一种处理低温烟气的干法脱硫方法与流程

本发明涉及脱硫技术领域，尤其涉及一种处理低温烟气的干法脱硫方法。

背景技术：

干式脱硫系统主要有CFB(循环流化床法)、SDA(喷雾干燥吸收法)、TR(输送床反应器法)等工艺技术，其可脱除烟气中HCl、HF、SO₂、SO₃、粉尘等，实现多种污染物的协同净化，同时具有占地小、投资少、运行维护费用低等优势，在烟气净化领域得到广泛的应用。

目前成熟且应用成功的干湿法脱硫技术，其脱硫化学反应的原理都是一致的，即酸碱中和。如何创造适合酸碱中和的化学反应氛围/条件成了提高脱硫效率的根本性问题。大部分湿法脱硫工艺之所以脱硫效率较高，主要原因就是烟气中SO₂气体与碱性吸收剂在溶液中以瞬间可完成的离子反应的形式进行。具体过程包括如下步骤：气态SO₂溶解于水中；溶解于水中的SO₂以H₂SO₃的形式逐级电离出H⁺、HSO3-以及SO₃^2-；当溶液中H⁺迅速与溶液中碱性吸收剂反应消耗时，电离平衡不断向右进行，最终完成SO₂向SO₃^2-盐的转化，进入后续处理，从而实现高效脱硫。

相比于在较高温度下才能发生的气固反应，溶液中瞬间可完成的离子型反应无疑是提高脱硫效率的关键要素之一。这也是众多(半)干法在脱硫反应过程中喷水或使用浆液态吸收剂对烟气进行降温增湿的真正原因，目的就是尽可能地创造局部环节的湿润状态，使得脱硫反应以类似于溶液中的离子型反应为主进行，提高脱硫效率。

干法脱硫从反应机制方面要求反应过程中有水的参与，在固体物料表面形成水膜，提供脱硫反应的场所，从这个角度而言加入系统的水越多越好。但是，为了系统的安全、稳定运行，必须在反应器内完成加入水的完全蒸发，从这个角度而言加入系统的水越少越好。成熟可靠的干法脱硫系统在加入系统的水量方面需要使上述两方面达到平衡，即需要保持足够水量的加入确保反应效率和吸收剂利用率，同时实现加入水的完全蒸发保证系统安全稳定运行。基于上述考虑，采用干法脱硫系统时，要求入口烟气的温度达到一定的值，当烟气温度降低到设计所要求的数值时，烟气中的热焓降低，影响加入系统的水量，从而减少了脱硫反应所需的水膜，要保证达标排放需要额外添加更多的吸收剂，造成运行成本的大幅上升。

常规的解决入口烟气温度低的办法是对入口烟气进行加热升温，使之满足设计所需的最低温度要求，这种办法需要采用加热器等设备，存在占地大、造价高、运行维护工作量大等问题。因此，亟需提供一种针对入口烟气温度低的干法脱硫的方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种处理低温烟气的干法脱硫方法，本申请提供的干法脱硫方法可实现对低温烟气的处理，且提升了脱硫效率。

有鉴于此，本申请提供了一种处理低温烟气的干法脱硫方法，包括：

将原烟气进入干法脱硫系统反应，得到净烟气；所述干法脱硫系统中包括吸收剂、水与有机溶剂，所述有机溶剂为可与水互溶且汽化潜热低于水的有机溶剂。

优选的，针对电厂的干法脱硫，所述原烟气的温度为110℃以下。

优选的，所述有机溶剂选自醇类有机溶剂、酮类有机溶剂、醚类有机溶剂或酸类有机溶剂。

优选的，针对电厂的干法脱硫，所述有机溶剂为乙醇，所述水与乙醇形成的有机溶液中，乙醇的浓度为20vol％～80vol％。

优选的，针对电厂的干法脱硫，所述有机溶剂为丙酮，所述水与丙酮形成的有机溶液中，丙酮的浓度为30vol％～70vol％。

优选的，针对电厂的干法脱硫，所述有机溶剂为乙酸，所述水与乙酸形成的有机溶液中，乙酸的浓度为20vol％～80vol％。

优选的，所述吸收剂为氢氧化钙。

本申请提供了一种处理低温烟气的干法脱硫方法，其包括：将原烟气进入干法脱硫系统反应，得到净烟气；所述干法脱硫系统中包括吸收剂、水与有机溶剂，所述有机溶剂为可与水互溶且汽化潜热低于水的有机溶剂。本申请以汽化潜热低且可与水互溶的有机溶剂替代部分水，可以在保证烟气中热焓不变的情况下，使干法脱硫系统中的水与有机溶剂的量增加，从而使反应场所液膜的量增加，从而提高了整体反应的速率与效率；另一方面，与采用纯水相比，入口烟气温度较低时，入口烟气量减少，水膜区域变小，需要增加吸收剂提高单位面积反应场所上反应物的浓度，以提高反应的速率与效率，采用有机溶剂增加了液膜，也就可以减少吸收剂的投加量；同时采用有机溶剂可以对吸收剂进行原位改性，提高其比表面积和反应活性，进一步降低吸收剂的耗量。

附图说明

图1为常规干法脱硫系统运行流程示意图；

图2为本发明提供的干法脱硫系统运行示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种处理低温烟气的干法脱硫方法，包括：

将原烟气进入干法脱硫系统反应，得到净烟气；所述干法脱硫系统中包括吸收剂、水与有机溶剂，所述有机溶剂为可与水互溶且汽化潜热低于水的有机溶剂。

本申请提供了一种处理低温烟气的干法脱硫方法，在入口烟气温度较低的情况下，此时烟气的热焓降低，传统方法中喷入的水量减少，则反应所需水膜区域不够，会造成整体反应速率和效率的降低。由于烟气中的热焓是一定的，本申请将部分纯水以汽化潜热低且可以与水互溶的有机溶剂替代，在现有烟气中热焓可以将其完全蒸发确保系统运行安全性的前提下，进入到系统中的有机水溶液量可以提高，意味着反应场所液膜的量能够增加，从而提高整体反应的速率与效率。

如图1所示，图1为常规干法脱硫系统运行流程示意图，具体过程为：含有高浓度SO₂、粉尘等污染物的原烟气进入干法脱硫系统，与加入系统的吸收剂和水反应，生成干态的副产物排出系统，满足标准要求的含低浓度SO₂、粉尘等的净烟气排出进入大气。

如图2所示，图2为本发明提供的干法脱硫系统运行流程示意图，区别在于：将加入系统中的水，一部分替换成汽化潜热低、能与水互溶的有机溶剂，形成有机溶剂水溶液，加入系统反应；其中有机溶剂与水的比例根据工况条件、有机溶剂种类和系统所需水溶液总量确定。

在本发明中，所述干法脱硫系统本申请没有特别的限制，为本领域技术人员熟知的系统。所述吸收剂为本领域技术人员熟知的吸收剂，对此本申请没有特别的限制；示例的，所述吸收剂优选为氢氧化钙。

本申请主要针对入口烟气温度较低的干法脱硫方法，所述的入口烟气的温度是否较低主要由该烟气的露点温度决定。

所述有机溶剂只要是汽化潜热低于水且与水可互溶的有机溶剂即可，对此本申请没有其它的限制；示例的，所述有机溶剂可以选自醇类有机溶剂、酮类有机溶剂、醚类有机溶剂或酸类有机溶剂。所述有机溶剂与所述水的体积比没有特别的限制，只要是较低温度下有机溶剂与水的汽化潜热值与较低温度下的热焓相对应即可。具体的，所述有机溶剂优选为乙醇、丙酮或乙酸；在实施例中，针对特定的电厂的脱硫、烟气温度与运行温度，所述有机溶剂为乙酸，所述水与乙酸形成的有机溶液中，所述乙酸的浓度为20vol％～80vol％；所述有机溶剂为丙酮，所述水与丙酮形成的有机溶液中，丙酮的浓度为30vol％～70vol％；所述有机溶剂为乙醇，所述水与乙醇形成的有机溶液中，所述乙醇的浓度为20vol％～80vol％。

本发明提供了一种处理低温烟气的干法脱硫方法，其是一种普适的方法，对于现有技术中所有的干法脱硫系统均适用，该方法即是以汽化潜热低于水且与水互溶的有机溶剂替代部分水。该方法并非只针对一种工况，对于电厂、烧结、窑炉等等需要脱硫的工况均适用，只要是在特定工况下，烟气温度较低时，烟气与水的反应场所以及吸收剂的加入量等因素发生变化时，则需要以有机溶剂替代部分纯水。所述低温烟气为本领域技术人员熟知的技术术语，对此本申请没有特别的限制。

本申请提供的处理低温烟气的干法脱硫方法，在不改变原有干法脱硫主系统的前提下，仅需将原先用于降温增湿、活化反应的水，一部分替换为汽化潜热低、能与水互溶的有机溶剂，从而确保烟气达标排放，同时降低吸收剂的耗量，这是由于当入口烟温较低时，喷水量减少，水膜区域变小，需要增加吸收剂提高单位面积反应场所上反应物的浓度，以提高反应的速率和效率，采用有机溶剂增加了液膜，也就可以减少吸收剂的投加量；另一方面，有机溶剂利用其分散剂的特性，阻止或者减少消石灰的结团现象，有利于消石灰的快速剥落，从而获得颗粒细，比表面积大的消石灰，提高吸收剂的反应活性；此外，采用有机溶剂，还可以降低液膜表面的张力，也就是说固相和气相物质进入反应场所-液膜的阻力降低，同样可以提高反应的速率和效率。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的处理低温烟气的干法脱硫方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

对比例

某电厂发电机组容量为350MW，烟气量为1,150,000Nm³/h，原烟气SO₂浓度为2000mg/Nm³，原烟气温度为133℃，采用干法脱硫系统，运行温度为75℃，喷入系统的工艺水量为33t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，正常运行Ca/S为1.48。

当机组运行工况变化，干法脱硫系统入口烟气温度下降至100℃时，运行温度保持在75℃，喷入系统的工艺水量为15t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为2.3。

实施例1

采用30％乙醇溶液取代纯水，入口烟气温度下降至100℃时，运行温度保持在75℃，喷入系统的溶液量为25t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.40。

实施例2

采用30％丙酮溶液取代纯水，入口烟气温度下降至100℃时，运行温度保持在75℃，喷入系统的溶液量为30.3t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.35。

实施例3

采用50％乙酸溶液取代纯水，入口烟气温度下降至100℃时，运行温度保持在75℃，喷入系统的溶液量为20t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.45。

实施例4

采用50％乙醇溶液取代纯水，入口烟气温度下降至100℃时，运行温度保持在75℃，喷入系统的溶液量为31.5t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.30。

实施例5

某烧结机容量为495m²，烟气量为1,200,000Nm³/h，原烟气SO₂浓度为1200mg/Nm³，原烟气温度为145℃，采用干法脱硫系统，运行温度为78℃，喷入系统的工艺水量为43t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，正常运行Ca/S为1.36。

当机组运行工况变化，干法脱硫系统入口烟气温度下降至110℃时，运行温度保持在78℃，喷入系统的工艺水量为20t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.95。

采用30％乙醇溶液取代纯水，入口烟气温度下降至110℃时，运行温度保持在78℃，喷入系统的溶液量为33.2t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.29。

实施例6

某工业窑炉烟气量为239,000Nm³/h，原烟气SO₂浓度为860mg/Nm³，原烟气温度为200℃，采用干法脱硫系统，运行温度为100℃，喷入系统的工艺水量为11.3t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，正常运行Ca/S为1.52。

当机组运行工况变化，干法脱硫系统入口烟气温度下降至160℃时，运行温度保持在100℃，喷入系统的工艺水量为6.8t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为2.51。

采用30％乙醇溶液取代纯水，入口烟气温度下降至160℃时，运行温度保持在100℃，喷入系统的溶液量为16.5t/h，保持出口SO₂浓度为50mg/Nm³，运行Ca/S为1.28。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。