专利名称：一种反应集成双循环流化床烟气脱硫方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气脱硫技术，该技术是广泛应用于燃煤火力发电厂和垃圾发电厂尾气污染物二氧化硫的排放控制过程的技术之一，尤其适合于现有中小机组的脱硫技术改造工程。
二氧化硫是造成温室效应、酸雨等环境污染问题的主要污染物之一。由于在我国的能源结构中，长期以来燃煤一直占70％以上，在可预见的将来，我国以煤为主要能源的能源结构不会得到根本改变，煤炭的大量燃用产生大量的二氧化硫等污染物，目前，我国二氧化硫年排放量已位居世界首位，严重影响我国国民经济的可持续发展，并且使我国政府面临很大的国际压力。为实现我国国民经济的可持续发展，改善我国的环境状况和人民的生存环境，我国已开始进行大规模的环境治理工作，在烟气脱硫方面对世界范围内的成功技术进行了全面的开发、引进和示范工程建设。
烟气脱硫分为湿法、半干法、和干法脱硫，本发明涉及的技术是半干法烟气脱硫技术的一种，该技术的基本原理为循环流化床技术的原理，目前在世界范围内应用循环流化床原理的脱硫技术有3～4种，循环流化床烟气脱硫技术的共同优点是投资较少，占地面积小，系统操作简单，脱硫效率较高等，但是各种循环流化床脱硫技术均有不同的适用情况和限制条件。
如(1)丹麦史密斯·缪勒公司(FLS.miljo)的气体悬浮吸收技术(GasSuspension Absorber)，该技术以石灰浆为脱硫剂，这就带来以下几个问题①需要较为复杂的制浆系统，占用较大的面积；②脱硫剂以浆液形式喷入，需用特殊形式耐磨喷嘴，且喷浆系统容易发生堵塞，影响系统的正常运行；③喷浆的浆液浓度有一定限制，当煤含硫量高，需加入较多脱硫剂时，该系统将无法使用。
(2)德国鲁奇比肖夫公司(Lurgi)的循环流化床烟气脱硫技术(The Lurgdrygas desul-furization Crculating Fluid Bed(CFB)process)，该技术使用的脱硫剂可以有两种来源，一种是在锅炉尾部喷入石灰石，经高温煅烧后生成石灰，随烟气一起进入本系统的反应器；另一种是外购石灰直接加入循环系统中，该技术存在以下问题①若采用石灰石喷入法加脱硫剂，对锅炉的传热有影响，因而影响锅炉的效率，并易于在锅炉受热面和管道等处产生磨损、集会灰等问题；②由于高浓度的粉尘直接进入最终除尘器会影响排放指标，因此需要对除尘器的入口、出口、灰斗等处进行较大工作量的改造工作，大幅度增加改造投资。
(3)瑞典阿尔斯通电力公司(Alstom Power)循环流化床烟气脱硫技术(NIDThe Novel Integrated desulfurization)，该技术采用了特殊的消化器和调湿机，在制造和运行两方面均要求很高，同时由于高浓度的粉尘直接进入最终除尘器会影响排放指标，因此需要对除尘器的入口、出口、灰斗等处进行较大工作量的改造工作，大幅度增加改造投资。
本发明的目的就在于针对各种现有技术在实际应用中存在的限制条件而提出一种适用性更强，应用范围更广的循环流化床烟气脱硫技术。
本发明提供了一种反应集成双循环流化床烟气脱硫方法，以钙盐为脱硫剂，采用循环流化床技术，其特征在于基本过程如下1)电站锅炉尾部来的烟气经文丘里管从底部进入反应器，烟气的温度120～180℃，含硫量200～10000mg/m3；2)减温增湿水在文丘里管喉部用雾化喷嘴沿烟气方向喷入反应器，水的加入量控制在使反应器的温度在65～80℃；3)脱硫剂和循环粉状物料在文丘里管出口处加入到反应器，脱硫剂的加入量控制在钙硫摩尔比1.0～1.5；4)在反应器底部气、液、固三相的物料迅速充分混合后，并流向上流动，同时进行脱硫反应，反应器床料浓度控制在500～3000g/m3；5)反应后烟气经反应器出口处的内分离结构初步分离，反应过程中产生的较大颗粒的物料粒子返回反应器内部，初步分离后的烟气离开反应器进入外分离装置，反应器内分离循环物料的分离效率要求达到50～60％；6)初步分离后的烟气经过外分离装置分离，干状物料经循环装置返回反应器底部的文丘里管出口继续反应，不含酸性物质的干净烟气则进入原有的烟气除尘系统，外分离系统循环物料的分离效率要求达到96～98％，此时烟气的温度65～80℃，含硫量20～2000mg/m3；本发明所述反应集成双循环流化床烟气脱硫方法中，所用脱硫剂最好为氧化钙或氢氧化钙。
本发明还提供了一种专门用于上述方法的反应集成双循环流化床烟气脱硫系统，其特征在于该系统由脱硫剂加入装置(1)、喷水降温装置(2)、带有内分离结构(9)的反应器(3)、粉状物料外分离装置(4)、粉状物料循环装置(5)构成；反应器(3)、外分离装置(4)、循环装置(5)首尾循环相接，喷水降温装置(2)接反应器(3)前端文丘里管喉部，脱硫剂加入装置(1)和循环装置(5)接反应器(3)前端文丘里管出口处。
本发明反应集成双循环流化床烟气脱硫系统中，所述反应器(3)内分离结构可以是，按照工艺要求在反应器出口处常规设计的惯性分离器结构。
本发明反应集成双循环流化床烟气脱硫系统中，所述外分离系统(4)最好采用造价低廉的旋风分离器。
本发明反应集成双循环流化床烟气脱硫方法，可以广泛用于含硫量不大于4％的燃煤电站锅炉的烟气处理。
本发明具有下述优点(1)脱硫剂以干粉形式加入，无需制浆，简化了流程，避免系统在运行中出现的结垢和堵塞问题；(2)采用喷水降温方式调整反应温度，以扩大本技术对不同煤种含硫量变化的适应性，尤其适合于燃用较高含硫量煤种的锅炉的烟气处理。
(3)反应器内设置内循环结构，使反应过程中产生的较大颗粒的物料粒子得到初步分离，返回反应器内部，强化了反应器内的传热和传质过程，延长了脱硫剂在反应器内停留时间，使脱硫剂进一步完成脱硫反应，并减轻后续粉状物料分离设备的分离负荷。
(4)采用单独的较为廉价的粉状物料分离设备，以使本系统出口粉尘浓度达到原有装置的浓度，减少系统改造的工作量，减少改造投资。
(5)将脱硫剂的增湿、消化及其与烟气中的二氧化硫等酸性气体反应集中在反应器底部，简化流程，减少占地。
总之，本发明系统简单、操作稳定性好、脱硫剂适应性强、脱硫效率高，可达到80％以上，并且可同时脱除烟气中的氟化氢、氯化氢等酸性气体。
下面通过实施例详述本发明。
附
图1为本发明设备连接示意。
本发明实施例均采用附图1所示的设备连接，具体流程叙述如下电站锅炉尾部来的烟气进入反应器(3)底部，经文丘里管使气流分布均匀；减温增湿水通过喷水降温装置(2)在文丘里管喉部喷入；脱硫剂和循环粉状物料通过脱硫剂加入装置(1)和循环装置(5)在文丘里管出口加入；上述气、液、固三相的物料迅速充分混合后，并流向上流动，同时进行脱硫反应，经过数秒的反应后到达反应器(3)出口，在反应器(3)出口处设置挡板状内分离结构(9)，以使反应过程中产生的较大颗粒的物料粒子得到初步分离，返回反应器(3)内部；初步分离后的烟气离开反应器(3)后进入专用粉状物料分离装置(4)——旋风分离器，分离后的干状物料经循环装置(5)定量返回反应器(3)继续反应以提高脱硫剂的利用率和脱硫效率，部分反应生成物经外排装置外排，分离后的烟气则进入原有的烟气除尘系统。
实施例1某电站锅炉排放烟气17万立方米/小时，烟气中含硫2000mg/Nm3，反应器设计直径为3.8m，内分离采用槽形分离器，采用单塔双外分离器的结构，外分离器采用普通旋风分离器，直径为3.3m，采用普通熟石灰粉作为脱硫剂，细度150～300目，采用的钙硫摩尔比为1.2。具体流程为自电站锅炉尾部来的烟气进入反应器(3)底部，经文丘里管使气流分布均匀；减温增湿水通过喷水降温装置(2)在文丘里管喉部喷入；脱硫剂和循环粉状物料通过脱硫剂加入装置和循环装置在文丘里管出口加入；上述气、液、固三相的物料迅速充分混合后，并流向上流动，同时进行脱硫反应，经过数秒的反应后到达反应器出口，在反应器出口处设置挡板状内分离结构，以使反应过程中产生的较大颗粒的物料粒子得到初步分离，返回反应器内部；初步分离后的烟气离开反应器后分别进入两个专用粉状物料分离装置—旋风分离器，分离后的干状物料经循环装置定量返回反应器继续反应以提高脱硫剂的利用率和脱硫效率，部分反应产物经外排装置外排，分离后的烟气则进入原有的烟气除尘系统。该系统的设计脱硫效率为85％。
实施例2某电站锅炉排放烟气48.5万立方米/小时，烟气中含硫6000mg/Nm3，反应器设计直径为5m，内分离采用槽形分离器，采用单塔双外分离器的结构，外分离器采用普通旋风分离器，直径为4.8m，设两套并联的反应系统，最终主要设备为两台反应器，四台外分离器，采用普通熟石灰粉作为脱硫剂，细度150～300目，采用的钙硫摩尔比为1.4。具体流程为自电站锅炉尾部来的烟气进入反应器(3)底部，经文丘里管使气流分布均匀；减温增湿水通过喷水降温装置(2)在文丘里管喉部喷入；脱硫剂和循环粉状物料通过脱硫剂加入装置和循环装置在文丘里管出口加入；上述气、液、固三相的物料迅速充分混合后，并流向上流动，同时进行脱硫反应，经过数秒的反应后到达反应器出口，在反应器出口处设置挡板状内分离结构，以使反应过程中产生的较大颗粒的物料粒子得到初步分离，返回反应器内部；初步分离后的烟气离开反应器后分别进入两个专用粉状物料分离装置—旋风分离器，分离后的干状物料经循环装置定量返回反应器继续反应以提高脱硫剂的利用率和脱硫效率，部分反应产物经外排装置外排，分离后的烟气则进入原有的烟气除尘系统。该系统的设计脱硫效率为90％。
权利要求
1.一种反应集成双循环流化床烟气脱硫方法，以钙盐为脱硫剂，采用循环流化床技术，其特征在于基本过程如下1)电站锅炉尾部来的烟气经文丘里管从底部进入反应器，烟气的温度120～180℃，含硫量100～10000mg/m3；2)减温增湿水在文丘里管喉部用雾化喷嘴沿烟气方向喷入反应器，水的加入量控制在使反应器的温度在65～80℃；3)脱硫剂和循环粉状物料在文丘里管出口处加入到反应器，脱硫剂的加入量控制在钙硫摩尔比1.0～1.5；4)在反应器底部气、液、固三相的物料迅速充分混合后，并流向上流动，同时进行脱硫反应，反应器床料浓度控制在500～3000g/Nm3；5)反应后烟气经反应器出口处的内分离结构初步分离，反应过程中产生的较大颗粒的物料粒子返回反应器内部，初步分离后的烟气离开反应器进入外分离装置，反应器内分离循环物料的分离效率要求达到50～60％；6)初步分离后的烟气经过外分离装置分离，干状物料经循环装置返回反应器底部的文丘里管出口继续反应，不含酸性物质的干净烟气则进入原有的烟气除尘系统，外分离系统循环物料的分离效率要求达到96～98％，此时烟气的温度65～80℃，含硫量200～2000mg/Nm3。
2.按权利要求1所述反应集成双循环流化床烟气脱硫方法，其特征在于所述脱硫剂为氧化钙或氢氧化钙。
3.一种专门用于权利要求1所述方法的反应集成双循环流化床烟气脱硫系统，其特征在于该系统由脱硫剂加入装置(1)、喷水降温装置(2)、带有内分离结构(31)的反应器(3)、粉状物料外分离装置(4)、粉状物料循环装置(5)构成；反应器(3)、外分离装置(4)、循环装置(5)首尾循环相接，喷水降温装置(2)接反应器(3)前端文丘里管喉部，脱硫剂加入装置(1)和循环装置(5)接反应器(3)前端文丘里管出口处。
4.按权利要求3所述反应集成双循环流化床烟气脱硫系统，其特征在于所述反应器(3)内分离结构为反应器出口处设计的惯性分离器结构。
5.按权利要求3所述反应集成双循环流化床烟气脱硫系统，其特征在于所述外分离系统(4)采用旋风分离器。
6.权利要求1所述反应集成双循环流化床烟气脱硫方法，用于含硫量不大于4％的燃煤电站锅炉的烟气处理。
全文摘要
一种反应集成双循环流化床烟气脱硫方法，烟气经文丘里管从底部进入反应器，水在文丘里管喉部用雾化喷嘴沿烟气方向喷入反应器，脱硫剂和循环粉状物料在文丘里管出口处加入到反应器，在反应器底部气、液、固三相的物料迅速充分混合后，并流向上进行脱硫反应，反应后烟气经反应器出口处的内分离结构初步分离，初步分离后的烟气经过外分离装置分离，干状物料经循环装置返回反应器底部的文丘里管出口继续反应，不含酸性物质的干净烟气则进入原有的烟气除尘系统，
文档编号B01D53/83GK1393284SQ0111412
公开日2003年1月29日 申请日期2001年6月22日 优先权日2001年6月22日
发明者李振中, 李辰飞, 冯兆兴, 程云驰, 韩旭, 马力, 刘刚, 刘晓东, 于遂影, 王志强, 冯广伟, 张悦 申请人:国家电站燃烧工程技术研究中心, 辽宁省燃烧工程技术中心, 辽宁东电燃烧设备有限公司, 辽宁科林环保工程有限责任公司