CN201427021Y - 一种消化循环流化床烟气脱硫装置 - Google Patents

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周建安
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Abstract

一种消化循环流化床烟气脱硫装置,属于环保烟气治理技术领域,该装置包括预除尘段、文丘里管束段和消化反应段,设置有三级雾化喷水装置。装置下部是预除尘段,中段即预除尘段上部是文丘里管束段,内部纵向紧密排列着多个文丘里管,文丘里管束段的上部是消化反应段,消化反应段内壁、文丘里管束段上方上设置有脱硫剂喷入口、循环灰喷入口。三级雾化喷水嘴分别是消化水喷嘴、增湿水喷嘴、补充水喷嘴。消化循环流化床烟气脱硫塔将预除尘器、石灰消化反应器与循环流化床脱硫塔设计为一体,具备预除尘、石灰消化和脱硫功能,采用本实用新型技术可以节省系统占地、降低设备投资。

Description

一种消化循环流化床烟气脱硫装置
技术领域
本实用新型属于环保技术领域,涉及工业烟气治理技术,具体涉及循环流化床烟气脱硫 装置。
背景技术
钢铁工业是我国国民经济的支柱产业。但也是污染排放大户。烧结生产是现代钢铁生产 的重要工艺单元,对钢铁工业二氧化硫排放贡献率高达40%〜60%。因此,控制烧结机生产过 程中二氧化硫的排放十分重要。通常烧结烟气S02减排和控制措施主要有低硫原料配入法、高 烟囱扩散稀释法、尾部烧结烟气脱硫法三种。其中尾部烧结烟气脱硫法是解决烧结烟气脱硫 的现实、有效的方法。:目前,烧结烟气脱硫工艺基本可以分为三类:湿法、干法和半干法。 湿法脱硫主要包括石灰石一石膏法、海水法、氢氧化镁法和氨吸收法等;干法脱硫包括炉内 喷钙尾部烟气增湿活化脱硫法(LIFAC)、电子束法和荷电干粉法等;半干法包括喷雾干燥法 (SDA)、增湿灰循环脱硫法(NID)、循环流化床脱硫法(CFB)等。由于干法脱硫釆用干态脱 硫剂,脱硫副产物也是干态的固体,没有二次污染,市场潜力很大。
现有干法、半干法烟气脱硫技术存在的主要问题是系统复杂,占地面积大,建设费用、 运行费用高,脱硫效率相对低,副产物处理量大。
发明内容
针对目前烟气脱硫技术特别是干法、半干法烟气脱硫装置存在的不足之处,本实用新型 结合了多种烟气脱硫土艺的优点,特别是在循环流化床脱硫技术基础上,开发了一种消化循 环流化床烟气脱硫装置。
本实用新型的消化循环流化床烟气脱硫塔包括三段,:预除尘段(下段)、文丘里管束段(中 段)、消化反应段(上段)。
脱硫塔的下部是预除尘段,其侧壁设有烟气进口,底部设有排灰口,安装排灰阀,预除 尘器内烟气进口上方设置烟气进口导流板。预除尘段主要用于去除烟气中的粗粉尘。预除尘 段采用常用的重力除尘器或旋风除尘器。
脱硫塔的中段即预除尘段上部是文丘里管束段,内部纵向紧密排列着多个文丘里管,其 数量视脱硫塔内径而定,可按经验取值。塔内径根据烟气量确定。
脱硫塔的上段即文丘里管束段的上部是消化反应段,消化反应段内壁、文丘里管束段上 方上设置有脱硫剂喷入口、循环灰喷入口 (脱硫剂喷入口、循环灰喷入口均与空气斜槽或管道连接)。采用三级雾化喷水嘴,分别是消化水喷嘴、增湿水喷嘴、补充水喷嘴。在脱硫剂喷 入口、循环灰喷入口上方由下之上依次设置消化水喷嘴、增湿水喷嘴,在消化反应段内顶部 设置补充水喷嘴。消化反应段上部侧壁设置烟气出口,消化反应段内烟气出口上方设置烟气 出口导流板。
采用本实用新型装置的烟气脱硫方法如下。
将块状的生石灰由磨机磨成生石灰粉,经分级处理后采用粒度O.048mm的石灰粉(石灰 质量要求:T6(X4min, CaO>80%,粒度O.048mm),送入石灰仓,以气力输送方法经脱硫剂 喷入口喷入脱硫塔内,控制输送气体的压力为0.2〜1.0MPa。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经反应段的消化水喷嘴、增湿水喷嘴、补充水喷 嘴喷入脱硫塔内,控制喷入水的压力为0.1〜1.5MPa。
采用三级雾化喷水, 一级雾化喷水(可以通入0.1〜0.5MPa的压缩空气以达到更好的雾 化效果)位于塔中部、文丘里管束段上方,主要是消化生石灰。二级雾化喷水主要用来增湿 颗粒表面,降低烟气温度,以创造适宜的脱硫反应温度,还可用来进一步消化未消化完全的 极少量石灰。三级雾化喷水(可以通入0.1〜0.5MPa的处理后的洁净烟气,即二级除尘器出 口烟气以达到更好的雾化效果)位于塔顶部,喷水方向与上升的烟气方向相反,有利于形成 湍流,延长了脱硫剂与烟气的接触时间,加之适量的增湿水量,从而提高了系统的脱硫率, 另外,还能够调整排烟温度。 '
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内,烟气'经预除尘段除去粗粉尘,以减轻后续 除尘净化装置的负荷,同时增加烟气中二氧化硫与脱硫剂的碰撞几率,有利于脱硫。经除去 大颗粒粉尘后,烟气上升至文丘里管束段,在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段,其 流动状态变成激烈的湍流,与喷入脱硫塔内的工艺水、脱硫剂及循环灰传质、传热,在消化、 增湿、降温(脱硫反应温度为75〜90。C)的条件下,消石灰与烟气中二氧化硫产生化学反应 生成亚硫酸钙,部分亚硫酸钙被空气氧化成硫酸钙,烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气 从塔上部的烟气出口排出,经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99%以上的静电除尘器或袋式除尘器,其底部灰仓出口有两 个, 一个循环灰出口通过管道或空气斜槽与脱硫塔的循环灰喷入口连通,以气力输送方法, 控制输送气体的压力为0.1〜1.0MPa,将循环灰喷入脱硫塔内,循环灰通过蒸汽或其它加热方 法加热至60〜90'C以利于输送。底部灰仓的另一个出口是外排灰出口,通过该出口将灰排出 外运灰场。二级除尘器收集的部分循环灰通过再循环给料量调节,保持二级除尘器烟气出口 灰浓度在〈100mg/m3范围,洁净的烟气经引风机排入烟囱、排入大气。
工艺中,控制脱硫剂、水合适的重量比,使得二级除尘器出口烟气温度》7(TC即可。控制Ca/S摩尔比为1.0〜1.6,控制烟气停留时间为1〜3秒。
本实用新型装置及采用该装置的烟气脱硫工艺主要特点、优点如下:
(1) 该工艺采用干态进料方式,避免了湿式进料方式可能带来的腐蚀、堵塞等问题。
(2) 脱硫效率高,在钙硫比为1.2~1.3时,脱硫效率可达90%以上。同时可以脱除烟气中 大部分S03、 HC1、 HF等污染气体。
(3) 消化循环流化床脱硫塔集预除尘、石灰消化和脱硫功能为一体,将预除尘器、石灰 消化反应器与循环流化床脱硫塔设计为一体,可以节省系统占地、降低设备投资。'
(4) 由于脱硫粉剂非常细,粒度O.048mm,微小的生石灰颗粒在塔内与水消化生成更微 小的消石灰颗粒,确保了生石灰消化充分完全,并且细小的消石灰颗粒在反应热的作用下分 裂开来,更有利于脱硫,加之反应段内各物料的传质、传热过程的强化,消化和脱硫反应基 本同时进行,消化时间和反应时间均非常短,在1〜3秒即可完成。塔的高度因此大大降低, 从而降低了投资。省去了石灰消化反应器,进一步降低了工程投资、运行费用,投资和运行 费用与目前的干法、半干法技术相比,可节省10〜30%左右。 (5) 块状生石灰现场加工和输送,确保了生石灰的活性,为快速高效脱硫反应创造了条件。
(6) 工艺流程简单,系统可靠性较高,占地面积小,系统布置灵活,非常适合现有机组 的改造和场地紧缺的新建机组。
(7) 工艺过程无脱硫废水排放,且脱硫副产品呈干态,能实现脱硫灰再循环利用。
(8) 脱硫粉剂采用粒度O.048mm的生石灰,石灰在脱硫塔内进行消化,避免了利用塔外 消化器带来的如消化不充分或含水量高等不足和问题。
(9) 设置文丘里管束,有利于脱硫塔内形成湍流,强化了脱硫剂的塔内循环,提高了脱 硫剂的利用率和脱硫效率。在文丘里管束段上端(脱硫塔消化反应段)喷入脱硫剂、雾化水, 降低了塔内阻损,有利于整个系统运行,运行成本低。
附图说明
图1为本实用新型的消化循环流化床烟气脱硫塔结构示意图; 图2为采用本实用新型装置的烟气脱硫方法工艺流程图;
图中:l烟气进口, 2文丘里管束段,3脱硫剂喷入口, 4增湿水喷嘴,5补充水喷嘴,6烟气 出口导流板,7烟气出口, 8消化反应段,9消化水喷嘴,IO烟气进口导流板,ll支架,12 预除尘段,13排灰阔,14循环灰喷入口, 15消化水入口, 16增湿水入口, 17块状石灰入 口, 18磨机,19超细石灰粉仓,20脱硫剂空气斜槽,21补充水入口, 22烟气出口管道,23 二级除尘器烟气进口, 24二级除尘器,25二级除尘器烟气出口, 26二级除尘器烟气出口管
5道,27烟囱,28引风机,29二级除尘器排灰管道,30灰仓,31灰仓排灰出口, 32灰仓循环 灰出口, 33循环灰空气斜槽,34消化循环流化床烟气脱硫塔。
具体实施方式 实施例1
如图1及图2所示,本实用新型的消化循环流化床烟气脱硫塔包括三段:预除尘段(下 段)、文丘里管束段(中段)、消化反应段(上段)。
脱硫塔的下部是预除尘段12,其侧壁设有烟气进口 1,底部设有排灰口,安装排灰阀13, 预除尘器内烟气进口上方设置烟气进口导流板10。
脱硫塔中段内径为4米,脱硫塔的中段即预除尘段上部是文丘里管束段2,内部纵向紧 密排列着7个文丘里管。
脱硫塔的上段即文丘里管束段2的上部是消化反应段8,消化反应段8侧壁、文丘里管 束段上方上设置有脱硫剂喷入口 3、循环灰喷入口 14 (脱硫剂喷入口 3、循环灰喷入口 14分 别与脱硫剂空气斜槽21、循环灰空气斜槽34连接)。采用三级雾化喷水嘴,分别是消化水喷 嘴9、增湿水喷嘴4、补充水喷嘴5。在消化反应段8内壁、脱硫剂喷入口3、循环灰喷入口 14上方,由下之上依次设置消化水喷嘴9、增湿水喷嘴4,在消化反应段8内顶部设置补充 水喷嘴5。消化反应段上部侧壁设置烟气出口 7,消化反应段内烟气出口 7上方设置烟气出口 导流板6。
脱硫塔安装在支架11上。
实施例2
某烧结厂烟气量2000mVh, 二氧化硫含量700mg/Nm3,烟气温度120°C。采用本实用新型 装置对烟气进行脱硫处理,二级除尘器出口烟气温度^70'C。 本实施例有关运行参数如下: 脱硫剂消耗量2. 5kg/h 消化水消耗量2. 2kg/h 增湿水消耗量60kg/h 补充水消耗量2kg/h Ca/S (mol/mol)=1.2 循环灰返回量4. 5kg/h
经过处理后,二氧化硫含量56mg/Nm3,脱硫率为92%。 具体工艺工程如下。将块状的生石灰经块状石灰入口 17送入磨机18,由磨机18磨成生石灰粉,经分级处理 后采用粒度O.048mm的石灰粉(石灰质量要求:T60<4min, CaO>80%,粒度O.048mm), 送入超细石灰粉仓19,以气力输送方法经脱硫剂空气斜槽20、经脱硫剂喷入口3喷入脱硫塔 内,控制输送气体的压力为0.5MPa。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法分别经消化水入口 15、增湿水入口 16、补充水入 口 21送入反应段的消化水喷嘴9、增湿水喷嘴4、补充水喷嘴5喷入脱硫塔内,控制喷入水 的压力为l.OMPa。
将烟气由预除尘段的烟气进口 1引入消化循环流化床烟气脱硫塔34内,烟气经预除尘段 除去粗粉尘,以减轻后续除尘净化装置的负荷,同时增加烟气中二氧化硫与脱硫剂的碰撞几 率,有利于脱硫。粗粉尘由排灰阀13外排。经除去大颗粒粉尘后,烟气上升至文丘里管束段 2,在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段,其流动状态变成激烈的湍流,与喷入脱硫塔 内的工艺水、脱硫剂及循环灰传质、传热,在消化、增湿、降温(脱硫反应温度为'8(TC)的 条件下,消石灰与烟气中二氧化硫产生化学反应生成亚硫酸钙,部分亚硫酸钙被空气氧化成 硫酸钙,烟气中二氧化硫被脱除。脱硫后的烟气从塔上部的烟气出口7排出,经烟气出口管 道22、 二级除尘器烟气进口23进入二级除尘器24。
二级除尘器24选用除尘效率在99%以上的静电除尘器,二级除尘器排灰管道29下的灰 仓30有两个出口 , 一个是灰仓循环灰出口 32,灰仓循环灰出口 32通过循环灰空气斜槽33 与脱硫塔的循环灰喷入口 14连通,以气力输送方法,控制输送气体的压力为0.5MPa,将循 环灰喷入脱硫塔内,循环灰通过蒸汽加热方法加热至7(TC以利于输送。底部灰仓的另一个出 口是灰仓排灰出口3L通过该出口将灰排出外运灰场。二级除尘器24收集的部分循环灰通 过再循环给料量调节,保持二级除尘器烟气出口灰浓度为60mg/m3,洁净的烟气由二级除尘器 烟气出口 25排入二级除尘器烟气出口管道26,经引风机28排入烟囱27、排入大气。
工艺中,控制脱硫剂、水合适的重量比,使得二级除尘器出口烟气温度^7(TC即可。控 制烟气停留时间为2秒。
某烧结厂烟气量10000mVh, 二氧化硫含量800mg/Nm3,烟气温度12(TC。采用本实用新 型装置对烟气进行脱硫处理,二级除尘器出口烟气温度》7(TC。 本实施例有关运行参数如下: 脱硫剂消耗量12kg/h 消化水消耗量llkg/h 增湿水消耗量320kg/h补充水消耗量10kg/h Ca/S(mol/mol) = l. 3 循环灰返回量25kg/h
经过处理后,二氧化硫含量40mg/Nm3,脱硫率为95%。 具体工艺如下。
将粒度80mm的块状生石灰由磨机磨成生石灰粉,将块状的生石灰由磨机磨成生石灰粉, 经分级处理后采用粒度O.048mm的石灰粉(石灰质量要求:T60<4min, CaO>80%,粒度 <0.048mm),送入石灰仓,以气力输送方法经脱硫剂喷入口喷入脱硫塔内,控制输送气体的 压力为0.2MPa。
将洁净的工艺水籴用高压泵输送的方法经反应段的消化水喷嘴、增湿水喷嘴、补充水喷 嘴喷入脱硫塔内,控制喷入水的压力为0.2MPa。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内,烟气经预除尘段除去粗粉尘,以减轻后续 除尘净化装置的负荷,同时增加烟气中二氧化硫与脱硫剂的碰撞几率,有利于脱硫。经除去 大颗粒粉尘后,烟气上升至文丘里管束段,在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段,其 流动状态变成激烈的湍流,与喷入脱硫塔内的工艺水、脱硫剂及循环灰传质、传热,在消化、 增湿、降温(脱硫反应温度为75'C)的条件下,消石灰与烟气中二氧化硫产生化学反应生成 亚硫酸钙,部分亚硫酸钙被空气氧化成硫酸钙,烟气中二氧化硫被脱除。净化后的烟气从塔 上部的烟气出口排出,经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99%以上的袋式除尘器,其底部灰仓出口有两个, 一个循环 灰出口通过管道与脱硫塔的循环灰喷入口连通,以气力输送方法,控制输送气体的压力为 0.2MPa,将循环灰喷入脱硫塔内,循环灰通过蒸汽加热'至65'C以利于输送。底部灰仓的另一 个出口是外排灰出口,通过该出口将灰排出外运灰场。二级除尘器收集的部分循环灰通过再 循环给料量调节,保持二级除尘器烟气出口灰浓度为70mg/W,洁净的烟气经引风机排入烟囱、 排入大气。
工艺中,控制脱硫剂、水合适的重量比,使得二级除尘器出口烟气温度》70。C即可。控 制烟气停留时间为l秒。
实施例4
某烧结厂烟气量'200000mVh, 二氧化硫含量600mg/Nm3,烟气温度120。C。采用本实用新 型装置对烟气进行脱硫处理,除尘器出口烟气温度》7(TC。 '
本实施例所采用的脱硫剂——氧化钙粉在现场利用雷蒙磨机制作好后装入石灰仓中,其 他运行参数如下-脱硫剂消耗量240kg/h 消化水消耗量220kg/h 增湿水消耗量6000kg/h 补充水消耗量200kg/h Ca/S(mol/mol)=l. 1 循环灰返回量500kg/h
经过处理后,二氧化硫含量60mg/Nm3,脱硫率为90%。 具体工艺工程如下。
将粒度80mm的块状生石灰由磨机磨成生石灰粉,将块状的生石灰由磨机磨成生石灰粉, 经分级处理后采用粒度O.048mm的石灰粉(石灰质量姜求:T60<4min, CaO>80%,粒度 <0.048mm),送入石灰仓,以气力输送方法经脱硫剂喷入口喷入脱硫塔内,控制输送气体的 压力为l.OMPa。
将洁净的工艺水采用高压泵输送的方法经反应段的消化水喷嘴、增湿水喷嘴、补充水喷 嘴喷入脱硫塔内,控制喷入水的压力为1.5MPa。
将烟气由预除尘段的烟气进口引入脱硫塔内,烟气经预除尘段除去粗粉尘,以减轻后续 除尘净化装置的负荷,同时增加烟气中二氧化硫与脱硫剂的碰撞几率,有利于脱硫。经除去 大颗粒粉尘后,烟气上升至文丘里管束段,在文丘里管的作用下以高速进入消化反应段,其 流动状态变成激烈的湍流,与喷入脱硫塔内的工艺水、脱硫剂及循环灰传质、传热,在消化、 增湿、降温(脱硫反应温度为9(TC)的条件下,消石灰与烟气中二氧化硫产生化学反应生成 亚硫酸钙,部分亚硫酸钙被空气氧化成硫酸钙,烟气中二氧化硫被脱除。净化后的烟气从塔 上部的烟气出口排出,经烟气管道进入二级除尘器。
二级除尘器选用除尘效率在99%以上的静电除尘器,其底部灰仓出口有两个, 一个循环 灰出口通过管道与脱硫塔的循环灰喷入口连通,以气力输送方法,控制输送气体的压力为 L0MPa,将循环灰喷入脱硫塔内,循环灰通过蒸汽加热至9(TC以利于输送。底部灰仓的另一 个出口是外排灰出口,通过该出口将灰排出外运灰场。二级除尘器收集的部分循环灰通过再 循环给料量调节,保一二级除尘器烟气出口灰浓度为56mg/m3,洁净的烟气经引风机排入烟囱、 排入大气。
工艺中,控制脱硫剂、水合适的重量比,使得二幾除尘器出口烟气温度》70'C即可。控 制烟气停留时间为3秒。
9

Claims (3)

1、一种消化循环流化床烟气脱硫装置,其特征在于该装置包括三段:预除尘段(12)、文丘里管束段(2)和消化反应段(8),下部是预除尘段(12),预除尘段上部是文丘里管束段(2),内部纵向紧密排列着文丘里管,文丘里管束段(2)的上部是消化反应段(8),消化反应段(8)侧壁、文丘里管束段(2)上方设置有脱硫剂喷入口(3)、循环灰喷入口(14),在消化反应段(8)内壁、脱硫剂喷入口(3)、循环灰喷入口(14)上方,由下至上依次设置有消化水喷嘴(9)、增湿水喷嘴(4),在消化反应段(8)内顶部设置有补充水喷嘴(5)。
2、 按照权利要求1所述的消化循环流化床烟气脱硫装置,其特征在于预除尘段(12)内 烟气进口上方设置有烟气进口导流板(10)。
3、 按照权利要求1所述的消化循环流化床烟气脱硫装置,其特征在于消化反应段(8) 内烟气出口上方设置有烟气出口导流板(6)。
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Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Boji Environment Engineering Co., Ltd.

Assignor: Zhou Jianan

Contract record no.: 2014320000098

Denomination of utility model: Flue gas desulfurization device for digestive and circulating fluidized bed

Granted publication date: 20100324

License type: Exclusive License

Record date: 20140228

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100324

Termination date: 20150603

EXPY Termination of patent right or utility model