(叶片和搅拌器的材料为1.4529耐磨合金钢，三套对应的空气喷管5(管经DN125)，石灰石浆液浓度12％-20％，浆液循环量为13000m3/h左右。
如图2所示，空气喷枪喷出的热空气来自氧化空气发生装置8，氧化空气发生装置主要由两套氧化风机和空气管组成，产生的空气经空气喷枪5鼓入浆液池4液面下。
如图3所示，搅拌器的搅拌浆9从浆液池侧向插入池中，依靠固定法兰固定，侧进式搅拌器与水平方向的夹角α是3°-30°。空气喷枪5倾斜45°斜插入吸收塔内部，而后垂直向下插入浆液液面以下，喷口10形状为45°的切口，方向指向吸收塔中心。在空气喷枪的入口，设置一玻璃钢法兰固定空气管11，在倾斜向上方向设置一封堵法兰12，作用是在停机时清除管内的结垢物质，防止空气管堵塞。在吸收塔内，空气喷枪由二个支架13固定。空气喷枪管的中心线距搅拌浆外边缘为100-1000mm的范围；空气喷枪管出口中心距搅拌浆轮中心的最短直线距离为120mm，空气喷枪管出口中心距吸收塔的距离为1100mm左右。这样的设计能够保证热空气能够均匀、快速地扩散到浆液中，防止浆液在吸收塔内壁停留并结垢。
如图4、5所示，空气喷枪5与搅拌器6在浆液池内的布置可以根据实施例要求，一个吸收塔布置三套空气喷枪5，基本成3×120°平面布置。但侧进式搅拌器6的轴中心线与吸收塔平面中心线成6.3°夹角，侧进式搅拌器轴线与空气喷枪出口的水平夹角为8.5°，空气喷枪中心线与吸收塔平面中心线成3.7°夹角。
经过性能试验，浆液中石膏成分分析主要指标如下：
编号No. 石膏厚度thick(mm) 湿度humidity(w.-％) CaSO4·2H2Ow.-％ CaSO3·1/2H2Ow.-％ CaCO3w.-％
 1a  20  10.2  94.1 ＜0.10  0.61
 1b  20  9.6  94.4 ＜0.10  0.66
 2a  20  8.8  95.5 ＜0.10  0.65
 2b  20  8.4  93.6 ＜0.10  0.85
 3a  20  10.0  94.3 ＜0.10  0.93
 3b  20  10.1  92.8 ＜0.10  1.14
 4a  20  11.5  93.2 0.11  0.95
 4b  20  8.7  93.3 ＜0.10  0.94
 4c  20  9.3  93.6 ＜0.10  1.18
 5a  20  9.4  95.4 ＜0.10  0.50
  5b   25   9.6   94.5   ＜0.10   0.63
  65％负荷   21   10.7   94.3   ＜0.10   0.96
  9.6   94.1   ＜0.10   0.52
  21   9.2   94.1   ＜0.10   0.57
  21   10.3   93.4   ＜0.10   0.68
从上面的试验结果来看，浆液中最终的未氧化半水亚硫酸钙的重量比低于0.1％，表明氧化非常完全。

Claims (10)

1、一种烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法，其特征在于：在烟气脱硫装置中配备一座用于脱硫反应和浆液储存的吸收塔，吸收塔底部为石膏浆液池，上部为反应段，在反应段，浆液通过喷淋系统与烟气充分接触，再经除雾器除雾，将烟气中的二氧化硫吸附并反应生成亚硫酸钙，吸收塔设置2-3套氧化空气喷枪，喷枪插入浆液池液面下，将风机产生的热空气鼓入浆液池液面下，浆液中的亚硫酸钙被空气中的氧气充分氧化生成可脱水并综合利用的二水石膏，侧进式搅拌器与水平方向成3°-30°的夹角固定在吸收塔内壁与氧化空气喷枪之间。
2、根据权利要求1所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法，其特征在于：所述风机产生的热空气的温度是90-120℃。
3、根据权利要求1所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法，其特征在于：所述空气喷枪管的中心线距侧进式搅拌器搅拌浆外边缘为100-1000mm。
4、根据权利要求1所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化方法，其特征在于：所述空气喷枪倾斜45°斜插入吸收塔内部，而后垂直向下插入浆液液面以下，喷口形状为45°的切口，方向指向吸收塔中心。
5、一种烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，在脱硫反应和浆液储存的吸收塔底部置有石膏浆液池，其特征在于：浆液池外设置氧化空气的发生装置，该氧化空气的发生装置与在吸收塔周围设置的二至三套空气喷枪连通，空气喷枪自浆液池池壁斜向插入石膏浆液面下，将氧化空气的发生装置产生的空气鼓入浆液池中，在每个空气喷枪出口与池壁之间置有侧进式的搅拌器。
6、根据权利要求5所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，其特征在于：所述空气喷枪的枪管在斜向插入浆液池内后向竖直下方折弯，在折弯部位的上、下两端由固定于池壁的支架固定。
7、根据权利要求5或6所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，其特征在于：所述空气喷枪枪管的出口端是一个45°斜口，且斜口开口背对侧进式搅拌器。
8、根据权利要求5或6所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，其特征在于：所述空气喷枪为强化玻璃钢塑料空气喷枪。
9、根据权利要求5所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，其特征在于：所述侧进式搅拌器的轴心线高于空气喷枪出口上沿。
10、根据权利要求5所述的烟气脱硫中间产物-亚硫酸钙的强制氧化装置，其特征在于：所述氧化空气的发生装置是罗茨、离心或螺杆式风机。
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