用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫方法

用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫方法
【专利摘要】本发明涉及用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫方法，更具体地涉及用于高温排气用半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫方法，其中，为了去除包含于化石燃料燃烧排气或者废弃物焚烧排气中的硫氧化物（SOx），与现有流化床反应器相反，向排气流动的方向注入高温用氢氧化钙（Ca(OH)2）碱性粉末吸收剂和水后进行反应并去除，以便增加滞留时间及使得压差变小，此后，将对硫氧化物进行去除后排出的排气中所包含的未反应粉末吸收剂从过滤集尘器下部漏斗中收集后进行再循环，从而能够去除粉末吸收剂和硫氧化物（SOx），进而能够使得硫氧化物的去除率和粉末吸收剂的使用率几乎达到100%。
【专利说明】用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫 方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫方法，更具 体地涉及用于高温排气用半干式烟气脱硫的喷动床反应器及利用其的多级脱硫方法，其 中，为了去除包含于化石燃料燃烧排气或者废弃物焚烧排气中的硫氧化物（SOx)，与现有流 化床反应器相反，向排气流动的方向注入高温用氢氧化钙（Ca(0H) 2)碱性粉末吸收剂和水 后进行反应并去除，以便增加滞留时间及使得压差变小，此后，将对硫氧化物进行去除后排 出的排气中所包含的未反应粉末吸收剂从过滤集尘器下部漏斗中收集后进行再循环，从而 能够去除粉末吸收剂和硫氧化物（SOx )，进而能够使得硫氧化物的去除率和粉末吸收剂的 使用率几乎达到100%。

【背景技术】
[0002] 烟气脱硫技术从1960年代开始以美国、日本、德国等发达国家为中心活跃地进行 了研究开发，从技术开发初期到现在开发了许多种类的烟气脱硫工艺，但是在其中只有在 经济性、可靠性方面具有技术性优势的少数工艺才成功于商用化。
[0003] 在国内的热电厂、废弃物焚烧工艺、炼铁炼钢工艺的熔炉及铝基铜硅合金 (acron)、石油化工产品的制造工艺等中所运行中的一部分烟气脱硫设备存在如下问题：为 了减少建设费用，在设计时缩小允差率（allowance rate)，从而难以应对非正常状态，并且 因老化等降低脱硫效率。
[0004] 当前，在全世界所使用的烟气脱硫技术中包括干式、湿式、半干式3种。
[0005] 上述干式脱硫法是将烟气气体通过粉末或者小球状（pellet)的催化层的方法，其 与湿式工艺相比优点在于，几乎不使用水，并且在去除二氧化硫（S0 2)后，几乎没有排出气 体的温度变化，从而无需再加热，但是缺点在于，反应速度慢，因此根据反应区域扩张需要 大型装置，并且二氧化硫（S0 2)的去除率低、降低经济性。
[0006] 上述湿式脱硫法是利用水、碱溶液等对烟气气体进行清洗并吸收的方法，1次生成 物为溶液或者泥浆（slurry)形状，并且为二氧化硫（S0 2)和弱体反应剂的混合，因此反应速 度快，从而二氧化硫（so2)去除率高，并且附属装置小，从而易于确保占地空间，但是存在如 下缺点：在工艺过程中所排出的气体的温度低，从而为了在烟囱中的上升力，需要再加热， 并且根据工艺生成大量的废水。
[0007] 最终，上述半干式脱硫法中，在排出气体中喷射碱性(氢氧化钠、消石灰、氢氧化钙 (Ca(0H)2)等)溶液或者泥浆，从而使得高温的排出气体与碱性物质接触，从而通过将气体内 的酸性物质吸收及中和为碱性物质的方式，具有如下优点：酸性气体的高去除效率，不产生 废水，几乎没有腐蚀及白烟现象。
[0008] 但是，半干式脱硫法中存在如下缺点：与排气和浆状吸收剂一起向装置的下部方 向下沉，因此与排气和浆状吸收剂的接触率低，从而脱硫效率低至从60%到70%左右范围， 并且为了将反应时间维持在10秒以上并提高脱硫效率，需要高度高的装置；如果流入到半 干式烟气脱硫装置的排气的流入温度提高到160°C以上，则在浆状吸收剂中所含有的水分 的干燥迅速产生，从而缩短产生气液反应的时间，进而降低脱硫效率，如果将排气的流入温 度维持在低的温度，则在排气中所含有的水蒸气会凝缩，并且在装置的内壁面进行凝缩，从 而不仅在反应装置内壁面上增加固着反应固体物质的固着量，而且导致装置的腐蚀；如果 在半干式脱硫装置的内壁面上增加固着反应固体物，则减小装置的内部直径，从而脱硫效 率进一步降低，进而在中断装置的运转后，应该周期性地实施内壁面固着反应固体物的去 除操作。
[0009]另外，作为本 申请人:的先申请专利，具有为了消除上述半干式脱硫法的缺点而开 发的半干式流化床反应器，其为韩国登记专利登记号第10-1015154号（名称：含有硫氧化 物和硼化合物的高温排气用粉末吸收剂内外部循环型酸性气体去除装置及利用其的酸性 气体去除方法)。在上述先行技术中所提出的半干式流化床反应器具有如下优点：无需使用 在现有的湿式烟气脱硫装置中所需的液相泥浆制造装置、石膏状泥浆分离装置、废水处理 装置及白烟排出防止用热交换机等，此外，完全不存在半干式烟气脱硫装置中所产生的脱 硫效率低、因反应固体物质固着于装置内壁面而周期性地去除固着反应物的操作的问题， 此外，通过粉末吸收剂的流动化和装置内的内部循环和再循环，将吸收剂的反应最大化，从 而脱硫效率明显地维持在98%以上，此外，通过玻璃溶解有效地去除排气中所含有的气体 硼化合物的同时，转换为粒子状硼化合物，从而在后端的粉末吸收剂旋风集尘器中易于收 集去除。
[0010] 但是，上述本 申请人:的半干式流化床反应器也存在一些缺点，因设置于圆锥形流 动化部入口的网状和层物质，在排气中包括很多密度高的灰尘的情况下，流入部侧的压差 高，从而妨碍流体移动，并且在流动化部中的滞留时间短，从而可产生低脱硫率，
[0011] 此外，为了再利用粉末吸收剂，将流动化部的上部和粉末吸收剂再循环旋风的上 部之间连接成很近的结构，从而在流出部侧的压差变得高，进而妨碍流体移动。


【发明内容】

[0012] 用于解决上述问题的本发明的目的在于提供一种用于半干式烟气脱硫的喷动床 反应器及利用其的多级脱硫方法，其中，去除包含有硫氧化物（S0 X)的排气中的密度大的灰 尘，改善排气向反应器内流入的速度以及重新构成再循环粉末吸收剂的供给方式，从而降 低在反应器的前后端中的压差，进而提高与包括于排气中的硫氧化物（so x)和注入到反应 器内的脱硫用粉末吸收剂的接触反应率，并且在反应器内部将硫氧化物（sox)和粉末吸收 剂进行多级反应，从而提高脱硫率。
[0013] 执行用于实现上述目的并消除现有缺点的课题的本发明，通过提供用于半干式烟 气脱硫的喷动床反应器来实现，其包括：重力式沉降箱，其对排气中密度大的灰尘进行沉降 并去除；文氏管部，其安装于重力式沉降箱上部，从而增加排气的流速；反应器本体，其包 括圆锥形流动化部和流动化部，上述圆锥形流动化部结合于文氏管部上部，从而与脱硫用 粉末吸收剂进行流动的同时，去除硫氧化物，上述流动化部将从圆锥形流动化部向上部方 向喷射的水、排气及粉末吸收剂进行循环流动的同时，去除硫氧化物；粉末吸收剂供给装 置，其将存储于粉末吸收剂存储漏斗中的脱硫用粉末吸收剂与压缩空气一起供给至上述圆 锥形流动化部内部；再循环粉末吸收剂供给装置，其将从上述流动化部排出的排气中未反 应的脱硫用粉末吸收剂从过滤集尘器中收集后，与压缩空气一起再供给至圆锥形流动化部 内部；水喷射供给装置，其通过设置于上述圆锥形流动化部内部的喷嘴向上部流动化部方 向向上喷射压缩空气和水。
[0014] 本发明作为优选实施例，上述重力沉降箱以箱本体为基准设置于前端的排气流入 部和设置于后端上部的排气流出部构成为弯曲，
[0015] 为了调节上述排气的运动量并去除排气中密度大的灰尘，在箱本体内部设置缓冲 板，以便流入的排气向下后排出至上部流出部，
[0016] 为了调节上述排气的速度并去除排气中密度大的灰尘，流入部形成为入口孔向箱 本体逐渐变宽，并且流出部形成为从箱本体越远入口孔逐渐变窄，
[0017] 在上述箱本体下部设置有下部漏斗及旋转阀，上述下部漏斗存储有收集的灰尘粒 子，上述旋转阀用于外部排出。
[0018] 本发明作为优选实施例，上述文氏管部形成为，在两端形成有凸缘的圆筒壳体的 内部中，一个以上的单位文氏管可设置成支撑于上下侧的圆板型支撑体。
[0019] 本发明作为优选实施例，上述单位文氏管可形成为，下端入口直径的范围是从上 端出口直径的最低1/2到最高1/3。
[0020] 本发明作为优选实施例，上述圆锥形流动化部中，可将下部入口直径形成为圆筒 形流动化部直径的1/2. 5?1/3. 0的大小。
[0021] 本发明作为优选实施例，上述圆锥形流动化部中，可将从下部入口直径到与上部 的流动化部相接的部分的圆锥形倾角形成为60?70°。
[0022] 本发明作为优选实施例，上述反应器本体的高度可形成为流动化部直径的5. 4? 8. 8大小。
[0023] 本发明作为优选实施例，上述粉末吸收剂供给装置可包括：喷嘴，其贯通设置于圆 筒形流动化部；螺旋加料器管，其将粉末吸收剂及压缩空气供给至上述喷嘴；粉末吸收剂 存储漏斗，其供给螺旋加料器管粉末吸收剂。
[0024] 本发明作为优选实施例，上述再循环粉末吸收剂供给装置可包括：喷嘴，其贯通设 置于圆筒形流动化部；第一螺旋加料器管，其将通过过滤集尘器回收的未反应粉末吸收剂 及压缩空气供给至上述喷嘴；再循环粉末吸收剂存储漏斗，其将再循环的粉末吸收剂供给 至第一螺旋加料器管；第二螺旋加料器管，其将收集于过滤集尘器的下部漏斗后存储的再 循环粉末吸收剂供给至再循环粉末吸收剂存储漏斗。
[0025] 本发明作为优选实施例，上述再循环的粉末吸收剂的量可按照粉末吸收剂供给装 置的排出量进行调节。
[0026] 本发明作为优选实施例，上述水喷射供给装置可包括：喷嘴，其设置于圆锥形流动 化部内部，从而形成有各个流路，以便向上部方向喷射水和空气；双重供给管，其包括水供 给用内部管及外部管，上述水供给用内部管将水供给至上述喷嘴，上述外部管对上述内部 管外部进行包裹的同时，供给压缩空气。
[0027] 本发明作为优选实施例，上述粉末吸收剂供给装置的喷嘴及循环粉末吸收剂供给 装置的喷嘴的位置范围可设置成圆锥形流动化部高度的60?70%。
[0028] 本发明作为优选实施例，上述粉末吸收剂可使用Ca(0H)2。
[0029] 另外，本发明的另一个实施例，通过提供利用用于半干式烟气脱硫的喷动床反应 器的多级脱硫方法来实现，其包括如下步骤：具备用于上述半干式烟气脱硫的喷动床反应 器，从而利用重力沉降箱对含有硫氧化物的高温排气中所包含的密度大的灰尘粒子进行沉 降并去除；
[0030] 此后，如果通过文氏管部增加排气的流速，则将压差变小后供给至圆锥形流动化 部，并且含有粉末吸收剂和硫氧化物的高温排气相互进行混合的同时进行流动化，从而根 据接触反应率的增加一次去除硫氧化物；
[0031] 此后，根据水液滴二次去除排气中的硫氧化物，上述水液滴从圆锥形流动化部向 上部流动化部方向向上喷射；
[0032] 此后，根据流动化部的温度调节对排气温度进行调节，并且对排气和粉末吸收剂 进行循环的同时，三次去除硫氧化物；
[0033] 本发明作为优选实施例，二次去除上述硫氧化物的步骤还可包括如下步骤：将从 流动化部中排出的排气中所包含的未反应粉末吸收剂从过滤集尘器中收集，并且对将流动 化部的流出口中的压差变小的状态下收集的粉末吸收剂进行再循环，从而去除硫氧化物。
[0034] 本发明作为优选实施例，上述流动化部的温度调节的范围可维持在200°C到 400。。。
[0035] 根据如上所述的本发明的喷动床反应器作为具有如下优点的有用的发明，在产业 上十分期待对其利用的发明：无需使用如现有的湿式烟气脱硫装置一样所需的液相泥浆制 造装置、石膏相泥浆分离装置、废水处理装置及烟气排出防止用热交换机等，
[0036] 另外，为了从根本上防止由反应吸收剂和水喷射引起的在喷动床反应器的内壁面 固着有反应吸收剂，从圆锥形流动化部入口直径到向上部方向与流动化部相接的部分构成 为漏斗形状，以便使倾角为60?70°左右，并且在上部流动化部和圆锥形流动化部之间的 交界处设置文氏管部，并且根据流入有粉末吸收剂的排气的强上升力产生强烈的流动化反 应，从而根据流动化从根本上切断反应吸收剂附着于装置内壁面，因此无需周期性地去除 固着反应物的操作；
[0037] 另外，在喷动床反应器内部省略了如本 申请人:的作为先登记件的韩国登记专利登 记号10-1015154号一样的层物质及支撑其的层物质支撑体的构成，从而解决了因层物质 引起的反应器内外部之间的高压差和短的滞留时间；
[0038] 另外，通过粉末吸收剂的流动化和喷动床反应器内部的循环及再循环，将吸收剂 的反应最大化，从而维持明显高的脱硫效率；
[0039] 另外，将流入至喷动床反应器的流动化部的排气温度维持在200°C到400°C范围， 从而根本上切断了因水分凝缩引起的喷动床反应器的腐蚀；
[0040] 另外，本发明的硫氧化物去除中，当排气经过设置于喷动床反应器的入口部的重 力沉降箱（settling box)的同时，根据对流路的扩大及缩小并流路的流向进行控制的缓冲 板，使得排气中所包含的密度大的灰尘粒子向下部沉降，其次，将去除灰尘的排气再通过文 氏管部供给至设置于喷动床反应器下部的圆锥形流动化部，从而根据排气流动化的强上升 力与粉末吸收剂相互进行混合的同时进行流动化，从而与粉末吸收剂和排气中所含有的硫 氧化物接触，进而一次去除硫氧化物，并且根据向上部方向喷射的水液滴来二次去除在排 气中未去除的硫氧化物，并且调节排气温度的同时，使得排气和吸收剂在喷动床反应器的 流动化部中进行循环，从而三次去除未去除的硫氧化物，进而几乎去除100%程度；
[0041] 另外，从本发明的喷动床反应器中排出的排气中所包含的未反应粉末吸收剂在设 置于排气的排出流路中的过滤集尘器中进行收集后，重新再循环至作为喷动床反应器的下 部反应部的圆锥形流动化部，从而使用于硫氧化物去除中，进而将经济性的粉末吸收剂的 使用率提高到几乎接近100%。

【专利附图】

【附图说明】
[0042] 图1是表示本发明的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器的截面示意图；
[0043] 图2是表示根据本发明的一个实施例的重力沉降箱（Settling Box)的结构的截 面示意图；
[0044] 图3是表示根据本发明的一个实施例的文氏管部结构的示意图；
[0045] 图4是表示根据本发明的一个实施例的文氏管部结构中计算流体力学 (CFD, Computational Fluid Dynamics)的流体流向的不意图；
[0046] 图5是表示根据本发明的一个实施例的粉末吸收剂供给装置的示意图；
[0047] 图6是表示根据本发明的一个实施例的再循环粉末吸收剂供给装置的示意图；
[0048] 图7是表示根据本发明的一个实施例的水喷射装置的示意图。

【具体实施方式】
[0049] 以下，将作为本发明的实施例的构成和其作用，结合附图进行详细说明，则如下。 另外在说明本发明时，在判断相关的公知功能或者对于构成的具体说明将不必要得模糊本 发明的要旨时，省略其详细说明。
[0050] 图1是表示本发明的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器的截面示意图，图2是 表示根据本发明的一个实施例的重力沉降箱（Settling Box)的结构的截面示意图，图3是 表示根据本发明的一个实施例的文氏管部结构的示意图，图4是表示根据本发明的一个实 施例的文氏管部结构中计算流体力学（CFD, Computational Fluid Dynamics)的流体流向 的示意图，图5是表示根据本发明的一个实施例的粉末吸收剂供给装置的示意图，图6是表 示根据本发明的一个实施例的再循环粉末吸收剂供给装置的示意图，图7是表示根据本发 明的一个实施例的水喷射装置的示意图。
[0051] 如图所示，本发明大致包括：重力式沉降箱1，其对流入的排气中密度大的灰尘进 行沉降并去除；文氏管部2,其安装于重力式沉降箱上部，从而增加排气的流速；反应器本 体3,其包括圆锥形流动化部31和圆筒形流动化部32,上述圆锥形流动化部31结合于文氏 管部上部，从而与脱硫用粉末吸收剂进行流动的同时，去除硫氧化物，上述圆筒形流动化部 32将从圆锥形流动化部向上部方向喷射的水、排气及粉末吸收剂进行循环流动的同时，去 除硫氧化物；粉末吸收剂供给装置4,其将存储于粉末吸收剂存储漏斗43的脱硫用粉末吸 收剂与压缩空气一起通过喷嘴供给至上述圆锥形流动化部内部；再循环粉末吸收剂供给装 置5,其将从上述流动化部排出的排气中未反应的脱硫用粉末吸收剂从过滤集尘器7中收 集，从而与压缩空气一起通过喷嘴再供给至圆锥形流动化部内部；水喷射供给装置6,其通 过设置于上述圆锥形流动化部31内部的喷嘴61向上部流动化部32方向向上喷射压缩空 气和水。
[0052] 根据如上所述构成的本发明的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器中，在将含有 硫氧化物的燃烧排气流入至重力沉降箱1 (Settling Box)后，通过文氏管部2的同时，形 成强烈的流动化。
[0053] 此时，将通过粉末吸收剂供给装置4从粉末吸收剂存储漏斗43中供给的粉末吸收 齐U，根据压缩空气供给至构成反应器本体3下部的圆锥形流动化部31后进行流动化的同时 进行反应，以便去除硫氧化物，之后，上升后流入至构成反应器本体3的上部的圆筒形流动 化部32。换句话说，排气根据文氏管部通过强上升力与粉末吸收剂相互进行混合的同时进 行流动化，从而将与粉末吸收剂和排气中所含有的硫氧化物的接触反应率进行增加的同时 进行去除。
[0054] 此后，在圆筒形流动化部32中，与流入的排气一起通过设置于圆锥形流动化部31 的水喷射供给装置6的喷嘴61向流动化部32所处的上部方向喷射水并同时进行流动化， 并且此后，上升的粉末吸收剂在流动化部32循环的同时滞留时间变长，从而促进燃烧排气 中所包含的硫氧化物的去除反应，并且通过设置于流动化部32的上端部的流出口 33及与 此连接的排出管34供给至过滤集尘器7的下部。
[0055] 供给至过滤集尘器7下部的去除硫氧化物的排气，在再次含有包含于排气中的灰 尘的异物质上升的同时，附着于多个袋式滤器71表面，并且去除异物质的排气通过袋式滤 器的内部上升后，通过过滤集尘器排出管72排出至后端工艺或者大气中。此时，包含于上 升的排气中的未反应粉末吸收剂根据重力进行下降，从而降落至过滤集尘器的下部漏斗73 后进行堆积，并且构成为再循环粉末吸收剂供给装置5将其重新再循环至圆锥形流动化部 31而使用。
[0056] 以下，具体说明本发明的各个构成部件。
[0057] 如图所示，上述重力沉降箱1 (Settling Box)是有机地结合重力集尘装置和运动 量分离机后改良的装置，上述重力集尘装置如果将含有灰尘等排气速度突然变慢，则微细 粒子根据重力掉落在地面。在对其形状进行观察，流入部11和流出部12的方向构成为从 水平方向弯曲至垂直方向，从而转换排气流路，并且在从水平方向弯曲至垂直方向时，在交 界处形成缓冲板13,从而排气向下部漏斗14方向进行移动的同时，降低运动量，从而密度 大的灰尘等粒子掉落在下部漏斗14。
[0058] 另外，流入部11形成为，窄的入口孔逐渐倾斜地变宽，从而出口侧与箱本体15的 孔大小一样，并且流出部12形成为，开始相当于箱本体的孔大小的宽度逐渐倾斜地变窄， 从而与文氏管部的入口孔大小一致。由此，排气的速度从流入部流入至箱本体时变慢，从而 根据重力掉落在下部漏斗14。另外，在经过箱本体后，在流出部侧形成为逐渐变窄的结构， 因此在向文氏管部供给时，速度重新增加。
[0059] 在漏斗14的下端部设置旋转阀16,从而可将收集的粒子进行开放后排出至外部， 上述漏斗14收集从上述箱本体15的下部沉降的高密度灰尘等粒子。
[0060] 设置于上述圆锥形流动化部的下部的文氏管部2中，在两端形成有凸缘的圆筒壳 体21的内部设置有单位文氏管22,以便与上部圆锥形流动化部和下部重力沉降箱相接而 结合。另外，为了使得排气不漏出至单位文氏管和圆筒壳体之间的空间部的同时，将单位 文氏管支撑于圆筒壳体后形成为一体化，在圆筒壳体的上端部及下端部上分别设置具有孔 的圆板型支撑体23,上述孔穿孔为与单位文氏管的入口及出口一致。一体化方法可有许多 方式，但是作为优选实施例，通过插入方式而构成。根据上述结合方式几乎不产生排气漏 出。另外，在需要替换的情况下，将文氏管部2整体向侧方向取出后，替换为新的或者进行 修理。
[0061] 单位文氏管中，将下端入口直径的范围构成为上端出口直径的最低1/2到最高 1/3。另外，根据圆锥形流动化部入口的大小，可将多个单位文氏管进行排列后设置。构成 如上所述的文氏管部，从而排气经过单位文氏管的同时，与粉末吸收剂进行剧烈地流动化 的同时进行混合，从而去除硫氧化物，上述粉末吸收剂根据迅速的流速扩散至上部圆锥形 流动化部的同时进行供给。
[0062] 根据通过具有上述结构的文氏管部的排气的流向的圆锥形流动化部或者流动化 部的流动化形式按照计算流体力学（CFD, Computational Fluid Dynamics)进行表现，贝1J会 如图4所示。图4是根据一个实施例将圆锥形圆四角形成为70°时的CFD实验，具有如下 效果：在向喷动床反应器施加的压差小时，剧烈地进行流动化，并且滞留时间变长。
[0063] 上述圆锥形流动化部31中，将下部入口直径的范围大小形成为位于上部的圆筒 形流动化部32直径的最低1/2. 5到最高1/3. 0,并且将从圆锥形流动化部入口直径到向上 部方向与流动化部相接的部分为止的圆锥形倾角形成为60?70°。在具有上述直径比率 和倾角时，燃烧排气和粉末吸收剂之间的混合和流动化效果最大(参照图4)。
[0064] 由上述下部圆锥形流动化部31和流动化部32形成的反应器本体3的高度范围形 成为流动化部直径的最低5. 4到最高8. 8的比，以便从粉末吸收剂存储漏斗43中供给的粉 末吸收剂根据压缩空气供给至下部圆锥形流动化部，从而在进行剧烈的流动化反应后上升 时，在流动化部32内部充分实现循环。在具有上述比例时，很好地产生流动化或者循环流 动。
[0065] 在上述圆锥形流动化部31中贯通设置有粉末吸收剂供给装置4的喷嘴41、再循环 粉末吸收剂供给装置5的喷嘴51及水喷射供给装置6的喷嘴61，从而通过粉末吸收剂供给 装置4的喷嘴41、再循环粉末吸收剂供给装置5的喷嘴51将粉末吸收剂喷射至下部方向， 并且将水喷射至上部方向，即流动化方向。
[0066] 上述粉末吸收剂供给装置4包括：喷嘴41，其贯通设置于圆筒形流动化部31 ;螺 旋加料器管42,其在圆通管内设置有螺旋加料器，以便将粉末吸收剂及压缩空气供给至上 述喷嘴；粉末吸收剂存储漏斗43,其对通过形成于螺旋加料器管的一个支点的孔所存储的 粉末吸收剂进行供给；发动机44,其轴结合于螺旋加料器的一个侧端，从而提供旋转力；压 缩空气供给装置45,其从压缩机或者压缩空气存储箱通过开闭阀供给压缩空气，上述压缩 机或者压缩空气存储箱从螺旋加料器管的一侧端将压缩空气供给至圆筒管内部。
[0067] 上述再循环粉末吸收剂供给装置5包括：喷嘴51，其贯通设置于圆筒形流动化部 31 ;第一螺旋加料器管52,其在圆筒管内设置螺旋加料器，以便将通过过滤集尘器7回收的 未反应粉末吸收剂及压缩空气供给至上述喷嘴；再循环粉末吸收剂存储漏斗53,其对通过 形成于第一螺旋加料器管的一个支点的孔所存储的再循环的粉末吸收剂进行供给；发动机 54,其轴结合于第一螺旋加料器管的一个侧端，从而提供旋转力；压缩空气供给装置55,其 从压缩机或者压缩空气存储箱通过开闭阀供给压缩空气，上述压缩机或者压缩空气存储箱 从第一螺旋加料器管的一个侧端将压缩空气供给至圆筒管内部；第二螺旋加料器管56,其 在圆筒管内设置有螺旋加料器，以便将收集于过滤集尘器7的下部漏斗73后存储的再循环 粉末吸收剂供给至再循环粉末吸收剂存储漏斗53 ;发动机57,其轴结合于第二螺旋加料器 管的一个侧端，从而提供旋转力。
[0068] 此时，再循环的粉末吸收剂的量按照上述粉末吸收剂供给装置的排出量进行调 节。
[0069] 上述过滤集尘器7构成为，设置于上述流动化部32的上端部的流出口 33及与此 连接的排出管34连接于过滤集尘器的下部漏斗上部侧，从而将排气从下部排出至上部侧。 因上述排气流路，再次含有包含于排气中的灰尘的异物质在上升的同时，附着于多个袋式 滤器71表面，并且去除异物质的排气通过袋式滤器的内部上升后，通过过滤集尘器排出管 72排出至后端工艺或者大气中。此时，上升的排气中所包含的未反应粉末吸收剂根据重力 进行下降，从而降落至过滤集尘器的下部漏斗73后进行堆积，并且再循环粉末吸收剂供给 装置5再次将此再循环至圆锥形流动化部31。
[0070] 上述水喷射供给装置6包括：喷嘴61，其设置于圆锥形流动化部31内部，从而分 别形成有流路，以便向上部方向喷射水和空气；双重供给管62,其包括水供给用内部管621 及外部管622，并且一个侧端向上部方向进行弯曲，上述水供给用内部管621将水供给至上 述喷嘴，上述外部管622对上述内部管外部进行包裹的同时，供给压缩空气；泵等水供给装 置63,其将水供给至内部管；压缩空气供给装置64,其从压缩机或者压缩空气存储箱通过 开闭阀供给压缩空气，以便将压缩空气供给至外部管。
[0071] 供给上述粉末吸收剂和压缩空气的粉末吸收剂供给装置4的喷嘴41及循环粉末 吸收剂供给装置5的喷嘴51的位置范围是圆锥形流动化部高度的最低60%到最高70%。在 设置于上述范围内时，将最佳地产生圆锥形流动化部空间中的粉末吸收剂流动化。
[0072] 另外，喷射压缩空气和水的水喷射供给装置6的喷嘴61的位置与上述粉末吸收剂 供给装置4的喷嘴41及循环粉末吸收剂供给装置5的喷嘴51的位置相比位于上部。
[0073] 将上述水喷射喷嘴61的喷射方向设置成向上部方向喷射的原因是，避免将水直 接喷射至位于下部的粉末吸收剂供给装置4的喷嘴41及循环粉末吸收剂供给装置5的喷 嘴51后不进行凝结的同时，使得流动化向上部方向最大化。
[0074] 使用于上述本发明的碱性粉末吸收剂使用Ca(0H)2。如果对使用Ca(0H) 2的一个 例子进行观察，则如以下反应式所示，作为硫氧化物的S02、S03与Ca (0H) 2进行反应，从而作 为反应物生成如CaS03、CaS04 -样的钙盐的同时进行去除。
[0075] Ca (OH) 2+S02 - CaS03+H20
[0076] Ca (OH) 2+S03 - CaS04+H20
[0077] 另外，在上述示出了只用于去除排气中所包含的硫氧化物的高温用0&(0!1) 2碱性 粉末吸收剂，但是可去除化石燃料燃烧排气或者废弃物焚烧排气中所含有的其他酸性气 体，另外，将NaOH、KOH、Na 2C03中选择的一个使用为碱性粉末吸收剂，从而可去除从玻璃熔 炉中所排出的硼化合物。
[0078] 换句话说，如以下反应式所示，作为酸性气体的HC1、HF与Ca(0H)2进行反应，从而 作为反应物生成如CaCl 2、CaF -样的钙盐并进行去除。
[0079] Ca (OH) 2+2HCl - CaCl2+2H20
[0080] Ca (OH) 2+2HF - CaF2+2H20
[0081] 另外，为了去除从玻璃熔炉中排出的硼化合物（B203)，将NaOH使用为粉末吸收剂， 如果对上述的一个实施例进行观察，则会如下，硼化合物与NaOH和喷射的水进行反应，并 且生成为作为稳定于温度并粒子相物质的NaB02后进行去除。
[0082] b2〇j + 3h2o ^ b(〇h)4_ + r
[0083] hbo2 + 2h2o ^ b(〇h)4_ + r
[0084] h,bo3 + h2o ^ b(〇h)4_ + r
[0085] Na+ + OH- + H3B03 〇 Na+ + B(0H)4-
[0086] NaB(0H)4 ^ NaB02 + 2H20
[0087] 根据如上所述的本发明的喷动床反应器的去除排气中硫氧化物的方法具有如下 多级硫氧化物去除步骤。
[0088] 首先，将上述重力沉降箱（settling box)设置于排气流入部，从而对含有硫氧化 物的高温排气中所包含的密度大的灰尘粒子进行沉降并去除的步骤；
[0089] 此后，将去除密度大的灰尘粒子的排气通过文氏管部增加流速的同时，将压差变 小，并且供给至圆锥形流动化部，从而含有粉末吸收剂和硫氧化物的高温排气相互进行混 合的同时进行流动化，进而根据接触反应率的增加一次去除硫氧化物的步骤；
[0090] 此后，根据水液滴二次去除排气中的硫氧化物的步骤，上述液滴从圆锥形流动化 部向上部流动化部方向向上喷射。
[0091] 此后，根据流动化部的温度调节，对排气温度进行调节并对排气和粉末吸收剂进 行循环的同时，三次去除硫氧化物的步骤。
[0092] 上述二次去除硫氧化物的步骤包括如下步骤：将从流动化部排出的排气中所包含 的未反应粉末吸收剂从过滤集尘器中收集，并且在将流动化部的流出口中的压差变小的状 态下，对收集的粉末吸收剂进行再循环，从而去除硫氧化物。
[0093] 在上述中，将流动化部的温度调节范围维持在200°C到400°C，从而防止水分凝缩 的同时进行循环。优选地，在〇 &(0!1)2的温度为350°C时，产生最大效率。将温度提高到设 定区域程度后，在袋式滤器或者SCR部分中易于实现N0 X去除。
[0094] 如果水分凝缩，则不仅不好产生循环，而且会腐蚀喷动床反应器。
[0095] 本发明并不限于上述特定的优选实施例，并且不脱离请求范围中所请求的本发明 的要旨，本发明所属的【技术领域】中具有一般知识的任何技术人员都可进行各种变形实施， 如上述所述的变更应当包括于请求范围所记载的范围内。
[0096] 标号说明
[0097] 1:重力式沉降箱 2:文氏管部
[0098] 3 :反应器本体 4 :粉末吸收剂供给装置
[0099] 5:再循环粉末吸收剂供给装置 6 :水喷射供给装置
[0100] 7:过滤集尘器 11 :流入部
[0101] 12:流出部 13:缓冲板
[0102] 14:下部漏斗 15 :箱本体
[0103] 16:旋转阀 21 :圆筒壳体
[0104] 22:单位文氏管 23:圆板型支撑体
[0105] 31:圆锥形流动化部 32:流动化部
[0106] 33:流出口 34:排出管
[0107] 41:喷嘴 42 :螺旋加料器管
[0108] 43:粉末吸收剂存储漏斗 44:发动机
[0109] 45:压缩空气供给装置 51 :喷嘴
[0110] 52:第一螺旋加料器管 53 :再循环粉末吸收剂存储漏斗
[0111] 54:发动机 55:压缩空气供给装置
[0112] 56:第二螺旋加料器管 57:发动机
[0113] 61:喷嘴 62:双重供给管
[0114] 63:水供给装置 64 :压缩空气供给装置
[0115] 71:袋式滤器 72:过滤集尘器排出管
[0116] 73:下部漏斗 621:内部管
[0117] 622 :外部管
【权利要求】
1. 一种用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于，包括： 重力式沉降箱，其对排气中密度大的灰尘进行沉降并去除； 文氏管部，其安装于重力式沉降箱上部，从而增加排气的流速； 反应器本体，其包括圆锥形流动化部和流动化部，上述圆锥形流动化部结合于文氏管 部上部，从而与脱硫用粉末吸收剂进行流动的同时，去除硫氧化物，上述流动化部将从圆 锥形流动化部向上部方向喷射的水、排气及粉末吸收剂进行循环流动的同时，去除硫氧化 物； 粉末吸收剂供给装置，其将存储于粉末吸收剂存储漏斗中的脱硫用粉末吸收剂与压缩 空气一起供给至上述圆锥形流动化部内部； 再循环粉末吸收剂供给装置，其将从上述流动化部排出的排气中未反应的脱硫用粉末 吸收剂从过滤集尘器中收集后，与压缩空气一起再供给至圆锥形流动化部内部； 水喷射供给装置，其通过设置于上述圆锥形流动化部内部的喷嘴向上部流动化部方向 向上喷射压缩空气和水。
2. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述重力沉降箱以箱本体为基准设置于前端的排气流入部和设置于后端上部的排气 流出部构成为弯曲， 并且为了调节上述排气的运动量并去除排气中密度大的灰尘，在箱本体内部设置缓冲 板，以便流入的排气向下后排出至上部流出部， 为了调节上述排气的速度并去除排气中密度大的灰尘，流入部形成为入口孔向箱本体 逐渐变宽，并且流出部形成为从箱本体越远入口孔逐渐变窄， 在上述箱本体下部设置有下部漏斗及旋转阀，上述下部漏斗存储有收集的灰尘粒子， 上述旋转阀用于外部排出。
3. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述文氏管部形成为，在两端形成有凸缘的圆筒壳体的内部中，一个以上的单位文氏 管可设置成支撑于上下侧的圆板型支撑体。
4. 根据权利要求3所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述单位文氏管形成为，下端入口直径的范围是从上端出口直径的最低1/2到最高 1/3。
5. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述圆锥形流动化部中，将下部入口直径形成为圆筒形流动化部直径的1/2. 5? 1/3. 0的大小。
6. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述圆锥形流动化部中，将从下部入口直径到与上部的流动化部相接的部分的圆锥形 倾角形成为60?70°。
7. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述反应器本体的高度形成为流动化部直径的5. 4?8. 8大小。
8. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于，上述粉 末吸收剂供给装置包括： 喷嘴，其贯通设置于圆筒形流动化部； 螺旋加料器管，其将粉末吸收剂及压缩空气供给至上述喷嘴； 粉末吸收剂存储漏斗，其供给螺旋加料器管粉末吸收剂。
9. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于，上述再 循环粉末吸收剂供给装置包括： 喷嘴，其贯通设置于圆筒形流动化部； 第一螺旋加料器管，其将通过过滤集尘器回收的未反应粉末吸收剂及压缩空气供给至 上述喷嘴； 再循环粉末吸收剂存储漏斗，其将再循环的粉末吸收剂供给至第一螺旋加料器管； 第二螺旋加料器管，其将收集于过滤集尘器下部漏斗后存储的再循环粉末吸收剂供给 至再循环粉末吸收剂存储漏斗。
10. 根据权利要求9所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述再循环的粉末吸收剂的量按照粉末吸收剂供给装置的排出量进行调节。
11. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于，上述水 喷射供给装置包括： 喷嘴，其设置于圆锥形流动化部内部，从而形成有各个流路，以便向上部方向喷射水和 空气； 双重供给管，其包括水供给用内部管及外部管，上述水供给用内部管将水供给至上述 喷嘴，上述外部管对上述内部管外部进行包裹的同时，供给压缩空气。
12. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述粉末吸收剂供给装置的喷嘴及循环粉末吸收剂供给装置的喷嘴的位置范围可设 置成圆锥形流动化部高度的60?70%。
13. 根据权利要求1所述的用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器，其特征在于： 上述粉末吸收剂使用Ca(OH)2。
14. 一种利用用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器的多级脱硫方法，其特征在于，包括 如下步骤： 具备根据权利要求1至13中任何一项的用于上述半干式烟气脱硫的喷动床反应器，从 而利用重力沉降箱对含有硫氧化物的高温排气中所包含的密度大的灰尘粒子进行沉降并 去除； 此后，如果通过文氏管部增加排气的流速，则将压差变小后供给至圆锥形流动化部，并 且含有粉末吸收剂和硫氧化物的高温排气相互进行混合的同时进行流动化，从而根据接触 反应率的增加一次去除硫氧化物； 此后，根据水液滴二次去除排气中的硫氧化物，上述水液滴从圆锥形流动化部向上部 流动化部方向向上喷射； 此后，根据流动化部的温度调节对排气温度进行调节，并且对排气和粉末吸收剂进行 循环的同时，三次去除硫氧化物；
15. 根据权利要求14所述的利用用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器的多级脱硫方 法，其特征在于，二次去除上述硫氧化物的步骤还可包括如下步骤： 将从流动化部中排出的排气中所包含的未反应粉末吸收剂从过滤集尘器中收集，并且 对将流动化部的流出口中的压差变小的状态下收集的粉末吸收剂进行再循环，从而去除硫 氧化物。
16.根据权利要求14所述的利用用于半干式烟气脱硫的喷动床反应器的多级脱硫方 法，其特征在于： 上述流动化部的温度调节的范围可维持在200°C到400°C。
【文档编号】B01D53/83GK104107632SQ201310399163
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】朴永玉, 纳姆哈斯奥里, 全星玟, 李江山 申请人:韩国energy技术研究院