本发明是用于净化锅炉、焚化炉和炉子排放废气的干法及系统。 锅炉或焚化炉排放热废气中的废物一般包括10到2，000ppm酸性有害物，例如氧化硫（SOx）、氯化氢（HCl）、氟化氢（HF）等等。必须除去这些物质使污染得以控制。
通常利用湿法从废气中去除这种酸性有害物，在该方法中，使包含碱性吸收剂的液体或泥浆直接与冷却到低温的废气接触，以净化气体。尽管去除效率高，但这种方法在处理由此而产生的废水时却遇到困难，还必须重新加热废气，以及存在着设备和运行费用高的问题。
鉴于上述问题，已经研究了取代湿法的各种方法。至今推荐的一些方法包括，通过活性炭吸收这种物质以去除有害物的方法、将熟石灰泥浆喷入废气的半干法。尽管如此，这些方法还是不能达到高去除效率。
另外，对干法处理进行了调研，在该方法中，使钙型吸收剂（例如生石灰、熟石灰、石灰石、白云石等等）的粒子直接分散在热炉子或烟道内部，以去除有害物，但是吸收剂反应性低，使该方法不适于实用，除非是环境控制很松的特殊情况。
特别指出，在干法中，吸收剂同SOx的反应性低达约20%，而吸收剂同HCl的反应性仅限于50%或更低。
钙型吸收剂（例如CaO粒子）反应性低可归因于以下原因。CaO粒子同SOx、HCl或HF的反应首先发生在CaO粒子的表面上，在其表面形成一层CaSO4、CaCl2或CaF2薄壳。随着SOx、HCl或HF渗入粒子，反应进一步继续。然而，表面壳密实，因此妨碍SOx等渗入CaO粒子，迅速地阻止了SOx等同CaO的反应。
可以用美国专利3，481，298 Ishihara等人提出的方法克服上述问题。用这种方法，使CaO粒子被CaSO4、CaCl2、CaF2等化合物壳覆盖、并使所得之反应不活泼的CaO粒子，同水发生水合作用，CaO粒子由于水合作用发生膨胀，使表面壳破裂重新活化粒子。所以，重复使用活化了的粒子，达到的反应性比使用初始粒子而不经重新活化时更高。
然而，将水用于水合作用的Ishihara等人的方法是一种湿法，因此水合处理而产生的CaO粒子包含大量水，并且成为体积变大的团块。由于这些粗大的湿粒子无法直接喷入废气，需要使该粒子进行干燥、粉碎、分选处理，以制备用于干法处理的若干微米的CaO粒子。这种处理在劳动力，时间和费用方面都存在问题。此外，鉴于极高的温度不能用于反应，上述湿水合处理本身也有需要延长时间周期的问题。
本发明的目的是，提供一种使用钙型吸收剂净化废气的方法和系统，该系统利用上述美国专利的优点，却不存在其中的问题。
按照本发明的第一个方面，将钙型吸收剂的细粒子喷入废气，并用除尘器捕集吸收了废气中酸性有害物和其它粒子的吸收剂粒子，提供一种净化含有酸性有害物废气的方法，该方法的特征在于，使捕集的吸收剂粒子同水蒸汽发生水合作用，借此使粒子膨胀，并使由于吸收酸性有害物在粒子表面形成的不活泼壳破裂，再次向废气供给所得之活化了的吸收剂粒子。
在本发明中使用的钙型吸收剂包括：石灰石（CaCO3）、熟石灰[Ca（OH）2]、生石灰（CaO）、白云石（CaCO3·MgCO3）、熟白云石[Ca（OH）2·Mg（OH）2或Ca（OH）2·MgO]、煅烧白云石（CaO·MgO或CaCO3·MgO）和含CaO或者能够在高温（约不低于300℃）下形成CaO的任何材料。此外，颗粒性钙型吸收剂原来就包含CaO或在至少约300℃高温下通过以下反应产生CaO。
（2）
CaO根据以下反应从废气中吸收酸性有害物（SOx、HCl、HF）。
从反应（3）到（6）产生的Ca SO4、Ca Cl2和Ca F2形成了一层覆盖在吸收剂粒子表面的不活泼壳。然而按照本发明方法，使吸收剂粒子内部的CaO同水蒸汽发生水合作用生成Ca（OH）2，随后粒子膨胀，表面壳破裂而被活化。况且，由于使用水蒸汽的水合作用处理贯穿整个干燥过程，可以再次直接向废气供给活化了的吸收剂粒子，而无须任何专门的后续处理。
除有害物之外，废气常常含有大粒度飞灰。在这种情况中，希望将除尘器捕集的粒子，分为主要包含飞灰的粗粒子部分和主要包含不大于预定粒度吸收剂粒子的细粒子部分，并且仅仅使细粒子部分同水蒸汽发生水合作用。
水蒸汽的温度最好为150至300℃，更可取的温度是200℃至250℃。如果温度低于150℃，水合作用将不会迅速地继续下去，而在高于300℃温度时，Ca（OH）2释放HO的反应，优先于CaO变成Ca（OH）2的反应。因此，不能按希望实现水合反应。
上述钙型吸收剂中，白云石、熟石灰和煅烧白云石有着较大空隙体积，因此它们有使酸性有害物容易渗入粒子的优点。
按照本发明的第二个方面，通过将钙型吸收剂的细粒子喷入废气，并用除尘器捕集吸收了废气中酸性有害物和其它粒子的吸收剂粒子，提供一种净化煤气发生炉产生的含有酸性有害物废气的系统;该系统的特征在于，系统还包括使捕集的吸收剂粒子同水蒸汽发生水合作用的水合反应器，利用它使粒子膨胀，并使由于吸收酸性有害物在粒子表面形成的不活泼壳破裂，以及向废气再次供给所得之活化了的吸收剂粒子。参照附图，说明以下实施例将会容易理解本发明的各种特性和优点。
附图是表达本发明废气净化系统结构的示意图。
最佳实施例
参照附图，1表示烧煤锅炉、燃油锅炉、废物焚化炉或类似产生高温废气的炉子，或者同炉子或煤气发生炉相接的烟道。通过管道2，将具有预定平均粒度的钙型吸收剂粒子供入炉子或烟道1，吸收剂粒子从废气中吸收酸性有害物（例如SOx、HCl和HF）。将气体送入除尘器3，通过除尘器去除各种类型的粒子。然后通过管道4和烟囱5，将气体排入大气。通过管道6，将除尘器3捕集的粒子送入分粒器7，在分粒器内，将它们分为主要含有飞灰的粗粒子部分和主要含有由于吸收酸性有害物以致表面钝化的吸收剂粒子的细粒子（平均粒度2至3微米）部分。
在烧煤锅炉和废物焚化炉中，飞灰的数量为钝化了的吸收剂粒子数量的若干倍，因此必需使用分粒器7，而在燃油锅炉中，飞灰量小于钝化了的吸收剂粒子量。在后者情况中，并不总是需要分粒段。
在盘管锅炉中，飞灰粗大，即令是细飞灰，其平均粒度也约为15微米，而钝化了的颗粒性吸收剂平均粒度却为2～3微米。此外，当使用空气分离器作为分粒器7时，能够有效地将吸收剂从飞灰中分离出来。使用空气分粒器进行的实验表明，可以将捕集的颗粒性混合物，分为包含10%钝化了的吸收剂粒子的飞灰部分和包含10%飞灰的钝化了的吸收剂粒子部分。
通过管道8，将包括钝化了的吸收剂和用分粒器7分离出来的细粒子部分送入水合反应器9，通过管道10，将200-250℃的过热水蒸汽供入水合反应器9。使钝化了的吸收剂粒子分散在整个过热水蒸汽中，借此使内部的CaO组分快速水合、膨胀。所以，覆盖各个吸收剂粒子的不活泼壳（CaSO4，CaCl2，CaF2等）破裂露出内部未反应部分。
水合反应器7可以是一种利用使过热水蒸汽高速通过的喷射机。在这种情况中，喷射机本身的粉碎作用和水合反应引起的膨胀，共同使覆盖在吸收剂粒子表面的不活泼壳迅速破裂。在这种情况中可以获得另一个优点，即能够使由此产生的活化了的吸收剂粒子，迅速地供入并分散在废气中。不论是否使用喷射机，包含水蒸汽的高温气体可以用于代替过热水蒸汽。
通过回流管11，再次将活化了的吸收剂粒子供入炉子或烟道1，通过管道2，同时将部分新吸收剂粒子供入炉子或烟道1。于是，重复以上相同过程。为了防止通过系统的循环吸收剂粒子过剩，可以通过排气管12部分地去除从分粒器7排出的钝化了的吸收剂粒子。
在使用本发明方法的条件下，通过使CaO变成Ca（OH）2的水合作用引起的体积膨胀，破碎或破裂不活泼壳，因此，当进行水合处理时，钙型吸收剂必须包含CaO。另一方面，利用在两个温度范围的钙型吸收剂去除酸性有害物，也就是，在800-1200℃的高温范围吸收SOx，而在150-400℃的低温范围吸收HCl和HF。在高温范围，使Ca（OH）2和CaCO3二者热分解产生CaO，因此全部上述钙型吸收剂都是可用的。然而在低温范围，CaCO3无法分解，因此要使用的钙型吸收剂限于那些包含CaO和Ca（OH）2的物质。在150-300℃低温范围时，Ca（OH）2根本不可能热分解，而CaO却会变成Ca（OH）2。因此，本发明应用于300℃以上的温度。
用产生2000N米3/小时（N系指标准状况）废气的燃煤试验炉进行废气净化实验，将如下所述。
在以下条件进行实验1和2。
废气中SOx浓度：740ppm（袋式过滤出口处）
吸收剂入口处理度：1070℃
在有效温度范围（800-1050℃）内用于脱硫反应的吸收剂停留时间：3秒
实验1
当输进30N米3/小时的空气时，以13.5公斤/小时的进料率，供给平均粒度1.8微米的石灰石（CaCO3）粒子作为钙型吸收剂。通过炉壁上的喷管，以200-300米/秒的速度，同空气一起将吸收剂喷入废气。
结果，在用作除尘器的袋式过滤器出口处，处理过的气体仅含有浓度为73ppm的SOx。处理脱硫效率达90%。CaCO3/SO摩尔比为0。
当实验连续进行10小时，从袋式过滤器捕集到347公斤的粒子。
用空气分粒器分选粒子，得到220公斤平均粒度为20微米的粗粒子部分，和127公斤平均粒度为2.2微米的细粒子部分。进行化学分析，发现细粒子部分包含57.0%的CaSO4、25.8%的CaO、5.1%的CaCO3和12.1%的SiO2、Al2O3、MgO及其它化合物。
实验2
在中断新石灰石粒子供应的条件下，同100公斤/小时、450℃、压力为6公斤/厘米2G（当从喷射机流出时，冷却至上述膨胀时的温度范围）的过热水蒸汽一起，将实验1回收的细粒子部分送入喷射机，利用它使该部分中的颗粒性石灰石重新活化。在维持有效组分（CaO和CaCO3）使CaO/SOx摩尔比为2.0的条件下，通过炉上的喷管，以25.8公斤/小时的喷射率和200-300米/秒的喷射速度，将重新活化了的颗粒性石灰石喷入炉子。
处理结果是，在作为除尘器的袋式过滤器出口处，SOx的浓度仅有75ppm，脱硫效率达89%。
当实验连续进行4小时，从袋式过滤器捕集到209公斤的粒子。用分粒器分选粒子，得到89公斤平均粒度为20微米的粗粒子部分，和120公斤平均粒度为2.3微米的细粒子部分。进行化学分析，发现细粒子部分包含67.6%的CaSO4、11.0%的CaO、2.2%的CaCO2和19.2%的SiO2、Al2O3、MgO及其它化合物。
在以下条件下进行实验4和3。
废气中SOx浓度：730ppm（在袋式过滤出口处）
吸收剂入口处温度：1050℃
在有效温度（800-1050℃）范围内用于脱硫反应的吸收剂停留时间：3秒
实验3
以21.0公斤/小时的喷射率和150-250米/秒的喷射速度，通过喷射器和喷管，将作为钙型吸收剂的平均粒度为1.7微米的白云石粒子喷入废气，上述白云石粒子包含16.3%的MgO、35.3%的CaO、45.5%的CO2和2.1%的SiO2。同45N米3/小时的空气一起，将吸收剂供入废气。
处理结果是，在袋式过滤器出口处，SOx的浓度仅有65ppm（相当于91%的脱硫效率）。CaO/SOx摩尔比为2.0。
在上述条件下，实验连续进行10小时，因此从作为除尘器的袋式过滤器捕集到385公斤的粒子。使用空气分粒器分选粒子，得到219公斤平均粒度为20微米的粗粒子部分，和166公斤平均粒度为2.0微米的细粒子部分。进行化学分析，发现细粒子部分包含40.7%的CaO、18.5%的MgO、25.7%的SO3、0.7%的CO2和14.4%的SiO2、Al2O3等化合物。
实验4
在中断新石灰石粒子供应的条件下，同110公斤/小时、400℃、压力为6公斤/厘米2G的过热水蒸汽一起，将实验3回收的细粒子部分送入喷射机，利用它使该部分中的颗粒性石灰石重新活化。通过喷管，以30公斤/小时的喷射率和150-250米/秒的喷射速度，将重新活化了的颗粒性石灰石喷入炉子。
处理结果是，在袋式过滤器出口处，SOx的浓度仅有90ppm，从而达到88%的脱硫效率。
在上述条件下，实验连续进行4小时，从袋式过滤器捕集到228公斤的粒子。
使用空气分粒器分选粒子，得到87公斤平均粒度为20微米的粗粒子部分，和140公斤平均粒度为2.0微米的细粒子部分。进行化学分析，发现细粒子部分包含32.5%的CaO、14.3%的MgO、31.6%的SO3、0.5%的CO2和21.1%的SiO2、Al2O3等化合物。