CN201823469U - 膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置。它用于烟气温度低、含湿量大的中型电厂(50-300MW)锅炉(220t/h到1000t/h)或与此规模相当的钢铁企业烧结机烟气的脱硫处理，不但能应用于新建电厂和钢铁厂，而且由于其占地面积小，更能应用于我国大量存在的现有电厂和钢铁厂增建脱硫工程。其结构为：它包括循环流化床脱硫塔，循环流化床脱硫塔的底部与烟气源连接；设置在循环流化床脱硫塔底部烟气入口上方的膏状脱硫剂喷射装置，在膏状脱硫剂喷射装置上方则设有作调节用的喷水装置；循环流化床脱硫塔出口烟气经至少一级除尘装置后排空，收集的物料经返料装置送回循环流化床脱硫塔继续参与反应。

Description

膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型专利涉及一种膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，属于烟气脱硫处理工艺和流化床技术领域。

背景技术

在烟气脱硫技术领域中，脱硫方法很多，目前最成熟应用最广的是石灰石/石膏湿法洗涤工艺，该技术脱硫效率高，但设备较为复杂，投资和运行成本较高，适用于大型电站。而烟气循环流化床脱硫技术(CFB-FGD)具有流程简单、占地少、投资小以及副产品可以实现综合利用，而且能在较低钙硫比的情况下，接近或达到湿法工艺的脱硫效率。它不仅适合于大型锅炉，而且对中、小型锅炉，烧结机的SO₂污染治理也是一种理想的方法。特别适合中国国情。

循环流化床烟气脱硫工艺最早是由德国的鲁奇(Lurgi)公司研究开发的，八十年代中后期，Lurgi公司在原来用于炼铝尾气处理的技术基础上开发了一种新的适用于锅炉和其它燃烧设备的干法烟气脱硫工艺，即循环流化床烟气脱硫工艺。这种工艺以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的多次再循环，使脱硫剂与烟气接触时间增加，从而大大提高了脱硫剂的利用效率。近年来，随着世界脱硫市场的不断扩大，这种工艺已经引起了人们越来越多的关注，德国的Wulff公司、丹麦的FLS公司、瑞典的ABB公司以及日本的日立公司都进行了循环流化床烟气脱硫的应用开发研究。目前已达到工业化应用的有4种流程，它们是：Lurgi-Bischoff公司的烟气CFB脱硫技术；Wulff公司的RCFB技术；FLS公司的GSA技术和Alstom公司的NID技术。

德国的Siersdorf电厂两台275t/h锅炉1988年安装了Lurgi公司的循环流化床烟气脱硫装置，燃煤含硫量平均为0.7％，脱硫效率达到93％，处理后的烟气满足德国排放标准。Wulff公司在Lurgi技术的基础上继续研究开发了第二代回流式循环流化床烟气脱硫装置(RCFB)。与Lurgi公司的工艺相比，RCFB工艺主要在吸收塔的流场设计和塔顶结构上作了较大改进。烟气和脱硫剂颗粒在吸收塔中向上运动，同时有一部分颗粒从塔顶向下回流(Reflux)。这股固体回流与烟气的方向相反，而且它是一股很强的内部湍流，增加了烟气与脱硫剂的接触时间，实际上这是一种与外部循环相似的内部再循环，在内外再循环的作用下，脱硫性能得到优化。内循环还大大降低了吸收塔出口的含尘浓度，内部回流的固体物料量约为外部再循环的30-50％，出口含尘浓度可降低15-30％。由于吸收塔出口含尘浓度的降低，取消了Lurgi工艺中的机械预除尘器，这不但简化了工艺，节省了投资，而且由于外部再循环灰量的减少而减少了运行费用。

1993年，德国Deutsche Solvay-Werke GmbH的自备热电厂220t/h燃煤锅炉上回流式循环流化床脱硫工艺得以应用。在Ca/S比为1.25时，脱硫效率最大达到97％，10000小时运行系统可用率达到98％。目前ABB公司已经购买了Wulff公司RCFB技术使用许可证，正以自身优势在世界范围内寻求用户。

FLS公司是丹麦最大的工业企业，在水泥工业及散装物料输送机械制造方面享有很高的声誉，它们独立开发的气体悬浮吸收(GSA)烟气脱硫技术在工作原理上和Lurgi工艺十分类似，不同之处在于，GSA工艺的脱硫剂不是干消化石灰，而是石灰浆。新鲜石灰浆经双流体喷嘴雾化从吸收塔底部喷入，并在吸收塔中保持悬浮湍动状态，边干燥边反应，干燥后的脱硫剂颗粒经旋风除尘器除下后返回吸收塔循环利用。该工艺已在一些垃圾焚烧设备和中小动力锅炉的烟气处理装置上得到了应用。在美国的10MWe示范电厂试验表明，该工艺在Ca/S比为1.2-1.4的情况下，脱硫效率可达90％以上。

东南大学从1995年开始CFB-FGD技术的自主开发研究，从实验室规模到模拟中试研究成功，通过省级鉴定，拥有国家实用新型专利(‘n’形变速循环流化床干法脱硫装置，专利号为ZL95240758.2)。该项技术已成功应用于65t/h、130t/h、410t/h、480t/h和670t/h多台锅炉的烟气脱硫工程。

申请人对原有循环流化床脱硫装置进行改进和完善，采用多层喷水、干湿结合、高效雾化、低阻部件等技术和设备，使之更充分发挥其优点，更适合于大型化和工程化，于2008年申请并获准专利“多层喷水循环流化床烟气脱硫装置(专利号：200720018589.3)”。

上述两项专利在电力行业烟气脱硫方面得到很好的应用，发挥了重大作用。但在将脱硫工艺扩展到钢铁企业烧结机时，遇到烧结机烟气温度较低，湿度较大，脱硫系统后部必须采用布袋除尘器等特殊情况，如按以前两个专利的喷水方法和喷水量降温，则脱硫塔出口烟气温度太低，造成后部布袋除尘器堵塞。如减少喷水量，以保证脱硫塔出口烟气温度，则固体Ca(OH)₂难以得到足够的水分形成表面液膜，从而降低了脱硫效率。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，它适用于烟气温度低、含湿量大的中型电厂(50-300MW)锅炉(220t/h到1000t/h)或与此规模相当的钢铁企业烧结机烟气的脱硫处理，不但能应用于新建电厂和钢铁厂，而且由于其占地面积小，更能应用于我国大量存在的现有电厂和钢铁厂增建脱硫工程。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，它包括循环流化床脱硫塔，循环流化床脱硫塔的底部与烟气源连接；膏状脱硫剂喷射装置设置在循环流化床脱硫塔底部烟气入口上方，在膏状脱硫剂喷射装置上方则设有喷水装置；循环流化床脱硫塔出口烟气经至少一级除尘装置后排空，收集的物料经返料装置送回循环流化床脱硫塔继续参与反应。

所述烟气源经预除尘器与循环流化床脱硫塔底部连接。

所述循环流化床脱硫塔底部设有导流板，导流板与烟气源连通，在导流板上方设有文丘里装置，文丘里装置与膏状脱硫剂喷射装置相配合。

所述膏状脱硫剂喷射装置包括脱硫剂搅拌器，它与计量挤压泵连接，计量挤压泵将膏状脱硫剂经雾化喷嘴送入循环流化床脱硫塔。

所述喷水装置为沿循环流化床脱硫塔高度布置的多层喷水装置。

所述返料装置为气化斜槽。

本实用新型中循环流化床脱硫塔是脱硫系统中的核心设备，由锅炉来的烟气经底部导流板和文丘里装置进入脱硫塔，脱硫剂Ca(OH)₂预先和少量的增湿水充分混合，制成含水20％-40％的膏状物，用计量挤压泵经雾化喷嘴雾化成微细颗粒，从文丘里装置扩散段上端喷入脱硫塔进行脱硫，由布袋除尘器灰斗返回的脱硫灰经返料气化斜槽在文丘里管的收缩段出口部分进入脱硫塔。湿润的脱硫剂Ca(OH)₂小颗粒在脱硫塔内与烟气充分接触，形成强烈的湍动和混合，烟气中SO₂与脱硫剂Ca(OH)₂在脱硫塔内发生化学反应生成固态的CaCO₃和CaCO₄，随固体物料排出，从而达到脱硫的目的。

脱硫后的洁净烟气经布袋除尘器除去固体尘粒，通过引风机排入大气，从而完成脱硫除尘的要求，达到各项设计指标。

本实用新型在使用时可根据脱硫工艺要求及脱硫塔入口和出口温度，计算出脱硫过程所需的Ca(OH)₂和水量，制备出不同浓度的膏状脱硫剂；选用合适的容器和搅拌装置，用于制备不同浓度的膏状脱硫剂；选用合适的计量挤压泵，作为膏状脱硫剂的输送和计量装置；应用了自主开发研究成功的“撞击内混式气泡雾化喷嘴(专利号：200720019255.8)”，将膏状脱硫剂雾化，使雾化颗粒粒径小于24μ，达到良好的雾化效果。通过对脱硫塔-布袋除尘器系统进行计算机数值模拟计算，调节膏状脱硫剂的浓度，使整个系统既不会造成布袋除尘器堵塞，又能达到脱硫除尘的要求。

本实用新型的有益效果是：

1、根据脱硫工艺要求及脱硫塔入口和出口温度，经严格的硫平衡和热平衡计算，算出脱硫过程所需的Ca(OH)₂和水量，制备出不同浓度的膏状脱硫剂；实际上是把干法脱硫变为半干法脱硫，全部干Ca(OH)₂颗粒外面皆由水膜均匀包裹，将脱硫过程由气-固反应变为气-液反应，沿塔高方向多层喷水，这样，有利于SO₂的高效吸收及增湿水的充分蒸发；大大提高了脱硫效率和脱硫剂的利用率，在Ca/S＝1.2-1.5时脱硫效率可达到90％以上；塔内物料一直处于激烈的湍流状态，不断冲刷塔壁，因此整个脱硫塔内壁处于干燥状态。塔出口烟气温度比水露点温度高15℃以上，因而塔内不会产生结露，不需采取防腐措施。

2、为适应我国电厂燃煤煤种和烧结机出口烟气温度的多变性，采用干粉状、浆液状与膏状脱硫剂相结合的技术。当脱硫塔入口烟气条件变化时，脱硫剂与水分相互组成的状态可作相应的变化。脱硫剂用干粉另外喷水，易于实现跟踪变化，但其脱硫效果不如浆液，且需过量的水，致使塔出口温度过低。但单用浆液时，其浓度难以随时变化，若变化，易引起管道堵塞及喷水量难以控制等问题。故为确保脱硫效率和运行的可靠性、经济性，采用脱硫剂干粉、浆液与膏状相结合的技术，此技术尤其适用于具有多种容量煤种变化较大的发电机组及烟气条件波动幅度较大的烧结机机组，

3、使用自主开发研究的“撞击内混式气泡雾化喷嘴(专利号：200720019255.8)”，能将浆液状和膏状脱硫剂良好地雾化；

4、脱硫塔-布袋除尘器系统经计算机数值模拟计算，使得脱硫塔内流场均匀，化学反应更充分，提高脱硫效率和脱硫剂利用率，并使系统阻力低，确保锅炉和烧结机正常运行，降低运行费用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1.循环流化床脱硫塔，2.喷水装置，3.预除尘器，4.导流板，5.文丘里装置，6.脱硫剂搅拌器，7.计量挤压泵，8.布袋除尘器，9.返料气化斜槽，10.引风机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置包括循环流化床脱硫塔1，循环流化床脱硫塔1的底部与烟气源连接；膏状脱硫剂喷射装置设置在循环流化床脱硫塔1底部烟气入口上方，在膏状脱硫剂喷射装置上方则设有喷水装置2；循环流化床脱硫塔1出口烟气经至少一级除尘装置后排空，收集的物料经返料装置送回循环流化床脱硫塔1继续参与反应。

所述烟气源经预除尘器3与循环流化床脱硫塔1连接。

所述循环流化床脱硫塔1底部设有导流板4，导流板4与烟气源连通，在导流板4上方设有文丘里装置5，文丘里装置5与膏状脱硫剂喷射装置相配合。

所述膏状脱硫剂喷射装置包括脱硫剂搅拌器6，它与计量挤压泵7连接，计量挤压泵7将膏状脱硫剂经雾化喷嘴送入循环流化床脱硫塔1。

所述喷水装置2为沿循环流化床脱硫塔高度布置的多层喷水装置。

所述除尘装置为布袋除尘器8，它的出气端与引风机10连接。

所述返料装置为返料气化斜槽9。

实施例：

对某钢铁企业230平米烧结机进行全烟气脱硫设计，本烟气脱硫系统采用膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫工艺。烧结机出口烟气分两路进两台预除尘器，除下的固体细粉可返回烧结机再利用；预除尘后的烟气从脱硫塔下部两侧进入，经文丘里管加速扰流后，进入塔内与高浓度的混合物料流化接触，在循环流化床脱硫反应塔内，Ca(OH)₂膏状脱硫剂和烟气，在流化状态下充分混合，有必要时，可向脱硫塔喷入少量的减温水，作调节用，水分在Ca(OH)₂粒子的表面形成液相膜，变气固反应为液固反应，在酸碱两性物质充分混合的脱硫塔内，液相表面发生快速化学反应，反应如下：

Ca(OH)₂+2HCl→CaCl₂+2H₂O

Ca(OH)₂+2HF→CaF₂+2H₂O

Ca(OH)₂+SO₂→CaSO₃+H₂O

Ca(OH)₂+SO₃→CaSO₄+H₂O

Ca(OH)₂+SO₂+1/2O₂→CaSO₄+H₂O

脱硫后的烟气携带飞灰、脱硫产物和部分未反应的脱硫剂进入布袋除尘器进行气固分离，洁净烟气经引风机送入烟囱。除下的固体物料进入料斗，一部分排入输灰系统，大部分经返料气化斜槽进入脱硫塔继续参加反应，并经多次再循环，使得床内参加反应的Ca(OH)₂量远远大于新投加的Ca(OH)₂量，即实际反应的Ca/S比远远大于表观Ca/S比，从而使SO₂、SO₃等酸性气体能被较充分地吸收，实现高效脱硫和脱硫剂的高效利用。

在表观Ca/S比为1.4时，脱硫效率可超过90％。

Claims (6)

1.一种膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，其特征是，它包括循环流化床脱硫塔，循环流化床脱硫塔的底部与烟气源连接；膏状脱硫剂喷射装置设置在循环流化床脱硫塔底部烟气入口上方，在膏状脱硫剂喷射装置上方则设有喷水装置；循环流化床脱硫塔出口烟气经至少一级除尘装置后排空，收集的物料经返料装置送回循环流化床脱硫塔继续参与反应。

2.如权利要求1所述的膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，其特征是，所述烟气源经预除尘器与循环流化床脱硫塔底部连接。

3.如权利要求1所述的膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，其特征是，所述循环流化床脱硫塔底部设有导流板，导流板与烟气源连通，在导流板上方设有文丘里装置，文丘里装置与膏状脱硫剂喷射装置相配合。

4.如权利要求1或3所述的膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，其特征是，所述膏状脱硫剂喷射装置包括脱硫剂搅拌器，它与计量挤压泵连接，计量挤压泵将膏状脱硫剂经雾化喷嘴送入循环流化床脱硫塔。

5.如权利要求1所述的膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，其特征是，所述喷水装置为沿循环流化床脱硫塔高度布置的多层喷水装置。

6.如权利要求1所述的膏状脱硫剂循环流化床烟气脱硫装置，其特征是，所述返料装置为气化斜槽。

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