CN1824370A - 一种沸腾床烟气脱硫方法及脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沸腾床烟气脱硫方法及脱硫装置，是在沸腾床脱硫塔的管式吸收器中装填轻质球状填料，含有SO2的烟气由沸腾床脱硫塔下部高速分流进入管式吸收器，把轻质球状填料喷成沸腾状态，并与从沸腾床脱硫塔上部喷淋下来的雾滴状碳酰胺吸收剂接触，形成气—液—固三相高速相互碰撞，从化学反应动力学角度强行提高传质效率，瞬间使烟气中SO2与碳酰胺反应生成硫酸铵，烟气得以净化。使用本发明的脱硫方法和装置处理含SO2烟气，SO2脱除率高，耗水量少，设备投资小，运行费用低。

Description

一种沸腾床烟气脱硫方法及脱硫装置
技术领域
本发明涉及一种烟气的脱硫方法，具体是涉及一种利用沸腾床的烟气脱硫方法，本发明还涉及适用于该烟气脱硫方法的脱硫装置。
背景技术
目前，工业上应用的烟气脱硫(FGD)技术可以分为干法(含半干法)和湿法。干法脱硫是使用固体吸收剂、吸附剂或催化剂除去废气中的SO2，常用的方法有活性炭吸附法、分子筛吸附法、氧化法和金属氧化物吸收法等。其优点是治理中无废水、废酸排出，减少了二次污染；缺点是脱硫效率低，设备庞大。湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，常用的方法有石灰石/石膏法、钠碱吸收法、氨吸收法、铝法、催化氧化和催化还原法等。湿法所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高；但脱硫后烟气温度较低，不利于烟气的扩散。
石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上应用最广、技术最成熟的SO2脱除技术，具有脱硫效率高、运行可靠性高、吸收剂利用率高、能适应大容量机组和高浓度SO2烟气条件、对煤种适应性强、吸收剂廉价、钙硫比低(一般小于1.05)以及副产品具有综合利用价值等特点。缺点是基建投资费用高，占地面积大，耗水量大，脱硫副产品为湿态，难以处理，脱硫产生的废水需要经过处理才能排放。
烟气循环流化床脱硫工艺(CFB-FGD)采用消石灰作为吸收剂，其脱硫原理与喷雾干燥法类似，来自空气预热器的烟气通过循环流化床反应器底部，向上与塔内的消石灰反应，大量反应产物与飞灰由烟气携带进入反应塔后部的预除尘器和ESP，大部分固体物料返回流化床，最终产物为干态的粉末状钙基混合物。与传统石灰石/石膏法脱硫装置相比，CFB-FGD具有系统简单、工程投资、维修和运行费用低，占地面积小等特点；吸收剂采用Ca(OH)2和循环粉煤灰，粉煤灰可以作为Ca(OH)2的载体，增大吸收剂与烟气的接触面积，提高吸收剂的利用率，减少石灰用量；吸收剂在流化床内多次循环，气固间剧烈紊流混合可以使未反应的消石灰不断暴露出来，使吸收剂与烟气的接触时间长，脱硫效率和吸收剂的利用率较高；可以通过喷水将床温控制在最佳反应温度条件下，排烟温度可在烟气露点温度以上，不需常规脱硫工艺的烟温调整；对煤种适应性强，对反应塔入口的SO2浓度变化有很快的适应性。CFB-FGD存在的不足是：由于固体物料浓度较高，增大了除尘器负荷，系统阻力相对较大；运行费用与普通喷雾干燥法差不多；脱硫副产品的利用问题尚需作进一步的开发研究。
特别需要指出的是，由于石灰法中的CaO难溶于水(0.165g/100g水)，因而脱硫处理的耗水量巨大，造成了大量的水资源浪费，不适合我国严重缺水的国情。
发明内容
本发明的目的是提供一种沸腾床烟气脱硫方法以及相应的脱硫装置，使用本发明的脱硫方法和装置处理含SO2烟气，SO2脱除率高，耗水量少，设备投资小，运行费用低。
本发明的沸腾床烟气脱硫方法是在沸腾床脱硫塔的管式吸收器中装填有轻质球状填料，含有SO2的烟气由沸腾床脱硫塔的下部高速分流进入管式吸收器，把轻质球状填料喷成沸腾状态，并与从沸腾床脱硫塔上部喷淋下来的雾滴状碳酰胺吸收剂接触，形成气—液—固三相高速碰撞，强化了传质系数，烟气中的SO2瞬间被碳酰胺吸收剂吸收，反应生成硫酸铵，从脱硫塔底部排出，使烟气得以净化，净化后的烟气排出脱硫塔外。
其中，含有SO2的烟气是以20～30m/s的流速进入管式吸收器中。
本发明中，轻质球状填料在管式吸收器中的装填高度为150～2000mm，填料可以采用PP、PVC、ABS中的一种材料制成，直径为5～50mm。
本发明采用碳酰胺作为SO2的吸收剂，所使用的碳酰胺吸收剂溶液浓度为8.9～36.7％，喷淋密度为28～102.8m3/m2·h。
相应地，本发明的沸腾床烟气脱硫装置包括一个沸腾床脱硫塔以及塔体上的吸收液入口、吸收液出口和烟气进入口、烟气排出通道，塔体内支撑板与花板之间垂直安装有若干个管式吸收器，管式吸收器中装填有轻质球状填料；喷淋装置安装在花板的上方，连接塔体上的吸收液入口；支撑板的下方安装有与烟气进入口连接的分流器；吸收液出口安装在塔体的底部，烟气排出通道安装在塔体的顶部。
本发明还分别在花板上安装了拦网和在喷淋装置的上方安装了捕集器。
本发明是利用高速运转的含SO2烟气在沸腾床中把轻质球状填料吹成沸腾状态，与雾滴状吸收液相遇，形成气—液—固三相高速相互碰撞，从化学反应动力学角度强行提高传质效率，瞬间使烟气得以净化。
应用本发明的沸腾床烟气脱硫装置和脱硫方法在太原制线厂1吨燃煤锅炉上进行试验，该锅炉使用东山煤，检测煤中全硫含量2.81％。在锅炉正常运行情况下，太原市杏花岭环保监测站对烟气的脱硫效果进行了检测，检测结果为：烟气中SO2浓度从2476.39mg/Nm3降至5.56mg/Nm3，SO2排放量从1.52Kg/h降至0.003Kg/h，SO2的脱除率高。
本发明选用中性而易溶于水的碳酰胺作为SO2的吸收剂，与传统石灰法比较，可节水90％。碳酰胺吸收剂吸收SO2后的吸收液经简单处理后可以得到硫酸铵，具有附加价值。因此，本发明的脱硫装置比常用的FGD技术设备投资低50％，运行费用低80％。
附图说明
图1是本发明沸腾床烟气脱硫装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
沸腾床脱硫装置的结构如图1所示，包括一个沸腾床脱硫塔4以及塔体上的吸收液入口6、吸收液出口1和烟气进入口13、烟气排出通道7，在塔体内支撑板3与花板5之间垂直安装有若干个管式吸收器11，其中装填有直径为18mm、材质为PVC的轻质球状填料12，填料装填高度为950mm；喷淋装置9安装在花板5的上方，连接塔体上的吸收液入口6；支撑板3的下方安装有与烟气进入口13连接的分流器2；吸收液出口1安装在塔体的底部，烟气排出通道7安装在塔体的顶部；在花板5上还安装有拦网10防止轻质球状填料12喷出管式吸收器11，喷淋装置9的上方安装有捕集器8捕集泡沫。
含有SO2的烟气由沸腾床脱硫塔1的下部烟气进入口13进入塔内，经分流器2分流后，以22m/s的流速进入管式吸收器11，把轻质球状填料12喷成沸腾状态；浓度为18％的碳酰胺吸收剂从吸收液入口6进入塔内，通过喷淋装置9以69m3/m2·h的喷淋密度呈雾滴状从沸腾床脱硫塔上部喷淋下来，与烟气和填料接触，形成气—液—固三相高速碰撞，强化了传质系数，烟气中的SO2瞬间被碳酰胺吸收剂吸收，反应生成硫酸铵，从脱硫塔底部吸收液出口1排出，使烟气得以净化，净化后的烟气从烟气排出通道7排出脱硫塔外。
该装置处理锅炉烟气的能力为13万m3/h。
实施例2
沸腾床脱硫装置的结构同实施例1，在管式吸收器11中装填有直径为20mm、材质为ABS的轻质球状填料12，装填高度为200mm；含有SO2的烟气由沸腾床脱硫塔4的下部烟气进入口13进入塔内，经分流器2分流后，以20m/s的流速进入管式吸收器11，把轻质球状填料12喷成沸腾状态；浓度为25％的碳酰胺吸收剂从吸收液入口6进入塔内，通过喷淋装置9以37m3/m2·h的喷淋密度呈雾滴状从沸腾床脱硫塔上部喷淋下来，与烟气和填料接触，形成气—液—固三相高速碰撞，强化了传质系数，烟气中的SO2瞬间被碳酰胺吸收剂吸收，反应生成硫酸铵，从脱硫塔底部吸收液出口1排出，使烟气得以净化，净化后的烟气从烟气排出通道5排出脱硫塔外。
该装置处理锅炉烟气的能力为2.5万m3/h。

Claims (10)

1、一种沸腾床烟气脱硫方法，其特征是在沸腾床脱硫塔的管式吸收器中装填有轻质球状填料，含有SO2的烟气由沸腾床脱硫塔下部高速分流进入管式吸收器中，把轻质球状填料喷成沸腾状态，并与从沸腾床脱硫塔上部喷淋下来的碳酰胺吸收剂相接触，形成气—液—固三相高速碰撞，使烟气中的SO2瞬间被碳酰胺吸收剂吸收，反应生成硫酸铵，从脱硫塔底部排出，净化后的烟气排出脱硫塔外。
2、根据权利要求1所述的沸腾床烟气脱硫方法，其特征是含有SO2的烟气经分流后以20～30m/s的流速进入管式吸收器中。
3、根据权利要求1所述的沸腾床烟气脱硫方法，其特征是所述的轻质球状填料是用PP、PVC、ABS中的一种材料制成。
4、根据权利要求3所述的沸腾床烟气脱硫方法，其特征是所述的轻质球状填料的直径为5～50mm。
5、根据权利要求1所述的沸腾床烟气脱硫方法，其特征是管式吸收器中轻质球状填料的装填高度为150～2000mm。
6、根据权利要求1所述的沸腾床烟气脱硫方法，其特征是碳酰胺吸收剂的溶液浓度为8.9～36.7％。
7、根据权利要求1所述的沸腾床烟气脱硫方法，其特征是碳酰胺吸收剂的喷淋密度为28～102.8m3/m2·h。
8、一种沸腾床烟气脱硫装置，包括沸腾床脱硫塔以及塔体上的吸收液入口、吸收液出口和烟气进入口、烟气排出通道，其特征是在塔体内支撑板与花板之间垂直安装有若干个管式吸收器，管式吸收器中装填有轻质球状填料；喷淋装置安装在花板的上方，连接塔体上的吸收液入口；支撑板的下方安装有与烟气进入口连接的分流器；吸收液出口安装在塔体的底部，烟气排出通道安装在塔体的顶部。
9、根据权利要求8所述的沸腾床烟气脱硫装置，其特征是在花板上还安装有拦网。
10、根据权利要求8所述的沸腾床烟气脱硫装置，其特征是在喷淋装置的上方安装有捕集器。
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