专利名称：烟气湿式除尘液相催化脱硫方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于烟气除尘脱硫方法及设备，特别涉及一种燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法及设备。
目前燃煤热力锅炉烟气脱硫技术，在世界各发达国家中，烟气脱硫技术多以酸碱中和为特征，即以自然界最兼价的石灰石或石灰中和烟气中的SO2。由于化学反应条件所需必须级数很多，加上辅助系统，自控设备，所以投资很大，我国进口该类系统对20万KW机组而言，其投资多在2亿以上，加之石灰或石灰石消耗和高投资额的折旧费使运行费用均在400元/tSO2以上，则美国为370-780美元/t.SO2。在环保技术领域中，烟气的脱硫因它投资大，运行费用高，使国人望而生畏了。
本发明的目的是提供一种燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法及设备，从脱硫反应的基本原理上变革，达到降低烟气脱硫的投资额和昂贵的运行费用的目的。
本发明的目的是这样实现的一种燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法，其特征为本发明是将燃煤炉里燃烧煤中的FeS2热分解后的分解产物SO2与Fe2O3，随烟气冒出的这些SO2与Fe2O3经媒介剂或称触媒剂或G的蚀铁菌，与硫酸反应生成Fe2(SO4)3，在继续与硫酸反应生成FeS2；其反应为
。
其中参加反应的硫酸生成过程是当气固液烟气混合物含有SO2,O2和烟尘中含有Fe2O3固态粉粒时经文丘里中速度场的化学动力传质，经媒介作用，固态Fe2O3分子会部分变为离子成为Fe3+.G形成液相催化剂，在闭路循环的连续运行中，三价铁离子浓度会持续增高到定值。成为对SO2强有力的液相催化剂，将烟气中SO2和O2催化成SO3转移到液相中成硫酸。
采用旋液分离器，一个锥形管其上部连接大短圆管，大短圆管一侧切向连接断面为锥形的进口管，大短圆管顶部有端盖，端盖中间有通入锥形管内出口管，锥形管其下部连接小短圆管，委派轧管断面为锥形的进口管也可以是方型R角渐缩管。
断面为锥形的进口管也可是圆形渐缩管。
带文丘里管和水膜塔下部连接反应池，反应池经前耐酸灰浆泵连接前旋液分离器断面为锥形的进口管，前旋液分离器的下部连接小短圆管连接除尘补给水池，前旋液分离器上部的出口管连接除尘水箱，除尘水箱经除尘器供水泵连接带文丘里管和水膜塔的文丘里扩散管进口和水膜塔的上进口；除尘补给水池经后耐酸灰浆泵连接后旋液分离器的锥形的进口管，后旋液分离器的下部连接小短圆管连接冲灰沟，后旋液分离器上部的出口管连接除尘水箱。
本发明的优点是1、由于大大地简化了系统和以燃煤中磺铁矿热分解产物Fe2O3作为脱硫反应剂，使烟气脱硫装置投资与石灰石——石膏法相比降低97-95％，使运行费用降低到0.07-0.2分/KW.n，若回收付产品，可有盈利。
2、占在面积小，对10万KW机组而言，占地面积小于100m2，若无文丘里——水膜除尘器机组，尚需增加本容量机组定型文丘里——水膜的占地面积。特别合适老厂对燃煤热力锅炉的增设。
3、脱硫成本，不随燃煤含硫率增高而增加，特别适用于燃用磺铁矿硫，硫酸盐硫的中高硫煤种。
4、由于系统简单，其化学反应自行反应，无需人为控制，因此可不设专岗，仅由除尘值班员兼管即可。
5、消除了火电厂多年来头痛的冲灰系统结垢问题。
6、脱硫效率可满足国内需求，实验值，脱硫效率达95-99％。
7、可回收净水剂初级品Fe2(SO4)3,和硫资源FeS2，解决我国硫进口的问题。
下面结合
实施例图1是燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法的设备结构系统2是燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫设备的旋液分离器侧视3是燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫设备的旋液分离器俯视标号1)除尘器供水泵，2)除尘水箱，3)文丘里和水膜，4)反应池，5)前耐酸灰浆泵，6)前旋液分离器，7)洗涤池，8)除尘补给水，9)后耐酸灰浆泵，10)后旋液分离器，11冲灰沟)。
本发明是将燃煤炉里燃烧煤中的FeS2热分解后的分解产物SO2与Fe2O3，这些SO2与Fe2O3经媒介剂或称触媒剂或称G的蚀铁菌，与硫酸反应生成Fe2(SO4)3，再继续与硫酸反应生成FeS2。即将烟气中SO2与灰中Fe2O3转化成水不溶性固态硫的化合物混在灰中排放，或以钢厂工业垃圾Fe2O3,FeSO4、铁屑等，在系统中与无尘烟气反应得到净水剂的初级品硫酸铁，若继续与硫酸反应得到FeS2回收副产品或硫资源。
其中参加反应的硫酸生成过程是当烟气混合物含有SO2,O2和烟尘中含有Fe2O3固态粉粒时经文丘里管遇水，在速度场的化学动力传质，经媒介作用，固态Fe2O3分子会部分变为离子成为Fe3+.G形成液相催化剂，在闭路循环的连续运行中，三价铁离子浓度会持续增高到定值。成为对SO2强有力的液相催化剂，将烟气中SO2和O2催化成SO3转移到液相中成硫酸。产生的硫酸参与了本发明的烟气脱硫过程。
其反应为
。
燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法的设备为带文丘里管和水膜塔下部连接反应池，反应池经前耐酸灰浆泵连接前旋液分离器的锥形的进口管，前旋液分离器的下部连接小短圆管连接除尘补给水池，前旋液分离器上部的出口管连接除尘水箱，除尘水箱经除尘器供水泵连接带文丘里管和水膜塔的文丘里管布水装置进口和水膜塔的上进口除尘补给水池经后耐酸灰浆泵连接后旋液分离器锥形的进口管，后旋液分离器的下部连接小短圆管连接冲灰沟，后旋液分离器上部的出口管连接除尘水箱。
燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法及设备，采用旋液分离器将液固分离，即以速度力转化成离心力的液固分离设备，旋液分离器是一个锥形管其上部连接大短圆管，大短圆管一侧切向连接断面为锥形的进气管，大短圆管顶部有端盖，端盖中间有通入锥形管内的出口管，锥体管其下部连接小短圆管。
实施例本发明以燃煤炉文丘里——水膜除尘器为气、液传质设备在水膜后设一反应池，以提供化学反应所需时间(约0.5-3h)，反应池中灰水经耐酸灰浆泵增压经旋液分离器整形成扁平带切入旋液分离器立壁形成沿旋液分离器内壁旋转的离心力。将速度力转化成液固分离的离心力，分离出的灰水返回除尘水箱，形成除尘脱硫的闭路循环，分离出的稠灰排入洗涤池并补入除尘补给水，经后耐酸灰浆泵增压，泵入后旋液分离器，分离出的灰水送入除尘水箱，也可送至反应池中，以回收尚未反应成FeS2的Fe3+离子和媒介剂等可溶性物质，稠灰排至冲灰沟。
本发明是以文丘里除尘器取代了烟气脱硫的全部烟气通流设备，因而其投资仅占石灰石膏法的3-5％。它的脱硫反应剂，是以燃煤中磺铁矿热分解后的分解产物灰中的Fe2O3(其它条件生成的Fe2O3同效)，经媒介剂的媒介与热分解产物SO2再转化成磺铁矿变成水不溶性固态硫，其转化过程的中间产物为Fe2(SO4)4，稀硫酸中的Fe3+是液相催化剂，因此使烟气脱硫费用由0.12元左右/kw.n，降低到0.2分/kwn以下。若回收副产品可稍盈利。
其工业实施系统如图1所示，烟气经文丘里到水膜旋转上升将尘颗甩向周壁被液膜冲下，烟气经水膜湿段、干段直至顶部排出水膜器进入排放烟道，同时由除尘器供水泵1)抽除尘箱2)中水供到文丘里和水膜的布水装置3)携尘灰水下降到水膜底部经灰水出口排至反应池4)经前耐酸灰浆泵5)增压供入前旋液分离器6)(可设支路作防沉降循环)，分离出的水送至除尘水箱2)形成除尘用水闭路循环。分离后稠灰排到洗涤池7)与除尘补给水8)混合经后耐酸灰浆泵9)，供后旋液分离器10)，也可设支路作防沉降循环，后旋液分离器10)分离出的水送到除尘水箱2)也可设支路送至反应池4)，分离后的稠灰排到冲灰系统11)排放。
在于文丘里——水膜除尘，作为气、液固传质设备，是利用文丘里管的速度场所产生的化学动力传质功能，当然同时包括具有速度场的并流喷射塔，喷杯式三项混合塔用于其吸收液PH值小于3.0的液相催化系统。闭路循系统中含有痕量(每工程约需10微克左右)的蚀铁菌经系统的运行，由于蚀铁菌的繁殖和媒介作用，灰水中的Fe2O3分子逐渐离子化溶解在灰水中成为Fe3+.G离子便对传质于液相中SO2.O2起催化作用，并随着液相中三价铁离子浓度的增高，烟气脱硫效率增高，当除尘循环水中溶有三价铁离子后便成为除尘脱硫系统。直至其脱硫效率达理想值后稳定到该值。其特征在于液相催化剂是三价铁离子(Fe3+)蚀铁菌是触媒剂或称媒介剂，是在本系统运行中，触媒于Fe2O3分子与稀H2SO4反应而产生的Fe3+。其特征在于该闭路循环系统中随运行时间的持续和烟气脱硫效率的提高，灰水中硫酸从无到有其浓度继续升高，Fe2O3转变成Fe2(SO4)3速度增大，随着闭路循环液中硫酸和硫酸铁浓度的增高，在触媒下转化生成FeS2后沉淀出，成为稳定化合物。这是一个自行反应过程，无需人为调节。液相催化剂还包括铁系元素的铁、钴、镍等金属及其氧化物、化合物从气液传质的文丘里液相催化，将SO2、O2和水催化成硫酸到反应池中硫酸与Fe2O3在触媒下生成硫酸铁，继续与硫酸反应成磺铁矿(FeS2)完成了将烟气中SO2转化成FeS2，成水不溶性硫的化合物混在灰中排放。
耐酸反应池，提供了稀硫酸(液)与Fe2O3(固)在触媒下的反应时间。
耐酸反应池随时向外排放灰或稠灰，旋液分离器为以速度力转化成离心力的液固分离设备，用以维持反应池中，液、固的比例稳定在5-10％左右或30％以下。液、固分离设备还包括沉淀池、澄清器、浓缩池，斜管沉淀池等分离设备。
洗涤池是回收反应池排出稠灰残液中所携尚未转化成FeS2的离子Fe3+和媒介剂，至于设置几级洗涤池甚至设否洗涤池，均以需方的需求而异。本级的旋液分离器的作用。是将经洗涤后的灰或稠灰分离出排放，灰水送到除尘水箱或反应池作为除尘补给水。
在本系统中以铁为脱硫反应剂和三价铁离子为液相催化剂时碱金属、碱土金属的氧化物和灰酸化物Al2O3仅是该条件下与酸反应剂。
本系统中碱金属和碱土金属的氧化物，如碱金属常见物钾、钠碱土金属钙、镁、锶、钡和氨及铵盐在PH值大于5时均可参加脱硫反应，也能取得一定的脱硫效率。
目前我国大部大、中型火电机组更换成干式除尘。该发明可在干式除尘器后，设文丘里——水膜，将干除尘后的灰导入反应池，可得到相同的效果，更可以向反应池中投入钢厂垃圾Fe2O3铁屑、硫酸亚铁等，对无尘烟气实施烟气脱硫、尚能回收副产品、聚合铁的初级品，硫酸铁或继续反应生成FeS2，分离出硫资源。
实施所需及设备市场1、文丘里——水膜除尘器，是定型产品多数电力设计院和电力科研院所都能设计。
2、反应池和洗涤池可根据设计，施工。仅考虑到耐酸、防渗、有的需防冻无特殊要求，一般用户可自行解决，也可包工他人。
3、旋液分离器，技术发明者专供，如图示所示，参数如下，入口管为方型R角渐缩管，D1切内壁，也可是圆形渐缩管。也可是断面为锥形的进口管，D1流速10-40m/S,D2流速2-16m/S,H2锥角=4-30,D3流速0.5-10m/S。
权利要求
1.一种燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法，其特征为本发明是将燃煤炉里燃烧煤中的FeS2热分解后的分解产物SO2与Fe2O3，随烟气冒出的这些SO2与Fe2O3经媒介剂或称触媒剂或G的蚀铁菌，与硫酸反应生成Fe2(SO4)3，在继续与硫酸反应生成FeS2；其反应为。
2.根据权利要求1所述的燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法，其特征为其中参加反应的硫酸生成过程是当烟气混合物含有SO2,O2和烟尘中含有Fe2O3固态粉粒时经文丘里中速度场的化学动力传质，经媒介作用，固态Fe2O3分子会部分变为离子成为Fe3+G形成液相催化剂，在闭路循环的连续运行中，三价铁离子浓度会持续增高到定值。成为对SO2强有力的液相催化剂，将烟气中SO2和O2催化成SO3转移到液相中成硫酸。
3.根据权利要求1所述的燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法的设备，其特征为采用旋液分离器，一个锥形管其上部连接大短圆管，大短圆管一侧切向连接断面为锥形的进口管，大短圆管顶部有端盖，端盖中间有通入锥形管内的出口管，锥形管其下部连接小短圆为排渣管。
4.根据权利要求3所述的燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法的设备，其特征为采用旋液分离器，断面为锥形的进口管也可以是方型R角渐缩管。
5.根据权利要求3所述的燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法的设备，其特征为采用旋液分离器，断面为锥形的进口管也可是圆形渐缩管。
6.根据权利要求3所述的燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法的设备，其特征为带文丘里管和水膜塔下部连接反应池，反应池经前耐酸灰浆泵连接前旋液分离器断面为锥形的进口管，前旋液分离器的下部连接小短圆管连接除尘补给水池，前旋液分离器上部的出口管连接除尘水箱，除尘水箱经除尘器供水泵连接带文丘里管和水膜塔的文丘里扩散管进口和水膜塔的上进口；除尘补给水池经后耐酸灰浆泵连接后旋液分离器的锥形的进口管，后旋液分离器的下部连接小短圆管连接冲灰沟，后旋液分离器上部的出口管连接除尘水箱。
全文摘要
一种燃煤炉烟气湿式除尘液相催化脱硫方法及设备它以燃煤灰中的Fe
文档编号B01D47/00GK1310037SQ00128209
公开日2001年8月29日 申请日期2000年12月15日 优先权日2000年6月16日
发明者刘同生, 刘广明, 刘广泽 申请人:刘同生