CN202087200U

CN202087200U - 流化床烟气脱硫装置

Info

Publication number: CN202087200U
Application number: CN2011201506370U
Authority: CN
Inventors: 樊越胜; 司鹏飞; 谢伟; 龚锐; 李博文
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-05-12

Abstract

本实用新型公开了一种流化床烟气脱硫装置，包括同轴嵌套的内圆筒和外圆筒，所述的内圆筒置于外圆筒内部，且内圆筒两端分别伸出外圆筒的顶部与底部；在内圆筒被外圆筒包裹的内部开设有上开口和下开口，下开口下方设有布风板；在外圆筒顶部下方且靠近外圆筒内壁处对称装有循环水喷头，循环水喷头与循环水进水管相连，在外圆筒底部下方连接有循环水排水管。本实用新型将活性炭床层分为吸附区和解吸区同步进行工作，工艺设备简单，施工方便，占地面积小，吸附材料可以重复使用，可避免烟灰颗粒对活性炭孔隙的堵塞现象；并能够实现连续的吸附和解吸过程。

Description

流化床烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种对冶金和锅炉烟气进行净化处理技术，具体涉及一种流化床烟气脱硫装置。

背景技术

近年来，随着可持续发展战略目标的制定，环境保护的主题已经愈发提上议事日程，随着国家环保政策的日趋严格，烟气脱硫已成为我国工业在二十一世纪初亟待解决的重大问题。然而，由于经济实力的限制，目前为止，我国主要是一些从国外引进的成套生产线，还很少有采用自己的技术成熟应用于工业的脱硫工艺。

现有可用的脱硫技术，根据控制SO₂排放的工艺在煤炭燃烧过程中的位置，可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三种。燃烧前脱硫主要是选煤、煤气化、液化和水煤浆技术；燃烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术；燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。

世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过200种。按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法，前者脱硫混合物直接排放，后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。

活性炭法烟气脱硫是一种以吸附传质作用为原理的脱硫方法。该工艺利用活性炭这种微孔材料的选择吸附特性和催化氧化特性，对烟气中的SO₂进行彻底地净化和回收。然而现有的活性炭法烟气脱硫工艺的单级系统示意图，参见图1。该活性炭床层用隔板分为4个面积相同的小区域，对于每一个小区域，脱硫过程主要由吸附和解析两个阶段组成。吸附阶段，烟气自下而上流动，穿过活性炭层时，烟气中部分SO₂ 被吸附，净化后的烟气由引风机送入烟囱；解析阶段，洗涤水由顶部喷下，穿过活性炭层的同时带走生成的硫酸，洗涤水流入中和池中和后循环使用。

目前采用现有活性炭脱硫固定床方式的缺点主要表现在以下几个方面：

吸附和解吸不能同步进行，造成设备庞大、运行管理复杂；初投资成本昂贵，运行费用较高；初投资成本昂贵，运行费用较高；且烟气中的烟灰颗粒会堵塞活性炭孔隙，使吸附性能降低。采用流化床技术，可避免烟灰颗粒对活性炭孔隙的堵塞现象；并能够实现连续的吸附和解吸过程。针对现有技术方法上的不足，本实用新型旨在解决设备的紧凑性和连续运行的问题。提供一种能够连续运行、管理简单且富有实效的脱硫新技术。采用流化床技术，可避免烟灰颗粒对活性炭孔隙的堵塞现象，并能够实现连续的吸附和解吸过程。

针对现有技术方法上的不足，本实用新型提供了一种能够连续运行、管理简单且富有实效的流化床烟气脱硫装置。

发明内容

为了克服上述背景技术的技术缺陷活不足，本实用新型提供一种采用活性炭材料对SO₂气体进行连续吸附、解吸的内部循环流化床，将SO₂进行吸收转化成H₂SO₄，达到环保和回收有用资源的双重目的。

为了实现上述技术任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种流化床烟气脱硫装置，包括同轴嵌套的内圆筒和外圆筒，所述的内圆筒置于外圆筒内部，且内圆筒两端分别伸出外圆筒的顶部与底部；在内圆筒被外圆筒包裹的内部开设有上开口和下开口，下开口下方设有布风板；在外圆筒顶部下方且靠近外圆筒内壁处对称装有循环水喷头，循环水喷头与循环水进水管相连，在外圆筒底部下方连接有循环水排水管。

本实用新型的其他技术特点为：所述的内部圆筒为活性炭床层。

本实用新型与现有的干法固定床脱硫装置不同的是采用了内部循环流化床的形式，将活性炭床层分为吸附区和解吸区同步进行工作，吸附区呈流化状态运行，部分活性炭颗粒会不断通过上部的开口进入解吸区，解吸区的活性炭颗粒在重力的作用下会通过下部的开口不断进入吸附区，这样就在吸附区和解吸区之间形成了活性炭物料的往复循环。这种工艺设备简单，施工方便，占地面积小，吸附材料可以重复使用，使用寿命在两年以上。设计系统的耐酸性能良好，足可以使吸附塔的使用寿命达到20年以上。

附图说明

图1为现有活性炭法烟气脱硫工艺的单级系统，其中各图标分别表示1、电磁阀、2、洗涤喷头、2、活性碳床层、4、烟气进口、5、中和池、6、清水池、7、循环水泵、8、烟气出口。

图2为本实用新型的结构示意图，其中各图标分别表示：1、循环水排水管，2、布风板、3活性炭，4、外圆筒，5、循环水进水管，6、内圆筒，7、循环水喷头，8、上开口，9、活性炭床层，10、下开口。

图3为湿态下活性炭脱硫吸附过程示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体内容作进一步详细说明。

具体实施方式

参见图3，本实用新型是采用活性炭材料对SO₂气体进行连续吸附、解吸的内部循环流化床，包括同轴嵌套的内圆筒6和外圆筒4，内圆筒6置于外圆筒4内部，且内圆筒6两端分别伸出外圆筒4的顶部与底部，所述的内圆筒6为活性炭床层形成硫化吸附区Ⅰ，外圆筒4沿内圆筒6外侧为硫化解析区Ⅱ；在内圆筒6被外圆筒4包裹的内部开设有上开口8和下开口10，在下开口10下方设有布风板2；在外圆筒4顶部下方且靠近外圆筒4内壁处对称装有循环水喷头7，循环水喷头7与循环水进水管5相连，在外圆筒4底部下方连接有循环水排水管1。

特别地，所述的内部圆筒6为活性炭床层9。

本实用新型的种流化床烟气脱硫装置为双层结构循环流化床，当烟气流过吸附区Ⅰ下半部分时，利用烟气的温度对活性炭层进行干燥，使得覆盖在其表面的水膜蒸发，当烟气流过吸附区Ⅰ的上半部分时，利用活性炭层进行吸附脱硫。在外圆筒4顶部下方且靠近外圆筒4内壁处装有循环水喷头7，使得循环水从上而下通过解吸区Ⅱ的活性炭层，将吸附的产物H₂SO₄洗脱出来，进入稀硫酸池。当池中硫酸浓度达到20％左右时，重新更换喷淋水。吸附区Ⅰ呈流化状态运行，部分活性炭颗粒会不断通过上开口进入解吸区Ⅱ，解吸区Ⅱ的活性炭颗粒在重力的作用下会通过下开口不断进入吸附区Ⅰ，这样就在吸附区Ⅰ和解吸区Ⅱ之间形成了活性炭物料的往复循环。如此不断循环工作，从而实现吸附、解析操作步骤同步进行。

本发明结果简单，施工方便，占地面积小，吸附材料可以重复使用，使用寿命在两年以上。设计系统的耐酸性能良好，足可以使吸附塔的使用寿命达到20年以上。流化床吸附塔外壳为H704优质不锈钢，在各种浓度的强酸中最大腐蚀速度为0.2mm/年，对于本系统采用的6mm的钢板，可以充分保证足够长的使用年限。而隔板材料和用来支撑活性炭的板材采用聚四氟乙烯板材，由于碳氟键和氟原子外壳的保护作用，使聚四氟乙烯材料具有十分优异的耐化学性能。其板材的连续使用温度为260℃，在稀硫酸中长时间浸渍重量完全无变化，而且几乎对所有常用的化学品和溶剂都呈现惰性。

以下给出本实用新型活性炭解析方法对比分析：

本实用新型的流化床烟气脱硫装置具体采用喷嘴喷淋解析的方法，发明人按照目前现有4种不同的解析方法进行对比分析：

方法Ⅰ：在吸附过程结束后，将吸附柱进气和排水阀门同时关闭，将1000ml蒸馏水注入吸附柱对活性炭进行3min的浸泡，在浸泡的同时，使用搅拌器对活性炭进行搅拌。

方法Ⅱ：过程同方法Ⅰ，但不加搅拌过程。

方法Ⅲ：在吸附柱内距床层0.5m高度处设置孔径为0.2mm、厚度为50mm的不锈钢孔板，吸附过程结束后关闭进气阀，开启排水阀，将1000ml蒸馏水在3分钟内均匀淋入吸附柱。

方法Ⅳ：在吸附柱内距床层0.5m高度处安装1/2''PZ5095×45J型喷嘴并用循环泵供水，水洗过程同方法Ⅲ。

四种方法在第一次吸—解析循环中的解析效率见表1。

由表1可知，浸泡搅拌的解析方法具有最高的解析效率，这是因为搅拌作用使吸附剂颗粒与流体得以充分地接触，而且在高速旋转作用下，流体产生的紊流效应使吸附质向流体中的扩散作用明显增强，传质系数大大增加，从而能够比较完全地解析。而静态浸泡解析效率最低的原因是：在流体静止状态下，吸附态的H₂SO₄分子只能依靠溶解作用所产生的动力从吸附剂中分离出来，随着吸附剂表面层附近溶液中H₂SO₄分子的密集，这种扩散作用逐渐减弱，当扩散动力与扩散阻力平衡时，即已不能继续解析。

表1 不同解析方法下MHY30型新活性炭第一次吸-解析循环的解析效率

（m_ac=1.5kg，V_SO2=3.0×10^-3，V_H2O=0.1，T=80℃，W_de=1L，t_de=3min）

然而现实实际应用中，浸泡的方法还难以应用于连续性的工业生产，而淋水式解析方法则是一种比较实际的解析方法。在两种淋水式解析方法中，喷嘴喷淋解析的解析量略大于孔板淋水解析量。这主要是因为在淋水量相同的情况下，两种解析方法中渗流速度有着一定的差异。孔板淋水过程中，由于水流仅靠重力作用自然下流，孔板又具有较大的局部流动阻力，使水流的初速很低。而喷嘴喷淋中，由于具有一定的压头，出水具有一定的速度，本实验采用的1/2''PZ5095×45J型喷嘴，在0.1Mpa的压力下，出水速度约为2.41m/s。因此，经过实验研究发现，在淋水高度同为0.5m时，采用喷嘴喷淋解析时的渗流速度约为孔板淋水解析时的1.5~2.0倍。

Claims

1.一种流化床烟气脱硫装置，其特征在于：包括同轴嵌套的内圆筒（6）和外圆筒（4），所述的内圆筒（6）置于外圆筒（4）内部，且内圆筒（6）两端分别伸出外圆筒（4）的顶部与底部；在内圆筒（6）被外圆筒（4）包裹的内部开设有上开口（8）和下开口（10），下开口（10）下方设有布风板（2）；在外圆筒（4）顶部下方且靠近外圆筒（4）内壁处对称装有循环水喷头（7），循环水喷头（7）与循环水进水管（5）相连，在外圆筒（4）底部下方连接有循环水排水管（1）。

2.如权利要求1所述的流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述的内部圆筒（6）为活性炭床层（9）。