专利名称：采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，属于烟气脱硫除尘技术领域，特别涉及各种燃烧设备所排烟气的干法烟气脱硫系统及工艺。
背景技术：
二氧化硫气体污染的治理，一直是世界上大多数国家环境保护的重点，其所产生的污染物也是造成我国生态环境破坏的最大污染源，成为我国目前空气污染治理的当务之急。目前对二氧化硫的治理，早期一般采用石灰石-石膏法，属于湿法脱硫方式，这种方法比较成熟和稳定，脱硫效果较好，但存在投资巨大、耗水量大、占地面积较大、系统复杂、结构复杂、运行费用高，维护工作量大等一系列的问题，还会产生污水，需进一步处理。因此，干法或半干法的烟气脱硫技术成为了国内外研究开发的重点。
现有的干法烟气脱硫技术主要有喷雾干燥法、炉内喷钙加增湿活化法和循环流化床烟气脱硫等方法。前两种方法中脱硫剂利用率较低，烟气脱硫效率不高，同时在脱硫塔的内壁易引起腐蚀和结垢。而循环流化床烟气脱硫方法克服了前两种方法中的不足，通过脱硫剂颗粒的多次再循环利用，使脱硫剂颗粒的停留时间增长，大大地提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。
在循环流态化干法烟气脱硫技术中，对于脱硫反应塔出口烟气的除尘装置，国内外目前普遍使用的是静电除尘器或布袋除尘器这种单一的除尘方式。例如，公开号为CN1307926A的中国发明专利公开说明书中所介绍的是采用一个烟气除尘和回料装置的循环流态化干法烟气脱硫技术。又如德国Wulff公司采用的回流式循环流化床烟气脱硫技术就是通过一个单一的静电除尘器来进行粉尘的分离。随着目前对电厂除尘方面要求的日益提高，单一除尘方式难以达到国家所制定的粉尘排放标准，因为它存在以下的缺陷首先，由于采用单一的除尘器，使得再循环颗粒的粒径变化范围较大，导致脱硫塔内固体颗粒间的碰撞以及固体颗粒与烟气的接触不充分，烟气和脱硫剂颗粒的混合减弱，进而影响了脱硫剂的利用率和脱硫效率。其次，采用单一的除尘器，难以分离出超细粉尘，由于超细粉尘通常是由已经完成脱硫反应的脱硫反应产物组成，如果将这样的超细粉尘再送回脱硫塔则将导致塔内无效颗粒浓度急剧升高，从而破坏新鲜脱硫剂颗粒的反应进程，影响塔内脱硫反应效率，第三，由于上述原因，将导致出口烟气中的超细粉尘比率越来越高，根据目前最好的静电除尘器的性能参数，也将导致经过除尘后排放到大气中烟气的粉尘浓度排放达到150mg/Nm3以上，这已经在国内外的一些电厂的烟气脱硫运行实践中得到了充分的体现。另外，当干法烟气脱硫机组大型化后，其回料量增加得较多，采用单一除尘方式会大大增加除尘系统负担，从而影响除尘系统的除尘效果，也将使得粉尘的排放难以达标。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，采用该工艺能实现很高的烟气除尘效率，同时减少塔内无效的超细粉尘浓度，并保证在较低钙硫比的情况下达到较高的脱硫效率。
本发明的技术方案是采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，包括脱硫剂制备消化、脱硫反应塔内脱硫反应、外部脱硫颗粒分离和再循环，外部脱硫颗粒分离采用高压静电除尘和布袋除尘相结合的电布袋除尘分离方式，即电布袋除尘器包括静电除尘区和布袋除尘区，两者之间设置接地网格状金属装置。
所述循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，静电除尘区和布袋除尘区均进行脱硫剂颗粒的再循环。
所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，静电除尘区总的分离效率设计值为70％～95％，主要收集粒径在3～25μm之间的粉尘，其中对于5μm以上的颗粒的分离效率应达到98％，所分离出来的颗粒全部收集并送回脱硫塔，作为再循环颗粒继续参与脱硫反应。
所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，布袋除尘区的分离效率设计值为99.9％，将其中分离出来的2.5μm以上的颗粒返回脱硫反应塔，更小的颗粒直接作为脱硫产物送到灰渣仓。
所述的网格状金属装置采用孔径为20～150mm的多孔板，开孔率30％～60％。
所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，布袋除尘区的再循环颗粒回料入口在脱硫剂颗粒给料入口另一侧的上方，与其距离高度为500～1000mm。
静电除尘区的再循环颗粒回料入口在布袋除尘区的再循环颗粒回料入口同一侧的上方，与其距离高度为500～1000mm。
所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其静电除尘区的再循环颗粒回料入口和布袋除尘区的再循环颗粒回料入口的回料量可调，达到合理地调节脱硫反应塔内的流场结构。
所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，电布袋除尘器的静电除尘区和布袋除尘区的负荷分配可调，以达到高效安全的运行情况。
本发明的优点第一，由于采用了电布袋除尘器，可以将经过脱硫反应后的粉尘按粒径大小分成两个类别，一类是由静电除尘区分离下来的3μm以上的颗粒组成；另一类是由布袋除尘区分离下来的3μm以下的颗粒，该类颗粒通常是由已经完成脱硫反应而形成的脱硫产物颗粒组成。由静电除尘区分离下来的3μm以上的颗粒通常还含有相当的脱硫反应能力，将它们全部送回脱硫塔，不仅可以提高脱硫剂颗粒利用率，并且可以增加脱硫反应塔有效的的脱硫剂颗粒浓度，提高脱硫反应效率。
第二，由于将布袋除尘区分离的超细颗粒(2.5μm以下)的大部分直接送到灰渣仓除掉，减少塔内无效超细粉尘浓度(由已经经过脱硫反应而形成的超细脱流产物组成)，防止了无效的超细粉尘破坏新鲜脱硫剂颗粒的反应进程，进一步提高了塔内脱硫反应效率。
第三，由于将布袋除尘区分离的超细颗粒(2.5μm以下)的大部分直接送到灰渣仓除掉，避免了脱硫塔内细颗粒浓度的急剧增高，减轻了除尘器对于脱硫塔超细颗粒的分离负担，特别当机组大型化以后，该高效分离特性将非常明显和重要，本发明至少可以保证烟气中的粉尘浓度远低于50mg/Nm3，或者更严格的粉尘排放标准。
第四，由于采用了电布袋除尘器，外部再循环的脱硫剂颗粒都在2.5～25μm的粒径范围，这样可以改善脱硫工艺的反应工况，使脱硫反应在更低温度和更大循环次数下工作，综合上述因素，提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率，在钙硫比Ca/S＝1.1～1.3之间可达到92％以上的脱硫效率。
第五，静电除尘区的再循环颗粒回料入口和布袋除尘区的再循环颗粒回料入口的回料量可调，以便调节两再循环入口回料量的比例，可以合理地调节脱硫反应塔4内的流场结构，并且可以合理地分配电布袋除尘器的静电除尘区和布袋除尘区的负荷，以达到高效安全的运行情况。
第六，由于接地金属网格装置，可以阻挡静电除尘区后的电场效应，保护后面布袋除尘区的布袋不受损伤，延长其使用寿命。
图1本发明脱硫系统结构示意图。
图中烟气预除尘装置1，烟气混合室2，烟气引射加速装置3，脱硫反应塔4，脱硫塔下部流化区域4-1、脱硫塔烟气出口5，水雾化喷嘴6，脱硫剂制备的消化系统7，脱硫剂颗粒喷入口8，电布袋除尘器9，电布袋除尘器的静电除尘区9-1，静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10，电布袋除尘器的接地金属网格装置9-2，电布袋除尘器的布袋除尘区9-3，布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11，灰渣仓12，主引风机13，烟囱14。
具体实施例方式
本发明的外部脱硫颗粒分离采用高压静电除尘和布袋除尘相结合的电布袋除尘分离方式，即电布袋除尘器包括静电除尘区和布袋除尘区，两者之间设置接地网格状金属装置。网格状金属装置采用孔径为20～150mm的多孔板，开孔率30％～60％。
静电除尘区和布袋除尘区均进行脱硫剂颗粒的再循环。静电除尘区总的分离效率设计值为70％～95％，主要收集粒径在3～25μm之间的粉尘，其中对于5μm以上的颗粒的分离效率应达到98％，所分离出来的颗粒全部收集并送回脱硫塔，作为再循环颗粒继续参与脱硫反应。
布袋除尘区的分离效率设计值为99.9％，将其中分离出来的2.5μm以上的颗粒返回脱硫反应塔，更小的颗粒直接作为脱硫产物送到灰渣仓。
布袋除尘区的再循环颗粒回料入口在脱硫剂颗粒给料入口另一侧的上方，与其距离高度为500～1000mm。静电除尘区的再循环颗粒回料入口在布袋除尘区的再循环颗粒回料入口同一侧的上方，与其距离高度为500～1000mm。
下面结合附图对本发明的工艺作进一步的详细描述如图1所示首先，从燃烧设备排出的烟气经过一个烟气预除尘装置1(如静电除尘器、布袋除尘器、惯性分离除尘器或者它们的组合形式)，除去烟气中约85％的飞灰，经过预除尘后的烟气送入烟气混合室2中，通过烟气引射加速装置3(例如文丘里喷嘴)向上喷射进入脱硫反应塔4的底部流化区域4-1，维持烟气射流的出口速度范围为30～55m/s。
同时，将脱硫剂原料(如CaO粉)送入脱硫剂制备的消化系统7中，经消化反应生成高活性的脱硫剂颗粒，将消化后粒径范围为1～10μm的脱硫剂(如Ca(OH)2)颗粒，由脱硫剂颗粒喷入口8喷入脱硫反应塔的下部流化区域4-1。在脱硫反应塔下部流化区域4-1的脱硫剂颗粒喷入口8位置上部的同一侧，布置有水雾化喷嘴6；在脱硫剂颗粒喷入口8位置上部的另一侧，布置有电布袋除尘器9的布袋除尘区9-3的脱硫剂颗粒再循环入口11，两者之间的距离高度为750mm。在布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11位置上部的同一侧，布置有静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10，两者之间的距离高度为800mm。烟气进入脱硫反应塔的下部区域4-1与从脱硫剂颗粒喷入口8喷进的高活性脱硫剂颗粒、由水雾化喷嘴6喷入的雾化冷却水，和电布袋除尘器的静电除尘区9-1和电布袋除尘器的布袋除尘区9-3分离出来的颗粒，即从静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10和布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11进来的再循环脱硫剂颗粒混合，三者发生强烈的三相湍流传热传质交换。上述塔内烟温降到55-70℃之间(高于塔内烟气露点温度5-15℃之间)，某些情况下也可以在烟温80℃左右运行，大部分脱硫剂颗粒的粒径在1-5μm之间。这样烟气、水颗粒、脱硫剂颗粒和再循环颗粒在烟气射流的带动下，向上运动，整个脱硫塔内呈流化悬浮态。
其中，从静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10进入脱硫反应塔下部区域4-1的颗粒的粒径为3～25μm，由于颗粒粒径较大，使得其动量大于烟气的动量，故在颗粒的冲击作用下，此处及附近的烟气向下流动，再循环颗粒直接落到脱硫反应塔4的底部或者沿着脱硫反应塔4的底部斜面向下流动，回到脱硫反应塔4的底部，沿着脱硫反应塔4的底部斜面向下流动的部分再循环颗粒对于减轻脱硫塔底部斜面的粘结和堵塞有一定作用。
由于静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10位于脱硫塔下部靠上的位置处，且进入的再循环颗粒粒径较大，而布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11位于脱硫塔下部靠下的位置处，从布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11进入脱硫反应塔4的颗粒的粒径一般在3μm左右，由于颗粒粒径较小，虽然此处空截面的烟气流速较高，但在上部的再循环大颗粒的向下动量的作用下，小颗粒会被大颗粒压住并也呈一定的向下流动趋势，或直接与大颗粒碰撞，且碰撞频率较高，这样不仅增加了大颗粒的停留反应时间，而且增强了小颗粒与大颗粒之间的碰撞，有助于打破脱硫剂颗粒的表面反应产物，改善脱硫塔内的流场结构，从而提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。另外，调节静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10和布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11的回料量的比例，也可以合理地调节脱硫反应塔4内的流场结构，并且可以合理地分配电布袋除尘器的静电除尘区9-1和布袋除尘区9-3的负荷，以达到高效安全的运行情况。
在脱硫塔的中上部，塔内颗粒基本呈现较大的回落趋势，大部分颗粒沿侧壁附近向下运动，到脱硫塔的下部后由于脱硫塔底部的烟气流速较高，颗粒又重新被烟气带动向上运动往复，在塔内形成高强度的三相湍流交换状态，发生强烈的混合、传热、传质及化学反应的复杂物理化学过程。在塔内烟气中的SO2与脱硫剂Ca(OH)2反应生成亚硫酸钙或硫酸钙，并可以同时脱出烟气中少量的SO3以及可能存在的HCl、HF等有害气体成分，脱硫效率至少可以达到90％以上。
再后，烟气由脱硫反应塔4顶部的烟气出口5引出，进入电布袋除尘器9的静电除尘区9-1，其分离效率为94％左右，其中对于＞5μm以上的颗粒的分离效率为98％左右，即烟气中的大颗粒大部分被分离出来，由于大颗粒中还含有一部分未反应的脱硫剂颗粒，为了提高脱硫剂利用率，静电除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口10将分离出的颗粒全部送回脱硫塔中进行颗粒再循环。由电布袋除尘器9的静电除尘区9-1分离后的烟气先通过电布袋除尘器的接地金属网格装置9-2，其作用是以阻挡静电除尘区后的电场效应，保护后面布袋除尘区的布袋不受损伤，延长其使用寿命。然后烟气进入电布袋除尘器的布袋除尘区9-3，烟气所携带的剩余颗粒的粒径基本都在1～3μm之间，其绝大部分被分离出来，分离效率在99.9％以上，将其中分离出来的2.5μm以上的颗粒可以通过布袋除尘区的脱硫剂颗粒再循环入口11再送回脱硫塔中，以提高脱硫剂利用率，更小的则送入灰渣仓12储存、转运走。其中静电除尘区的清灰方式是机械或电磁振打，布袋除尘区是压缩空气或洁净烟气反吹或采用声纳装置清灰。从电布袋除尘器的布袋除尘区9-3出来的达标洁净烟气，经主引风机13送入烟囱14，最后排入大气。
本发明在脱硫反应塔出口的烟气中粉尘含量高达300～1500g/Nm3的情况下，保证电布袋除尘器出口粉尘含量低于50mg/m3，大量的物料循环送回脱硫反应塔，并且这种循环次数可达20～200次。
权利要求
1.一种采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，包括脱硫剂制备消化、脱硫反应塔内脱硫反应、外部脱硫颗粒分离和再循环，其特征在于外部脱硫颗粒分离采用高压静电除尘和布袋除尘相结合的电布袋除尘分离方式，即电布袋除尘器包括静电除尘区和布袋除尘区，两者之间设置接地网格状金属装置。
2.根据权利要求1所述循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于静电除尘区和布袋除尘区均进行脱硫剂颗粒的再循环。
3.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于静电除尘区总的分离效率设计值为70％～95％，主要收集粒径在3～25μm之间的粉尘，其中对于5μm以上的颗粒的分离效率应达到98％，所分离出来的颗粒全部收集并送回脱硫塔，作为再循环颗粒继续参与脱硫反应。
4.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于布袋除尘区的分离效率设计值为99.9％，将其中分离出来的2.5μm以上的颗粒返回脱硫反应塔，更小的颗粒直接作为脱硫产物送到灰渣仓。
5.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于网格状金属装置采用孔径为20～150mm的多孔板，开孔率30％～60％。
6.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于布袋除尘区的再循环颗粒回料入口在脱硫剂颗粒给料入口另一侧的上方，与其高度方向的距离为500～1000mm。
7.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于静电除尘区的再循环颗粒回料入口在布袋除尘区的再循环颗粒回料入口同一侧的上方，与其距离高度为500～1000mm。
8.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于静电除尘区的再循环颗粒回料入口和布袋除尘区的再循环颗粒回料入口的回料量可调，达到合理地调节脱硫反应塔内的流场结构。
9.根据权利要求1或2所述的采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于电布袋除尘器的静电除尘区和布袋除尘区的负荷分配可调，以达到高效安全的运行情况。
全文摘要
一种采用电布袋除尘器的循环流态化干法烟气脱硫除尘工艺，属于烟气脱硫除尘技术领域，特别涉及各种燃烧设备排放烟气的干法烟气脱硫系统及工艺，其特点是脱硫反应塔出口的烟气，先流经电布袋除尘器的静电除尘区收集较大粒径的粉尘，所分离的粉尘全部送回脱硫反应塔再循环，然后流经电布袋除尘器的布袋除尘区收集粒径在3μm以下的粉尘，该粉尘较大的一部分送回脱硫反应塔，其余排出。在静电除尘区和布袋除尘区之间装设网格状金属装置隔离。本发明可达到很高的烟气除尘效率，同时减少塔内粒径在3μm以下的超细粉尘的流化，并保证在较低钙硫比的情况下达到较高的脱硫效率。
文档编号B01D50/00GK1490072SQ0312533
公开日2004年4月21日 申请日期2003年8月26日 优先权日2003年8月26日
发明者李雄浩, 张颉, 刘亚丽, 张泽, 林冲, 胡永锋 申请人:武汉凯迪电力股份有限公司