专利名称：多流体碱雾发生器烟气脱硫方法
技术领域：
本发明涉及的是一种烟气脱硫方法，特别是一种多流体碱雾发生器半干法烟气脱硫方法，属于环境保护领域。
背景技术：
目前煤粉锅炉、工业锅炉或其它燃烧设备排出烟气中二氧化硫脱除的半干法烟气脱硫方法主要有喷雾干燥法烟气脱硫、炉内喷钙及尾部增湿活化脱硫法和循环流化床烟气脱硫，均采用钙基脱硫剂(石灰石、石灰、氢氧化钙等)进行烟气脱硫。喷雾干燥法烟气脱硫具有系统较简单、投资较低、脱硫产物呈干粉状、无废水排放等优点，但明显存在一些不足之处，主要有(1)由于石灰在水中的溶解度低，须制成石灰乳浊浆液，其浆液制备系统复杂且庞大；(2)对雾化喷嘴质量要求较高，往往因石灰浆液的浓度不均以及粒度不均等因素引起雾化不良，而且会导致雾化喷嘴的堵塞与磨损。为防止雾化喷嘴的堵塞、磨损，须采用特殊材料的高速旋转雾化喷嘴；(3)石灰浆液雾化困难，雾化液滴粒径大，脱硫反应速率低(与液滴粒径的平方成反比)，从而导致吸收塔体积庞大(烟气设计停留时间在10秒以上)，影响脱硫设备投资成本的进一步降低和在已有电厂改造工程中的应用。炉内喷钙及尾部增湿活化烟气脱硫工艺(LIFAC)是另一种常见的半干法烟气脱硫方法，但也存在一些问题(1)在煤粉炉条件下，烟气中飞灰与加入的脱硫剂质量比一般在10～20倍以上，对高灰分的燃煤其质量比甚至会更高。在活化反应器内采用喷水增湿活化时存在大量飞灰与脱硫剂“抢水”即大量雾化水滴被飞灰吸收，脱硫剂实际水钙摩尔比很低，脱硫剂反应活性不高；(2)全部烟气通过活化反应器，脱硫剂颗粒与水雾被烟气大大稀释，其碰撞活化效率较低，仅为25％～30％。其结果同样是活化反应器体积庞大，脱硫效率不易提高。经过对现有技术的检索查新，至今尚未发现有与本发明多流体碱雾发生器烟气脱硫方法相同主题的文献报道。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足与缺陷，提出了一种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，使其简易、紧凑、高效，能够有效克服或避免常规半干法烟气脱硫方法复杂的浆液制备系统和雾化喷嘴堵塞与磨损等一系列问题，而且能够大幅度提高脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞活化效率和脱硫剂的反应活性以及脱硫效率，大大减小脱硫吸收塔的体积。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明方法具体如下设置多流体碱雾发生器，在其中通过双流体喷嘴雾化的水滴与脱硫剂颗粒在较高的浓度下碰撞活化，完成湿式脱硫剂碱雾的在线制备；然后，在线制备的湿式脱硫剂碱雾连续均匀地混合入具有一定停留时间的锅炉烟道或外置反应器的烟气中，在烟道或外置反应器内完成快速脱硫反应，脱除烟气中的二氧化硫。
以下对本发明方法作进一步的说明1、设置一个或多个多流体碱雾发生器，采用少量热烟气或采用空气，通过气流分布器进入多流体碱雾发生器，其中一部分风量携带来自料仓的脱硫剂喷射进入多流体碱雾发生器，使其内双流体喷嘴雾化的水滴与脱硫剂颗粒在较高的浓度下碰撞活化，在线制成湿式脱硫剂碱雾。
2、将多流体碱雾发生器连接到烟道弯头或其它合适部位上，借助于主烟气流的作用、烟道弯头的离心作用以及其出口设置的助混射流的作用，加速湿式脱硫剂碱雾连续、均匀地混合入锅炉烟道或外置反应器的烟气中，脱硫剂颗粒表面水分的存在使二氧化硫气体与脱硫剂颗粒之间发生离子反应，保证后续烟道内脱硫反应的快速进行。在锅炉烟道或外置反应器内完成湿式脱硫剂的快速脱硫反应，脱除烟气中的二氧化硫。
采用双流体喷嘴雾化清水，可以得到极细的雾化水滴粒径，以保证脱硫剂浆滴具有足够的反应表面积和脱硫反应速率，并在进入除尘器前蒸干。脱硫烟道采用锅炉烟道或外置反应器，以保证大于1秒的烟气停留时间来完成脱硫反应。根据烟道具体的结构和烟气流量可设置一个或多个多流体碱雾发生器。
脱硫剂通常采用以氧化钙或氢氧化钙为主要成分的石灰粉，烟气中二氧化硫与脱硫剂反应后以固态硫酸钙及亚硫酸钙的形态固留在脱硫剂颗粒中，反应产物呈干态。脱硫后的烟气进入除尘器中，脱硫产物及飞灰颗粒由除尘器收集，其中一部分颗粒可选择性地返回与脱硫剂混合再循环利用，以进一步提高脱硫效率和脱硫剂利用率。
具体实施例方式
从锅炉尾部烟道中抽取少量热烟气，通过气流分布器进入碱雾发生器，其中一部分风量携带来自料仓的脱硫剂喷射进入碱雾发生器中，与双流体喷嘴雾化的水滴在碱雾发生器内较高浓度碰撞活化，在线制成湿式脱硫剂浆滴。碱雾发生器连接到烟道弯头或其它合适部位上，借助于主气流的作用、烟道弯头的离心作用以及出口助混射流的作用将碱雾发生器内在线制备的湿式脱硫剂碱雾连续、均匀地混合入脱硫烟道的烟气中，最后在脱硫烟道内完成湿式脱硫剂的快速脱硫反应。脱硫后的烟气进入除尘器中，脱硫产物、未完全反应的脱硫剂颗粒以及飞灰颗粒由除尘器收集，其中一部分颗粒可选择性地返回与脱硫剂混合再循环利用。其中脱硫烟道可以是锅炉与除尘器之间的烟道，也可以是新设置的外置反应器，以保证大于1秒的烟气停留时间进行脱硫反应。根据脱硫烟道具体的结构和烟气流量可设置一个或多个碱雾发生器。
本发明的实质性特点和显著进步是通过设置多流体碱雾发生器在线高浓度制备高活性脱硫剂碱雾。与喷雾干燥法烟气脱硫相比，本方法从根本上避免了由于喷射浆液造成的雾化喷嘴的堵塞与磨损、反应器庞大等问题，同时免去了复杂的石灰浆液制备系统。与LIFAC等常规增湿活化相比，本方法因避免了飞灰与脱硫剂“抢水”以及水雾与脱硫剂被烟气稀释，大大提高了脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞活化效率和脱硫剂的活性，大幅度提高了烟气脱硫效率和脱硫剂的利用率，最大限度地减小了脱硫装置的体积。在达到相同的烟气脱硫效率下，该脱硫方法系统极为简单、投资费用极低、可靠性高且不影响燃烧设备的运行，能大大降低脱硫设备投资费用和运行费用。
权利要求
1.一种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征在于方法具体如下设置多流体碱雾发生器，在多流体碱雾发生器中通过双流体喷嘴雾化的水滴与脱硫剂颗粒在较高的浓度下碰撞活化，完成湿式脱硫剂碱雾的在线制备；然后，在线制备的湿式脱硫剂碱雾连续均匀地混合入锅炉烟道或外置反应器内的烟气中，在其中完成快速脱硫反应，脱除烟气中的二氧化硫。
2.根据权利要求1所述的这种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，以下对方法所作的进一步的限定(1)从锅炉尾部烟道中抽取少量的热烟气或采用空气，通过气流分布器进入多流体碱雾发生器，其中一部分风量携带来自料仓的脱硫剂喷射进入多流体碱雾发生器，与双流体喷嘴中雾化的水滴在多流体碱雾发生器内较高的浓度下碰撞活化，在线制成湿式脱硫剂碱雾；(2)将多流体碱雾发生器连接到烟道弯头或其它合适部位上，借助于主气流的作用、烟道弯头的离心作用以及其出口设置的助混射流的作用，加速湿式脱硫剂碱雾连续、均匀地混合入锅炉烟道或外置反应器内的烟气中，脱硫剂颗粒表面水分的存在使二氧化硫气体与脱硫剂颗粒之间发生离子反应，在锅炉烟道或外置反应器内完成湿式脱硫剂的快速脱硫反应，脱除烟气中的二氧化硫。
3.根据权利要求1或2所述的这种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，锅炉至除尘器之间设置有一定停留时间的烟道或外置反应器，烟气停留时间大于1秒。
4.根据权利要求1或2所述的这种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，根据脱硫烟道的具体结构和烟气流量设置一个或多个多流体碱雾发生器，多流体碱雾发生器连接在烟道弯头或其它合适部位上。
5.根据权利要求1或2所述的这种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，双流体喷嘴雾化的水滴粒径能适应后续烟道快速脱硫反应的要求，脱硫剂浆滴具有足够的反应表面积和脱硫反应速率，并在进入除尘器前蒸干。
6.根据权利要求1或2所述的这种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，脱硫剂为以氧化钙或氢氧化钙为主要成分的石灰粉，烟气中二氧化硫与脱硫剂反应后以固态硫酸钙及亚硫酸钙的形态固留在脱硫剂颗粒中，反应产物呈干态。
7.根据权利要求1或2所述的这种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法，其特征是，脱硫后的烟气进入除尘器中，脱硫反应产物及飞灰颗粒由除尘器收集，其中一部分颗粒可选择性地返回与脱硫剂混合再循环利用。
全文摘要
一种多流体碱雾发生器烟气脱硫方法属于环境保护领域。方法具体如下设置一个或多个多流体碱雾发生器，通入少量热烟气或采用空气，在其中双流体喷嘴雾化的水滴与脱硫剂颗粒在较高的浓度下碰撞活化，完成湿式脱硫剂碱雾的在线制备；制成的湿式脱硫剂碱雾连续均匀地混合入锅炉烟道或外置反应器内的烟气中，在烟道或外置反应器内完成快速脱硫反应，脱除烟气中的二氧化硫。本发明避免了复杂的制浆设备和雾化浆液引起的喷嘴堵塞与磨损以及反应器庞大等问题，同时大幅度提高雾化水滴与脱硫剂的碰撞活化效率、烟气脱硫效率以及脱硫剂的利用率，是一种系统简易、高效且不影响燃烧设备运行、能大大降低投资费用和运行费用的烟气脱硫新方法。
文档编号B01D53/50GK1471999SQ0311698
公开日2004年2月4日 申请日期2003年5月16日 优先权日2003年5月16日
发明者章明川, 周月桂, 范卫东, 范浩杰 申请人:上海交通大学