专利名称：一种用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于烟气脱硫技术领域，特别是用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法及装置。
背景技术：
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。我国能源结构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世界首位，严重影响我国国民经济的可持续发展。
现有技术的烟气脱硫可分为湿法和干法(半干法)两大类。湿法烟气脱硫技术(WFGD)，虽然脱硫效率高，但工艺复杂、阻力较大，一次性投资大、运行费用高、占地面积大。而干法烟气脱硫的脱硫产物为干粉状，可很好的克服湿法脱硫的一些问题和不足。随着工艺技术的研究开发，特别是循环流化床烟气脱硫技术的发展，干法烟气脱硫技术得到了越来越广泛的应用。在干法烟气脱硫装置中，脱硫剂以干粉状喷入吸收塔，水通过水喷嘴喷入，脱硫剂通常是消石灰粉。对于干法烟气脱硫技术来说，脱硫剂颗粒粒径的大小和表面活性的高低是影响其脱硫系统中脱硫剂的利用率和脱硫率的高低的重要因素。然而目前的循环流化床烟气脱硫技术，大都利用非流态化方式生产的消石灰粉作为脱硫剂，如中国专利ZL01275451.X公开的“一种生石灰消化装置”就是目前生产消石灰的常用方式。这些消石灰粉不仅价格较高，而且粒径较大，表面活性差，在脱硫塔内反应的脱硫剂颗粒的利用率很低，同时脱硫率不高，增加了脱硫系统的运行费用。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在实际应用中存在限制条件的适应性更强，消化效率更高的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法及其装置。本发明方法程序简单、操作方便。本发明装置设计合理、设备成本低，应用本发明可以大大降低烟气脱硫系统的运行成本。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现一种用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法，它包括使用一级石灰反应塔、二级石灰消化筒及下排风旋风分离器，其工作步骤为1)将流化风由一级石灰反应塔的底部输入，与一级石灰反应塔的下部输入的生石灰料混合后形成流化态混合物。
2)流化态混合物经过一级石灰反应塔的文丘里段进入一级石灰反应塔的锥柱体段扩散，与一级石灰反应塔内所设的多层喷水系统发生消化反应形成气、液、固三相混合反应物。
3)混合反应物中一部分末端流速较大的颗粒与一级石灰反应塔直筒段顶部撞击后回落到一级石灰反应塔内形成内循环，其余的颗粒随着气体进入二级石灰消化筒。
4)混合反应物与二级石灰消化筒内所喷入的高温水蒸汽发生快速消化反应，经过活化后的混合反应物颗粒随着气体进入下排风旋风分离器形成消石灰。
5)质量较大部分的消石灰通过下排风旋风分离器的斜槽输入到一级石灰反应塔内实现再循环，质量较小部分的消石灰通过控制阀经绞龙输送到消石灰成品仓储存，下排风旋风分离器中的乏气可直接送入脱硫反应塔入口。
在上述的制备方法中，所述流化风为用鼓风机鼓入的热空气，热空气为经加热器加热的常温空气。
在上述的制备方法中，所述多层喷水系统是由两层组成，底层喷水系统置于一级石灰反应塔的锥柱体段内，上层喷水系统置于一级石灰反应塔的直筒段内，各层喷水系统采用双流体喷嘴布置在一级石灰反应塔中心。
在上述的制备方法中，所述一级石灰反应塔内流化风的流化速度为1～10m/s，文丘里段生石灰颗粒的流化速度为14～18m/s。
实现上述用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法的装置，它包括一级石灰反应塔、二级石灰消化筒及下排风旋风分离器。其结构特点是，所述一级石灰反应塔是由直筒段和锥柱体段连接而成，锥柱体段的下部设有文丘里段。文丘里段与原料仓连接，原料仓上置有生石灰进口。原料仓的底端为圆锥体，圆锥体上置有流化风进口。一级石灰反应塔中设有多层间隔布置的喷水器，一级石灰反应塔上部出口与所述二级石灰消化筒的入口相连。二级石灰消化筒中设有喷汽喷嘴，二级石灰消化筒的下部出口与下排风旋风分离器的入口连接。下排风旋风分离器的底面为斜平面，斜平面上置有排气管。斜平面的底部置有由双向的控制阀控制开闭的双通道，双通道的一侧连接空气斜槽和与二级石灰消化筒的底端连通的输料管，空气斜槽底端与一级石灰反应塔锥柱体段下部连接，双通道的另一侧连接输送成品的绞龙。
在上述的装置中，所述一级石灰反应塔中设有两层间隔布置的喷水器，其中底层喷水器置于一级石灰反应塔的锥柱体段内，上层喷水器置于一级石灰反应塔的直筒段内，各喷水器采用双流体喷嘴布置在一级石灰反应塔中心。
在上述的装置中，所述圆锥体的底端置有由控制阀控制开闭的落灰口。
在上述的装置中，所述各控制阀为星形阀。
与目前所采用的非流态化生石灰消化装置相比，本发明的优点在于第一，生石灰在流化态下与雾化液滴反应，避免了设备管道结垢堵塞，分两级进行消化反应提高生石灰消化率。
第二，通过脱硫剂对水蒸汽的物理吸附以及水分子的化学反应，进一步提高其吸收二氧化硫的能力。
第三，成品消石灰为干粉态，且活性大大提高，粒径范围低于20um的颗粒在85％以上，便于储存。
第四，本发明装置可直接与脱硫系统联结，同时连续运行，提高脱硫系统运行的稳定性，降低烟气脱硫系统的运行成本。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步说明。
附图为本发明装置的结构原理图。
具体实施例方式
参看附图，本发明装置包括一级石灰反应塔5-1、二级石灰消化筒5-2及下排风旋风分离器6。一级石灰反应塔5-1是由直筒段和锥柱体段连接而成，锥柱体段的下部设有文丘里段3，文丘里段3与原料仓12连接。原料仓12上置有生石灰进口1，原料仓12的底端为圆锥体14。圆锥体14上置有流化风进口2，圆锥体14的底端置有由星形的控制阀7控制开闭的落灰口13。一级石灰反应塔5-1中设有两层采用双流体喷嘴间隔布置在一级石灰反应塔5-1中心的喷水器4，其中底层喷水器4置于一级石灰反应塔5-1的锥柱体段内，上层喷水器4置于一级石灰反应塔5-1的直筒段内。一级石灰反应塔5-1上部出口与二级石灰消化筒5-2的入口相连，二级石灰消化筒5-2中设有喷汽喷嘴17，二级石灰消化筒5-2的下部出口与下排风旋风分离器6的入口连接。下排风旋风分离器6的底面为斜平面10，斜平面10上置有排气管11。斜平面10的底部置有由双向的星形控制阀7控制开闭的双通道15。双通道15的一侧连接空气斜槽8和与二级石灰消化筒5-2的底端连通的输料管16，空气斜槽8底端与一级石灰反应塔5-1锥柱体段下部连接，双通道15的另一侧连接输送成品的绞龙9。
本发明装置使用时，其工作流程为1)将经加热器加热的常温空气用鼓风机鼓入形成流化风，流化风由一级石灰反应塔5-1底部圆锥体14上的流化风进口2以1～10m/s的流化速度输入，与一级石灰反应塔5-1下部原料仓12上的生石灰进口1输入的生石灰料混合后形成流化态混合物。
2)流化态混合物经过一级石灰反应塔5-1的文丘里段进入一级石灰反应塔5-1的锥柱体段3以14～18m/s的流化速度扩散，与一级石灰反应塔5-1内中心采用双流体喷嘴布置的两层喷水系统发生消化反应形成气、液、固三相混合反应物。
3)混合反应物中一部分末端流速较大的颗粒与一级石灰反应塔5-1直筒段顶部撞击后回落到一级石灰反应塔5-1内形成内循环，其余的颗粒随着气体进入二级石灰消化筒5-2。
4)混合反应物进入二级石灰消化筒5-2并停留3秒种左右，与二级石灰消化筒5-2内所设的蒸汽喷嘴17喷出的高温水蒸汽发生快速消化反应，混合物颗粒被活化，使脱硫剂颗粒得到充分的活化效果。活化后的混合反应物颗粒随着气体进入下排风旋风分离器6形成消石灰。
5)质量较大部分的消石灰通过下排风旋风分离器6的空气斜槽8输入到一级石灰反应塔5-1内实现再循环，质量较小部分的消石灰通过控制阀7经绞龙9输送到消石灰成品仓储存，下排风旋风分离器6中的乏气可直接送入脱硫反应塔入口。
权利要求
1.一种用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法，它包括使用一级石灰反应塔、二级石灰消化筒及下排风旋风分离器，其工作步骤为1)将流化风由一级石灰反应塔的底部输入，与一级石灰反应塔的下部输入的生石灰料混合后形成流化态混合物；2)流化态混合物经过一级石灰反应塔的文丘里段进入一级石灰反应塔的锥柱体段扩散，与一级石灰反应塔内所设的多层喷水系统发生消化反应形成气、液、固三相混合反应物；3)混合反应物中一部分末端流速较大的颗粒与一级石灰反应塔直筒段顶部撞击后回落到一级石灰反应塔内形成内循环，其余的颗粒随着气体进入二级石灰消化筒；4)混合反应物与二级石灰消化筒内所喷入的高温水蒸汽发生快速消化反应，经过活化后的混合反应物颗粒随着气体进入下排风旋风分离器形成消石灰；5)质量较大部分的消石灰通过下排风旋风分离器的斜槽输入到一级石灰反应塔内实现再循环，质量较小部分的消石灰通过控制阀经绞龙输送到消石灰成品仓储存，下排风旋风分离器中的乏气可直接送入脱硫反应塔入口。
2.按照权利要求1所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法，其特征在于，所述流化风为用鼓风机鼓入的热空气，热空气为经加热器加热的常温空气。
3.按照权利要求1所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法，其特征在于，所述多层喷水系统是由两层组成，底层喷水系统置于一级石灰反应塔的锥柱体段内，上层喷水系统置于一级石灰反应塔的直筒段内，各层喷水系统采用双流体喷嘴布置在一级石灰反应塔中心。
4.按照权利要求1、2或3所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法，其特征在于，所述一级石灰反应塔内流化风的流化速度为1～10m/s，文丘里段生石灰颗粒的流化速度为14～18m/s。
5.实现权利要求1所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法的装置，它包括一级石灰反应塔(5-1)、二级石灰消化筒(5-2)及下排风旋风分离器(6)，其特征在于，所述一级石灰反应塔(5-1)是由直筒段和锥柱体段连接而成，锥柱体段的下部设有文丘里段(3)，文丘里段(3)与原料仓(12)连接，原料仓(12)上置有生石灰进口(1)，原料仓(12)的底端为圆锥体(14)，圆锥体(14)上置有流化风进口(2)，一级石灰反应塔(5-1)中设有多层间隔布置的喷水器(4)，一级石灰反应塔(5-1)上部出口与所述二级石灰消化筒(5-2)的入口相连，二级石灰消化筒(5-2)中设有喷汽喷嘴(17)，二级石灰消化筒(5-2)的下部出口与下排风旋风分离器(6)的入口连接，下排风旋风分离器(6)的底面为斜平面(10)，斜平面(10)上置有排气管(11)，斜平面(10)的底部置有由双向的控制阀(7)控制开闭的双通道(15)，双通道(15)的一侧连接空气斜槽(8)和与二级石灰消化筒(5-2)的底端连通的输料管(16)，空气斜槽(8)底端与一级石灰反应塔(5-1)锥柱体段下部连接，双通道(15)的另一侧连接输送成品的绞龙(9)。
6.按照权利要求5所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法的装置，其特征在于，所述一级石灰反应塔(5-1)中设有两层间隔布置的喷水器(4)，其中底层喷水器(4)置于一级石灰反应塔(5-1)的锥柱体段内，上层喷水器(4)置于一级石灰反应塔(5-1)的直筒段内，各喷水器(4)采用双流体喷嘴布置在一级石灰反应塔(5-1)中心。
7.按照权利要求6所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法的装置，其特征在于，所述圆锥体(14)的底端置有由控制阀(7)控制开闭的落灰口(13)。
8.按照权利要求5、6或7所述的用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法的装置，其特征在于，所述各控制阀(7)为星形阀。
全文摘要
一种用于烟气脱硫系统的两级消石灰制备方法及其装置，属于烟气脱硫技术领域。本发明装置中一级石灰反应塔的下部通过文丘里段与原料仓连接，原料仓上置有生石灰进口，原料仓底端的圆锥体上置有流化风进口。一级石灰反应塔中设有喷水器，它的上部出口与二级石灰消化筒的入口相连。二级石灰消化筒中设有喷汽喷嘴，它的下部出口与下排风旋风分离器的入口连接。下排风旋风分离器底端的斜平面上置有排气管，斜平面的底部置有双通道，双通道的一侧连接空气斜槽和与二级石灰消化筒的底端连通的输料管，空气斜槽底端与一级石灰反应塔下部连接，双通道的另一侧连接输送成品的绞龙。本发明方法程序简单、操作方便。本发明装置设计合理、设备成本低。
文档编号B01D53/96GK1796325SQ20041010185
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者赵旭东, 项光明, 姚强, 马立波 申请人:清华大学, 清华同方环境有限责任公司, 清华同方股份有限公司