专利名称：循环悬浮态的干法脱硫工艺及其专用脱硫塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种循环悬浮态的干法脱硫工艺及其专用脱硫塔。
背景技术：
目前，我国大气污染形势依然十分严峻，据有关监测资料表明，全国酸雨覆盖区占国土总面积的30％以上，70％以上的城市空气质量处于或超过环境空气质量3级标准，二氧化硫依然是影响大气污染的最主要的污染因子之一。据统计，我国每年因二氧化硫污染造成的损失超过100亿。电力行业是用煤大户，也是SO2排放大户。相关资料表明，2002年火电厂SOx排放量占全国排放总量的50％；预计到2010年将增加到60％以上。
安装脱硫装置是降低火电厂SO2排放量的必要措施。目前，世界上燃煤脱硫的方法主要分为三大类，即燃煤前脱硫、燃烧过程中脱硫和燃烧后烟气脱硫。发达国家绝大部分都采用燃烧后脱硫。燃烧后烟气脱硫的方法又分为干法、半干法和湿法。其中湿法烟气脱硫工艺居多。但是湿法脱硫工艺的投资、运行费用高，占地面积大、二次污染严重等缺点严重制约了湿法脱硫的推广，特别不适用中小型锅炉的烟气脱硫。近年来，以流态化原理为基础的循环流化床烟气脱硫技术在世界范围内大力推广。
发明内容
本发明的目的是要提供一种循环悬浮态的干法脱硫工艺及其专用脱硫塔。本发明不仅有利于脱硫塔净化烟气，而且可节省脱硫剂的消耗量，还可将未反应完全的脱硫剂和尘粒返回脱硫塔文丘里段进入脱硫再循环，从而提高烟气的净化效果，以降低成本。
本发明干法脱硫工艺的特征在于按以下步骤进行(1)将锅炉或燃烧设备排出的未净化烟气引入烟气混合箱后自下而上进入脱硫塔文丘里段，烟气通过文丘里段喷淋冷却、加速后，并与输入脱硫塔内腔的脱硫剂进行充分混合，进行脱硫反应。
(2)烟气接着通过脱硫塔的稳定段和脱硫塔上部的扩散段后，一方面，由于脱硫塔扩散段的截面积大于塔体下方其他部分的截面积，以致于烟气减缓流速，使其中的大颗尘粒或脱硫剂回落进行内循环；另一方面，烟气又经过脱硫塔上部旁侧出口及连接管进入除尘器进行颗粒物的收集后排出。
(3)经除尘器收集后的未反应完全的脱硫剂和尘粒返回脱硫塔文丘里段进入脱硫再循环。
本发明专用脱硫塔的特征在于包括下部侧壁具有烟气进口，上部侧壁具有烟气出口的塔体和经管道与塔体烟气出口连接的除尘器，塔内结构为空塔结构，塔体内腔至塔体顶板自下而上布设有烟气混合箱、文丘里段、稳定段以及出口扩散段，所述烟气混合箱位于烟气进口旁用以导入及混合烟气，其流通截面大于烟气进口，塔底设有紧急排渣口，塔内设有喷淋层和由脱硫剂制备系统制备的新鲜脱硫剂进入通口，除尘器底部设有通往脱硫塔文丘里段的收集物输送通道。
本发明的显著优点在于一是本发明脱硫塔的结构设计可达到高效脱硫的目的；二是由于烟气混合箱的流通截面较大，所以烟气经过烟气混合箱后流速减小，从而使烟气在此得到初步混合，并且由于烟气流速降低，烟气中较大灰尘从烟气混合箱下落至脱硫塔底的紧急排渣口，从而保证了脱硫塔的稳定运行；三是采用脱硫灰外循环系统的优化设计，可节省脱硫剂的消耗量。
图1为本发明脱硫塔的构造示意图。
具体实施例方式
本发明干法脱硫工艺的特征在于按以下步骤进行(1)将锅炉或燃烧设备排出的未净化烟气引入烟气混合箱5后自下而上进入脱硫塔3文丘里段(包括文丘里直管段6和文丘里扩散段19)，烟气通过文丘里段喷淋冷却、加速后，并与输入脱硫塔内腔的脱硫剂进行充分混合，进行脱硫反应。
(2)烟气接着通过脱硫塔的稳定段7和脱硫塔上部的扩散段8后，一方面，由于脱硫塔扩散段的截面积大于塔体下方其他部分的截面积，以致于烟气减缓流速，使其中的大颗尘粒或脱硫剂回落进行内循环；另一方面，烟气又经过脱硫塔上部旁侧出口及连接管进入除尘器4进行颗粒物的收集后排出。
(3)经除尘器收集后的未反应完全的脱硫剂和尘粒返回脱硫塔文丘里段进入脱硫再循环。
为了提高脱硫效率，在脱硫塔内设有若干喷淋层10用以调节合适的脱硫反应温度，喷淋层喷嘴12喷出的液滴粒径≤60um；脱硫塔底部设置有紧急排渣口9，由脱硫剂制备系统11制备的新鲜脱硫剂和经除尘器4收集后的未反应完全的脱硫剂及尘粒分别通过位于脱硫塔两侧且相互对称的输送通道进入脱硫塔文丘里段。
上述烟气通过脱硫塔文丘里段的流速≥35m/s。
本发明实施例中所述的相互对称的输送通道为空气斜槽13和14，空气斜槽所用的流化空气为热空气，在脱硫塔底部设有紧急排渣口9，紧急排渣口的灰渣通过喷射泵15及空气斜槽14输送至脱硫塔进行脱硫除尘再循环。
本发明专用脱硫塔的特征在于包括下部侧壁具有烟气进口1，上部侧壁具有烟气出口2的塔体3和经管道18与塔体烟气出口连接的除尘器4，塔内结构为空塔结构，塔体内腔至塔体顶板自下而上布设有烟气混合箱5、文丘里段(包括文丘里直管段6和文丘里扩散段19)、稳定段7以及出口扩散段8，所述烟气混合箱位于烟气进口旁用以导入及混合烟气，其流通截面大于烟气进口，塔底设有紧急排渣口9，塔内设有喷淋层10和由脱硫剂制备系统11制备的新鲜脱硫剂进入通口，除尘器底部设有通往脱硫塔文丘里段的收集物输送通道。
上述喷淋层的布置为在文丘里段设1层喷淋层，脱硫塔稳定段设有2～3层喷淋层，喷淋层由若干个喷嘴12构成，所述新鲜脱硫剂及除尘器的收集物分别经空气斜槽13和14输送至脱硫塔文丘里段。
当脱硫剂颗粒物的粒径达到一定的程度时，脱硫塔内塔的烟气流速不足以支撑住脱硫剂，所以在脱硫塔底部设有紧急排渣口，紧急排渣口设有灰渣输送喷射泵15及通往空气斜槽14的输送管路16，所述空气斜槽的输出口与脱硫塔相连接。
为了有利于烟气充分混合，所述的烟气混合箱的高度是脱硫塔进口烟道高度的1.5～2.0倍，并且在烟气混合箱内设有多个直角导流板17，一方面可以使烟气均匀上升，减小脱硫塔内的烟气死角，保证脱硫塔的稳定运行，另一方面可减小烟气的阻力损失，从而减小脱硫系统的运行成本。
上述文丘里直管段的高度为1.5～2.5m，文丘里扩散段的倾角14°≤Φ≤26°，文丘里扩散段的高度h≥1/4脱硫塔高；所述的脱硫塔出口扩散段形状为正四边形结构，出口扩散段的横截面的面积是脱硫塔稳定段横截面面积的1.3～1.5倍；出口扩散段的高度为脱硫塔出口烟道高度的2～2.5倍。
本发明的工艺流程和工作原理是从锅炉或燃烧设备出来的高温烟气通过烟气进口烟道1首先进入烟气混合箱5减速，烟气混合箱中装有多个直角导流板17，高温烟气中的大颗粒物由于烟气流速降低以及与导流板的撞击作用而在脱硫塔的紧急排渣口9处沉积，待紧急排渣口的的物料上升到一定的高度时，通过紧急排渣口处的喷射泵15及空气斜槽14输送至脱硫塔进行脱硫除尘再循环。烟气混合箱的上部是脱硫塔的文丘里直管段6，高温烟气在此处的烟气流速大于35m/s，烟气经过文丘里段的最大阻力损失不超过300Pa.并且考虑到脱硫剂的加入位置、以及第一层喷淋位置位于文丘里段，所以文丘里段的材料是耐腐耐磨碳钢材料。烟气在文丘里扩散段19经过冷却后与加进来的脱硫剂发生强烈的传质、传热等物理化学反应，烟气中的SO2、HCl等其他的酸性气体与脱硫剂(Ca(OH)2)反应生成CaSO3.1/2H2O、CaSO4。调节文丘里段中冷却水、脱硫剂的加入量控制脱硫系统的脱硫效率；控制脱硫塔扩散段的高度(h≥5m)和角度(14°≤Φ≤26°)控制文丘里段的阻力损失。烟气在文丘里段脱硫后进入脱硫塔稳定段7进行二级脱硫，稳定段为圆柱型，在稳定段中设有第二、三层喷淋层。脱硫塔的顶部是扩散段8，扩散段的形状为正四边形，扩散段的截面积是稳定段截面积的1.3～1.5倍。当烟气经过脱硫塔出口扩散段时，烟气中夹带的大的尘粒、大的脱硫剂颗粒物由于烟气的流速降低，所以会在重力的作用下降落，造成一部分的脱硫剂的内循环。烟气经过扩散段减速后通过脱硫塔出口烟道2进入除尘器进行颗粒物的去除。
烟气经过除尘器4后已经得到完全的净化，除尘器收集的颗粒物包括未反应完全的脱硫剂和尘粒。为了减少新鲜脱硫剂的加入量，本发明采取除尘器收集的脱硫灰绝大部分进行再循环，保证脱硫塔内的颗粒物保持一定的浓度，使脱硫剂之间不断进行摩擦、碰撞，又形成“新鲜的脱硫剂”，从而做到在最小的脱硫剂的消耗量下，达到较高的脱硫效率。脱硫剂的另外一个来源是通过脱硫剂制备系统11制备的新鲜脱硫剂，维持脱硫系统的物料平衡，使脱硫塔内维持在一个较高的钙硫比的范围，从而达到较高的脱硫效率。
除尘器的再循环灰的输送是通过空气斜槽14输送的，再循环灰的加入点位于文丘里直管段。新鲜脱硫剂的输送也是通过空气斜槽13输送的，新鲜脱硫剂加入位置是与再循环灰的加入位置对称的。
权利要求
1.一种循环悬浮态的干法脱硫工艺，其特征在于按以下步骤进行(1)将锅炉或燃烧设备排出的未净化烟气引入烟气混合箱后自下而上进入脱硫塔文丘里段，烟气通过文丘里段喷淋冷却、加速后，并与输入脱硫塔内腔的脱硫剂进行充分混合，进行脱硫反应。(2)烟气接着通过脱硫塔的稳定段和脱硫塔上部的扩散段后，一方面，由于脱硫塔扩散段的截面积大于塔体下方其他部分的截面积，以致于烟气减缓流速，使其中的大颗尘粒或脱硫剂回落进行内循环；另一方面，烟气又经过脱硫塔上部旁侧出口及连接管进入除尘器进行颗粒物的收集后排出。(3)经除尘器收集后的未反应完全的脱硫剂和尘粒返回脱硫塔文丘里段进入脱硫再循环。
2.根据权利要求1所述的循环悬浮态的干法脱硫工艺，其特征在于在脱硫塔内设有若干喷淋层用以调节合适的脱硫反应温度，喷淋层喷嘴喷出的液滴粒径≤60um；脱硫塔底部设置有紧急排渣口，由脱硫剂制备系统制备的新鲜脱硫剂和经除尘器收集后的未反应完全的脱硫剂及尘粒分别通过位于脱硫塔两侧且相互对称的输送通道进入脱硫塔文丘里段。
3.根据权利要求1或2所述的循环悬浮态的干法脱硫工艺，其特征在于烟气通过脱硫塔文丘里段的流速≥35m/s。
4.根据权利要求1或2所述的循环悬浮态的干法脱硫工艺，其特征在于所述相互对称的输送通道为空气斜槽，空气斜槽所用的流化空气为热空气，在脱硫塔底部设有紧急排渣口，紧急排渣口的灰渣通过喷射泵及空气斜槽输送至脱硫塔进行脱硫除尘再循环。
5.一种如权利要求1所述循环悬浮态的干法脱硫工艺专用脱硫塔，其特征在于包括下部侧壁具有烟气进口，上部侧壁具有烟气出口的塔体和经管道与塔体烟气出口连接的除尘器，塔内结构为空塔结构，塔体内腔至塔体顶板自下而上布设有烟气混合箱、文丘里段、稳定段以及出口扩散段，所述烟气混合箱位于烟气进口旁用以导入及混合烟气，其流通截面大于烟气进口，塔底设有紧急排渣口，塔内设有喷淋层和由脱硫剂制备系统制备的新鲜脱硫剂进入通口，除尘器底部设有通往脱硫塔文丘里段的收集物输送通道。
6.根据权利要求5所述循环悬浮态的干法脱硫工艺专用脱硫塔，其特征在于所述喷淋层的布置为在文丘里段设1层喷淋层，脱硫塔稳定段设有2～3层喷淋层，喷淋层由若干个喷嘴构成，所述新鲜脱硫剂及除尘器的收集物分别经空气斜槽输送至脱硫塔文丘里段。
7.根据权利要求5或6所述循环悬浮态的干法脱硫工艺专用脱硫塔，其特征在于在脱硫塔底部设有紧急排渣口，紧急排渣口设有灰渣输送喷射泵及通往空气斜槽的输送管路，所述空气斜槽的输出口与脱硫塔相连接。
8.根据权利要求7所述循环悬浮态的干法脱硫工艺专用脱硫塔，其特征在于所述的烟气混合箱的高度是脱硫塔进口烟道高度的1.5～2.0倍，并且在烟气混合箱内设有多个直角导流板。
9.根据权利要求8所述循环悬浮态的干法脱硫工艺专用脱硫塔，其特征在于文丘里直管段的高度为1.5～2.5m，文丘里扩散段的倾角14°≤Φ≤26°，文丘里扩散段的高度h≥1/4脱硫塔高；所述的脱硫塔出口扩散段形状为正四边形结构，出口扩散段的横截面的面积是脱硫塔稳定段横截面面积的1.3～1.5倍；出口扩散段的高度为脱硫塔出口烟道高度的2～2.5倍。
全文摘要
本发明涉及一种循环悬浮态的干法脱硫工艺及其专用脱硫塔。本发明干法脱硫工艺的特征在于按以下步骤进行(1)将锅炉或燃烧设备排出的未净化烟气引入烟气混合箱后自下而上进入脱硫塔文丘里段，烟气通过文丘里段喷淋冷却、加速后，并与输入脱硫塔内腔的脱硫剂进行充分混合，进行脱硫反应。(2)烟气接着通过脱硫塔的稳定段和脱硫塔上部的扩散段后，一方面，因脱硫塔扩散段截面积的大小影响烟气流速，使其中的大颗尘粒或脱硫剂回落进行内循环；另一方面，烟气又经过脱硫塔上部旁侧出口及连接管进入除尘器进行颗粒物的收集后排出。(3)经除尘器收集后的未反应完全的脱硫剂和尘粒返回脱硫塔文丘里段进入脱硫再循环。本发明有利于脱硫塔净化烟气。
文档编号B01D53/50GK101053763SQ200710008679
公开日2007年10月17日 申请日期2007年3月9日 优先权日2007年3月9日
发明者李勇, 吴金泉 申请人:福建鑫泽环保设备工程有限公司