一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03125275.3

申请日:

2003.08.15

公开号:

CN1513581A

公开日:

2004.07.21

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B01D53/83

主分类号:

B01D53/83

申请人:

武汉凯迪电力股份有限公司;

发明人:

林冲; 张泽; 张颉; 李雄浩; 刘亚丽; 胡永锋

地址:

430223湖北省武汉市东湖新技术开发区江夏大道特1号凯迪大厦

优先权:

专利代理机构:

武汉开元专利代理有限责任公司

代理人:

王和平

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内容摘要

本发明属于一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法,它包括脱硫剂的制备消化、脱硫反应塔内脱硫反应、外部脱硫剂颗粒的分离和再循环,本发明在于向消化塔或脱硫塔或消化塔和脱硫塔内喷水采用位置可调喷水雾化方式,以改善脱硫过程中烟气负荷变化和塔内反应流场的变化。可调喷水雾化喷嘴的位置在消化反应塔的进料喷嘴上部的距离为500-7000mm。可调喷水雾化喷嘴的位置在脱硫反应塔的回料喷嘴上部的距离为200-5000mm。雾化粒径的范围为30~120um。可调喷水雾化喷嘴的摆动角度为0~40度。可调喷水雾化喷嘴在塔深方向伸缩长度的范围为0~3000mm。

权利要求书

1: 一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法,它包括脱硫剂的 制备消化、脱硫反应塔内脱硫反应、外部脱硫剂颗粒的分离和再循环,其 特征在于向消化塔或脱硫塔或消化塔和脱硫塔内喷水采用位置可调喷水雾 化方式,以改善脱硫过程中烟气负荷变化和塔内反应流场的变化。
2: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于可调喷水雾化喷嘴的位置在消化反应塔的进料喷嘴上部 的距离为500-7000mm。
3: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于可调喷水雾化喷嘴的位置在脱硫反应塔的回料喷嘴上部 的距离为200-5000mm。
4: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于位置可调喷水雾化喷嘴的雾化粒径的范围为30~120um。
5: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于可调喷水雾化喷嘴的摆动角度为0~40度。
6: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于可调喷水雾化喷嘴在塔深方向伸缩长度的范围为0~ 3000mm。
7: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于可调雾化喷咀采用压力雾化或者介质雾化。
8: 根据权利要求1所述的一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫 方法,其特征在于可调喷水雾化喷嘴通过气动或电动或手动的调节方式来 实现该雾化喷嘴的摆动和前后伸缩的调节。

说明书


一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法

                            技术领域

    本发明属于烟气脱硫技术领域,特别涉及一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法。

                            背景技术

    目前对二氧化硫的治理,国外一般主要采用湿式石灰石膏法(W-FGD),采用上述方法,虽然脱除效果较好,但其存在投资巨大、耗水量大,占地面积较大、系统复杂、阻力较大、结构复杂,以及需要对水进行再处理等等一系列问题。因此干式或半干式的高效烟气脱硫技术成为了国内外研究开发的重点。

    对于干法(半干法)脱硫技术,影响脱硫效率的主要因素有反应温度、湿度、脱硫剂颗粒表面活性、脱硫剂与烟气接触反应时间、脱硫剂颗粒与烟气的湍流传质特性等;对于整个干法脱硫系统,还必须考虑系统阻力大小、系统复杂程度、装置及设备的磨损及腐蚀问题、系统对负荷的适应性问题、耗水量大小等多方面因素的影响。

    综上所述,在影响脱硫效率的主要因素中大部分均与反应塔内地喷水雾化情况的好坏密切相关,因此喷水雾化技术是干法烟气脱硫方法中的关键技术之一。喷水雾化技术虽然对脱硫反应塔内部的流场情况影响不大,但对脱硫反应温度区间的控制起到主要作用,从而大大地提高了脱硫效率。大量试验研究表明,钙基脱硫剂与SO2的反应,在近绝热饱和温度下,脱硫效率最高,这个温度的调节需要在烟气量以及烟气温度的基础上,依靠喷水雾化技术来完成。另外,钙基脱硫剂与SO2的反应的实质是离子反应,而非分子反应,故能否较为及时高效的在钙基脱硫剂表面形成一层液膜,以增强钙基脱硫剂颗粒的表面活性是非常关键的。

    目前现有的干法烟气脱硫装置中均采用固定式喷水雾化喷嘴来实现喷水雾化技术。中国专利公开号CN1401415A中的喷水雾化技术采用的是固定式的压力式喷水雾化喷嘴,但是固定式喷水雾化喷嘴对于脱硫塔的烟气负荷变化的情况,其可调节性比较差,难以适应目前干法烟气脱硫中常常会遇到的烟气负荷变化的问题,从而使得对脱硫塔内喷水的控制较为粗糙,从而大大影响了脱硫剂的利用率和脱硫效率。

                            发明内容

    本发明提出一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法,其目的是它能适合于不同烟气负荷变化的喷水雾化要求,针对现有技术存在的不足和缺陷,使其能在保证较低的钙硫比(Ca/S=1.1~1.3)的情况下达到较高的脱硫效率(90%~92%以上),同时降低耗水量和洁净烟气的携带水量,保证脱硫剂颗粒较高的表面活性。同时实现了脱硫系统的宽调节比特性,可以满足燃烧设备从20%到110%负荷变化的高效脱硫要求。

    本发明是通过以下技术方法实现的:

    采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法,它包括包括脱硫剂的制备消化、脱硫反应塔内脱硫反应、外部脱硫剂颗粒的分离和再循环在于向消化塔或脱硫塔或消化塔和脱硫塔内喷水采用位置可调喷水雾化方式,以改善脱硫过程中烟气负荷变化和塔内反应流场的变化。

    所述的干法烟气脱硫方法,可调喷水雾化喷嘴的位置在消化反应塔的进料喷嘴上部的距离为500-7000mm。

    所述的干法烟气脱硫方法,可调喷水雾化喷嘴的位置在脱硫反应塔的回料喷嘴上部的距离为200-5000mm。

    所述的干法烟气脱硫方法,位置可调喷水雾化喷嘴的雾化粒径的范围为30~120um。

    所述的干法烟气脱硫方法,可调喷水雾化喷嘴的摆动角度范围为0~40度。

    所述的干法烟气脱硫方法,可调喷水雾化喷嘴在塔深方向伸缩长度的范围为0~3000mm。

    所述的干法烟气脱硫方法,可调雾化喷咀采用压力雾化或者介质雾化。

    所述的干法烟气脱硫方法,可调喷水雾化喷嘴通过气动或电动或手动的调节方式来实现该雾化喷嘴的摆动和前后伸缩的调节。

    本发明的优点:

    首先,当烟气量增加(或减小)时,脱硫塔内的烟气温度由于烟气量的增加(或减小)而有所升高(或降低),根据烟气出口的烟气温度和露点的动态监视,通过电动或气动执行器或手动方式调节喷雾喷嘴的摆动角度或伸缩长度,可以将喷雾喷嘴位置进行调节。使雾化后的水与反应物料的接触提前或滞后,以更加有效地控制脱硫塔内的反应温度在接近露点条件下运行,避免烟道及设备的腐蚀,并且保证脱硫塔内达到最佳反应状态。因此,该烟气脱硫装置具有较宽的调节比。

    其次,由于脱硫塔内的反应属于是离子反应,因此喷雾水量的及时合理喷入,改善脱硫塔中的流场分布情况,使得混合更加充分,有利于在钙基脱硫剂表面形成一层液膜以增强脱硫剂颗粒的表面活性以更加有效地吸收SO2,提高钙基脱硫剂的单次利用率,从而实现较高的脱硫效率。

                            附图说明

    附图1本发明的系统结构示意图。

    附图2位置可调喷水雾化喷嘴的消化塔和脱硫塔A-A、B-B剖面结构示意图。

    附图3伸缩式一枪多头可调喷水雾化喷嘴的A-A结构示意图。

    附图4伸缩式多枪可调喷水雾化喷嘴的A-A、B-B结构示意图。

    附图1中:1.生石灰仓、2.机械给料装置、3.消化反应塔、4.旋风分离器、5.排渣管、6.烟气混合室、7.低阻力烟气引射装置、8.脱硫反应塔,9.反应塔烟气出口管、10.除尘器(静电除尘器或布袋除尘器)、11.主引风机、12.烟囱、13.灰渣仓、14.消化塔出口管、15.旋风分离器的乏气引出管、16.脱硫剂输运管、17.消化用水管道、18.脱硫反应的降温增湿管道、19.外部再循环的颗粒回料管、20.灰渣管、21.主烟气进口管、22.消化反应塔和脱硫反应塔的位置可调喷水雾化的喷嘴。

                          具体实施方式

    本发明将来自锅炉或其他燃烧设备的未经处理的烟气,先通过不同形式的颗粒分离器(例如旋风分离器、百叶窗式惯性分离器、静电除尘器、布袋除尘器等,此类分离器或单独使用,或组合使用)进行预除尘,然后将降低烟尘浓度的烟气喷入经过消化反应塔充分消化后所生成的消石灰Ca(OH)2作为脱硫剂的脱硫反应塔中,在脱硫反应塔的中下部采用位置可调喷水雾化方法,使烟气中的SO2和消石灰Ca(OH)2在脱硫塔内发生反应形成固体亚硫酸钙和硫酸钙,然后排出脱硫系统,随脱硫塔排出烟气一起离开的部分未完全反应的脱硫剂颗粒,通过附设在脱硫塔外部的分离器后送回脱硫塔,使其在脱硫塔和外部的分离器组成的回路中循环,以提高脱硫剂的利用率,保证在较低的钙硫比的情况下达到较高的脱硫效率。

    从燃烧设备产生的烟气通过烟气引射装置(可采用文丘里型喷嘴形式或流化床的布风板装置),在脱硫塔底部与脱硫剂颗粒、喷水雾化颗粒充分而均匀强化接触,一方面由于水颗粒的蒸发将烟气进一步降到合适的反应温度(比烟气中的水露点温度高5-15℃,通常在55~70℃之间),并维持适当的表面湿度;另一方面,由于在塔内形成强烈的三相湍流交换特性和脱硫剂颗粒的内循环特性,实现低钙硫比下的高脱硫效率。

    本发明中有多种实现方式:如是摆动可调喷水雾化方法,其具体实现结构类似于锅炉的摆动油枪;如伸缩可调喷水雾化方法,其具体实现结构可类似于锅炉的中的伸缩式吹灰器。

    首先,从燃烧设备排出的烟气通过主烟气进口管21送入烟气混合室6,再经低阻力的烟气引射装置7射入脱硫反应塔中。上述的烟气进口管21与消化系统旋风分离器4的乏气管道15相连;烟气引射装置采用5-11根文丘里管组成,并维持烟气射流的出口速度变化范围为10-55米/秒。

    同时,将脱硫剂原料CaO粉由生石灰仓1经机械给料装置2送入消化反应塔3的下部,其底部压缩空气射入消化塔,并在塔内下部通过采用位置可调喷水雾化方法的喷嘴17喷入雾化水,保持塔内底部有合适的湿度和流化状态,消化塔采用增强颗粒内循环特性的变异及变截面设计,或增加采用一种内分离装置,由于消化反应为放热反应,在流态化下,反应将导致生石灰颗粒破裂,成为小粒径、高比表面积的高活性消石灰颗粒,经消化完成的绝大部分脱硫剂颗粒粒径在1-7μm之间,为干态物质,再进入消化系统的旋风分离器4中,其中被分离出来的脱硫剂颗粒经输运管16,通过气力输运装置喷入脱硫反应塔8的下部,其余部分随旋风分离器顶部乏气管15送入主烟气进口管道21中。

    随后,烟气进入脱硫反应塔8的下部与由16送来的高活性脱硫剂颗粒、由采用位置可调喷水雾化的喷嘴18喷入的雾化冷却水和从除尘器分离出的经外部再循环的颗粒回料管19进来的一部分脱硫剂颗粒混合,三者发生强烈的三相湍流传热传质交换。上述塔内烟温降到55-70℃之间(高于塔内烟气露点温度5-15℃之间),某些情况下也可以在烟温80℃左右运行,脱硫剂颗粒绝大部分为Ca(OH)2,大部分粒径在1-7μm之间。这样烟气、水颗粒和脱硫剂颗粒在烟气射流的带动下,向上运动,整个脱硫塔内呈流化悬浮态。

    在塔体中上部,基本呈现较大的回落趋势,大部分颗粒沿侧壁附近向下运动,并到塔下部又重新被烟气带动向上运动往复,在塔内形成高强度的三相湍流交换状态,发生强烈的混合、传热、传质及化学反应的复杂物理化学过程。在塔内烟气中的SO2与脱硫剂Ca(OH)2反应生成亚硫酸钙或硫酸钙,并可以同时脱出烟气中少量的SO3以及可能存在的HCl、HF等有害气体成分,脱硫效率至少可以达到90%以上。

    再后,烟气由脱硫塔顶部的出口管道9引出,进入静电分离器10中(或布袋除尘器),烟气中携带的颗粒被分离出来,其中还含有一部分未反应的脱硫剂颗粒,为了提高脱硫剂利用率,通过一个再循环颗粒回料管19,将它们再循环送回脱硫塔中,不循坏的脱硫副产品及飞灰则送入灰渣仓13储存、转运走。从除尘器10出来的达标洁净烟气由主引风机11送入烟囱12,最后排入大气。

    采用位置可调式喷水雾化方法的喷嘴可以采用以下一些类似的结构形式,例如用于煤粉锅炉中的蒸汽吹灰器以及墙式吹灰器等。

    当烟气量增加时,脱硫塔内的烟气温度由于烟气量的增加而有所升高,根据烟气出口的烟气温度和露点的动态监视,可以将喷雾喷嘴向下(或向上)位置(±40度范围内),或采用伸缩的方式调整喷水点的位置。使雾化后的水与反应物料的接触提前或滞后,以更加有效地控制脱硫塔内的反应温度在略高于露点温度条件下运行,避免烟道及设备的腐蚀,并且保证脱硫塔内达到最佳反应状态。当烟气量减小时,脱硫塔内的烟气温度由于烟气量的减小而有所降低,通过电动或气动执行器或手动方式调节喷雾喷嘴的摆动角度或伸缩长度,可以将喷雾喷嘴位置进行调节。使雾化后的水与反应物料的接触提前或滞后,以更加有效地控制脱硫塔内的反应温度在略高于露点温度条件下运行,避免烟道及设备的腐蚀,并且保证脱硫塔内达到最佳反应状态。因此,该烟气脱硫装置具有较宽的调节比。

    在脱硫或消化塔内的布置形式可以有以下(但不限于)3种方式:

    1)实现方案一:摆动式可调喷水雾化方法,见附图2,在脱硫消化塔内均匀或不均匀布置一只或多只可上下摆动的雾化枪,每只雾化枪的摆动角度单独可调或联动,通过雾化枪的摆动改变喷水高度,实现前述系统中的调节性能。

    2)实现方案二:伸缩式一枪多头可调喷水雾化方法,见附图3,在脱硫消化塔中心轴线上布置一只带多个雾化喷头的雾化枪,通过对雾化枪的伸缩改变喷水高度,实现前述系统中的调节性能。

    3)实现方案三:伸缩式多枪可调喷水雾化方法,见附图4,在脱硫消化塔壳体上均匀或不均匀布置一只或多壳伸缩的雾化枪,每只雾化枪的伸缩长度单独可调或联动,通过雾化枪的伸缩改变喷水高度,实现前述系统中的调节性能。

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本发明属于一种采用位置可调喷水雾化的干法烟气脱硫方法,它包括脱硫剂的制备消化、脱硫反应塔内脱硫反应、外部脱硫剂颗粒的分离和再循环,本发明在于向消化塔或脱硫塔或消化塔和脱硫塔内喷水采用位置可调喷水雾化方式,以改善脱硫过程中烟气负荷变化和塔内反应流场的变化。可调喷水雾化喷嘴的位置在消化反应塔的进料喷嘴上部的距离为5007000mm。可调喷水雾化喷嘴的位置在脱硫反应塔的回料喷嘴上部的距离为2005000。

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