一种烟气脱硫设备及其方法

一种烟气脱硫设备及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种烟气脱硫设备以及采用该设备实施的烟气脱硫方法，将含SO2的烟气通过烟气入口进入吸收室(1)，与通过喷淋装置(11)喷淋的吸收剂接触以发生脱硫，新鲜吸收剂和来自吸收室的吸收了SO2的吸收剂分别通过第一吸收剂入口(22)和第二吸收剂入口(23)进入氧化室，与通过曝气装置(21)注入的空气接触以发生氧化。本发明提供的烟气脱硫设备，包括吸收室和氧化室(2)，吸收室和氧化室通过密封板(14)隔开，可有效的防止未反应空气漏入吸收室的烟气内，喷淋装置喷下的吸收剂可脱除烟气中>95％的SO2，更进一步的提高烟气中CO2的浓度，这些合理的结构，不仅提高了CO2的浓度，而且降低了压缩纯化系统的能耗，最终达到了CO2存储和利用的要求。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种烟气脱硫设备及其方法。 一种烟气脱硫设备及其方法

【背景技术】
[0002] 随着全球变暖的加剧，作为温室气体主要因素的C02排放问题逐渐引起了全球的 关注。co 2捕集（CCS)技术主要分为燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集。富氧燃烧技术作为燃烧 中捕集co2技术，以烟气中的贫氧气体与从空气中分离获得的氧气代替空气作为燃烧时的 氧化剂，以提高燃烧排气中的co 2浓度。高浓度的co2经压缩、干燥和进一步的净化可进入 管道进行存储。该技术不仅能分离收集C0 2还能减少NOx的排放，是一种能够有效减少C02 排放的最具潜力的新型燃烧技术。但是富氧燃烧的烟气中由于含有so2气体，处理so2气体 时，一般采用湿法脱硫工艺，然而现有的湿法脱硫工艺中，由于吸收室和氧化室之间相互连 通，从氧化池中出来的未反应空气漏入吸收室的烟气中，对于富氧燃烧电厂而言，这样会导 致烟气中co 2的浓度降低，使得压缩纯化系统的能耗大幅增加。研究表明，在富氧燃烧电厂 中，漏风每增加1%，电厂发电效率就降低0. 2%。如果漏风过于严重，将会导致最终的C02 浓度达不到存储和利用的要求。因此，亟需一种可以防止未反应空气漏入吸收室的烟气中， 同时还可以提高烟气中co2浓度的设备以及方法。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的是克服了现有的脱硫方法中未反应空气漏入吸收室的烟气内，使烟 气内〇) 2浓度降低，从而增加了压缩纯化系统能耗的缺陷，提供了一种烟气脱硫设备及其方 法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种烟气脱硫设备，该设备包括吸收室和氧化室， 所述吸收室具有烟气入口，并且其内部设置有喷淋装置；所述氧化室具有第一吸收剂入口、 第二吸收剂入口和吸收剂出口，并且其内部设置有曝气装置，含30 2的烟气通过所述烟气入 口进入所述吸收室，与通过所述喷淋装置喷淋的吸收剂接触以发生脱硫，新鲜吸收剂和来 自所述吸收室的吸收了 S02的吸收剂分别通过第一吸收剂入口和第二吸收剂入口进入所述 氧化室，与通过曝气装置注入的空气接触以发生氧化，来自所述氧化室的经过氧化后的吸 收剂通过吸收剂出口并经由所述喷淋装置循环到吸收室。
[0005] 本发明还提供了采用上述烟气脱硫设备实施的烟气脱硫方法，该方法包括：将含 S02的烟气通过所述烟气入口进入所述吸收室，与通过所述喷淋装置喷淋的吸收剂接触以 发生脱硫，新鲜吸收剂和来自所述吸收室的吸收了 S02的吸收剂分别通过第一吸收剂入口 和第二吸收剂入口进入所述氧化室，与通过曝气装置注入的空气接触以发生氧化。
[0006] 根据本发明提供的一种烟气脱硫设备，包括吸收室和氧化室，吸收室和氧化室通 过密封板隔开，可有效的防止未反应空气漏入吸收室的烟气内，稀释烟气中的C0 2，由于吸 收室内设有喷淋装置，喷淋装置喷下的吸收剂可脱除烟气中>95%的S02，更进一步的提高 烟气中C0 2的浓度，这些合理的结构，不仅提高了 C02的浓度，而且降低了压缩纯化系统的能 耗，最终达到了 co2存储和利用的要求。
[0007] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0009] 图1是本发明提供的烟气脱硫设备的一种实施方式的结构示意图。
[0010] 附图标记说明
[0011] 1 吸收室 11喷淋装置 12 烟气入口
[0012] 13除雾器 14密封板 15干净烟气出口
[0013] 16水泵 17第二吸收剂出口 18循环泵
[0014] 19调节阀 2 氧化室 21曝气装置
[0015] 22第一吸收剂入口 23第二吸收剂入口 24吸收剂出口
[0016] 25排浆管 26风机 27未反应空气出口

【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0018] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上、下"通常是指参考附 图所示的上、下；"内、外"是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0019] 如图1所示，本发明提供了一种烟气脱硫设备，该设备包括吸收室1和氧化室2,所 述吸收室1具有烟气入口 12,并且其内部设置有喷淋装置11 ;所述氧化室2具有第一吸收 剂入口 22、第二吸收剂入口 23和吸收剂出口 24,并且其内部设置有曝气装置21，含S02的 烟气通过所述烟气入口 12进入所述吸收室1，与通过所述喷淋装置11喷淋的吸收剂接触 以发生脱硫，新鲜吸收剂和来自所述吸收室1的吸收了 S02的吸收剂分别通过第一吸收剂 入口 22和第二吸收剂入口 23进入所述氧化室2,与通过曝气装置21注入的空气接触以发 生氧化，来自所述氧化室2的经过氧化后的吸收剂通过吸收剂出口 24并经由所述喷淋装置 11循环到吸收室1。
[0020] 根据本发明，所述吸收室1包括干净烟气出口 15、喷淋装置11、烟气入口 12和第 二吸收剂出口 17,其中，所述干净烟气出口 15设置在吸收室1的顶端中间部，干净烟气是指 脱除S02后的富C02烟气；所述烟气入口 12的位置位于喷淋装置11的下方，这样使喷淋装 置11喷淋的吸收剂可以全面的吸收烟气中的S02 ;所述第二吸收剂出口 17的位置位于烟气 入口 12的下方，第二吸收剂出口 17是将吸收了烟气中S02的吸收剂排出，然后通过调节阀 19控制流量，由第二吸收剂入口 23流入氧化室2内，使吸收了烟气中S02的吸收剂在氧化 室2内充分的完成氧化反应。
[0021] 根据本发明，所述新鲜吸收剂是指没有吸收302的吸收剂，该新鲜吸收剂通过第一 吸收剂入口 22流入氧化室内，并且第一吸收剂入口 22位于第二吸收剂入口 23的上方。
[0022] 根据本发明，为了将吸收了 S02的吸收剂得到充分全面的氧化，将氧化室2内的曝 气装置21设置于所述混合液的液面以下，以保证曝气装置21喷出的空气可以完全的与吸 收了 so2的吸收剂接触发生氧化反应。
[0023] 根据本发明，所述氧化室2内设有未反应空气出口 27,该出口的位置位于所述混 合液的液面上方，该出口的设置是为了可以使未反应的空气排出。
[0024] 根据本发明，所述氧化室2内设有排浆管25,该排浆管25基本设置在氧化室2的 底部，这样可以使氧化反应的生成物更容易的排出。
[0025] 根据本发明，所述氧化室2内未反应的新鲜吸收剂，通过循环泵18由吸收剂出口 24抽入到喷淋装置11内，使所述新鲜吸收剂能够得到循环利用。
[0026] 根据本发明，氧化室2内的空气是通过风机26送入氧化室，并通过曝气装置21上 的喷气嘴向所述混合液中喷空气，使吸收了 so2的吸收剂发生氧化反应，为了使吸收so2的 吸收剂完全被氧化，可以将喷气嘴的开口向上布置。本发明对曝气装置21上每一个喷气 嘴之间的距离没有特别的限定，可以等距离设置，也可以不等距离设置，只要能够使吸收了 S02的吸收剂完全被氧化即可。
[0027] 根据本发明，为了防止未反应空气通过连接管道进入吸收室1的烟气内，可以将 曝气装置21的位置高于吸收剂出口 24的位置。
[0028] 根据本发明，所述喷淋装置11设置为多层喷头，每层喷头设置有多个喷水嘴，喷 水嘴开口可以向下布置，这样更容易使烟气中的S0 2气体被吸收剂吸收。
[0029] 根据本发明，为了使烟气中的S02气体能全部接触到喷淋装置11喷淋的吸收剂， 将喷淋装置11的喷头位置高于烟气入口 12的位置。
[0030] 根据本发明，所述吸收室1与氧化室2为一体结构，并且吸收室1位于氧化室2的 上方，二者通过密封板14隔开。
[0031] 根据本发明，所述密封板14为耐腐蚀性材质，例如可以为碳钢橡胶衬里等。
[0032] 根据本发明，为了将烟气中的水雾去除，所述吸收室还包括除雾器13,所述除雾器 13位于喷淋装置11的正上方，干净烟气出口 15的下方，并且与水泵16连接，所述除雾器 13上设有喷水嘴，通过喷水嘴对除雾器13进行间歇冲洗。
[0033] 本发明还提供了一种通过所述的烟气脱硫设备而实施的烟气脱硫方法，该方法包 括：将含S0 2的烟气通过所述烟气入口 12进入所述吸收室1，与通过所述喷淋装置11喷淋 的吸收剂接触以发生脱硫，新鲜吸收剂和来自所述吸收室1的吸收了 S02的吸收剂分别通 过第一吸收剂入口 22和第二吸收剂入口 23进入所述氧化室2,与通过曝气装置21注入的 空气接触以发生氧化。
[0034] 具体地，将含S02的烟气通过所述烟气入口 12进入所述吸收室1，与通过所述喷淋 装置11喷淋的吸收剂接触以发生脱硫，脱硫后烟气通过除雾器13将烟气中水雾去除得到 干净烟气，干净烟气通过干净烟气出口排出；吸收了 S02的吸收剂通过第二吸收剂出口 17 流入到氧化室2内，与曝气装置21喷出的空气接触以发生氧化反应，将吸收了 S02的吸收剂 进一步氧化生成含S的稳定化合物，该化合物通过排浆管25排出，剩余的未反应空气通过 未反应空气27排出，未发生反应的新鲜吸收剂通过循环泵18由吸收剂出口 24抽入到喷淋 装置11内，使所述新鲜吸收剂能够得到循环利用。本发明对所述新鲜吸收剂没有特别的限 定，只要能与烟气中的30 2气体发生脱硫反应即可，例如新鲜吸收剂可以为氧化钙悬浮液、 碳酸钙悬浮液或氧化镁悬浮液中的一种。
[0035] 本发明中对所述吸收室内烟气的温度没有特别的限定，只要使烟气中的S02气体 更好的与吸收剂发生脱硫反应即可，例如烟气的温度可以为45-65°C。
[0036] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0037] 以下实施例和对比例中，通过CEMS (烟气排放连续监测系统）测得干净烟气中C02 和S02的浓度。
[0038] 实施例1
[0039] 本实施例采用的烟气脱硫设备的结构如图1所示，具体如下：
[0040] 所述烟气脱硫设备包括一体结构的吸收室1和氧化室2,且吸收室1位于氧化室2 的正上方，二者通过密封板14隔开，吸收室顶端的中间部设有干净烟气出口 15,干净烟气 出口 15的下方，吸收室内的最上方设有除雾器13,除雾器13上设有喷水嘴，除雾器13连接 有水泵16,除雾器13的下方设有喷淋装置11，喷淋装置11上设有四层喷头，开口方向均向 下布置，喷淋装置11的下方设有烟气入口 12,烟气入口 12的下方设有第二吸收剂出口；氧 化室2内设有曝气装置21，曝气装置21上设有喷气嘴，且喷气嘴的开口向上，曝气装置21 连接有风机26,氧化室2设有第一吸收剂入口 22,第一吸收剂入口 22的下方设有第二吸收 剂入口 23,第二吸收剂入口 23与第二吸收剂出口 17之间设有调节阀19,氧化室2设有未 反应空气出口 27,未反应空气出口 27位于曝气装置21的上方，未反应空气出口 27的下方 设有吸收剂出口 24,吸收剂出口 24位于曝气装置21的下方，吸收剂出口 24与喷淋装置11 相连接，二者之间设有循环泵18,吸收剂出口 24的下方设有排浆管25。
[0041] 采用上述的烟气脱硫设备实施烟气脱硫方法，将新鲜的碳酸钙悬浮液通过第一吸 收剂入口 22流入氧化室2内，再经循环泵18抽入到吸收室1内的喷淋装置11 ;含有S02 气体的烟气通过烟气入口进入，与喷淋装置11喷淋的碳酸钙悬浮液逆向接触，发生脱硫反 应，其中，吸收室内烟气温度为65°C，吸收了 S02气体的碳酸钙悬浮液通过第二吸收剂出口 17流出，通过调节阀调节流量后流入氧化室2内；空气通过风机26到达曝气装置21内，通 过曝气装置21将空气喷入吸收了 S02气体的碳酸钙悬浮液和新鲜的碳酸钙悬浮液的混合 液中，使吸收了 S02气体的碳酸钙悬浮液进一步氧化生成石膏结晶，石膏结晶从排浆管25 排出，未反应空气通过未反应空气出口 27排出；脱硫后的烟气通过除雾器13去除水雾后， 由干净烟气出口 15排出，通过冷凝到30°C脱水后，采用CEMS测得干净烟气中C02的浓度为 80%，S02 浓度为 30ppm。
[0042] 实施例2
[0043] 烟气脱硫设备与实施例1设备相类似，不同的是喷淋装置11上设有三层喷头。
[0044] 按照实施例1的方法进行烟气脱硫，不同的是将碳酸钙悬浮液替换为氧化钙悬浮 液，烟气的温度为65°C替换55°C，通过冷凝到30°C脱水后，采用CEMS测得干净烟气中C0 2 的浓度为80%，S02浓度为50ppm。
[0045] 实施例3
[0046] 烟气脱硫设备与实施例1设备相类似，不同的是喷淋装置11上设有三层喷头。 [0047] 按照实施例1的方法进行烟气脱硫，不同的是将碳酸钙悬浮液替换为氧化镁悬浮 液，烟气的温度为65°C替换45°C，通过冷凝到30°C脱水后，采用CEMS测得干净烟气中C0 2 的浓度为80%，S02浓度为60ppm。
[0048] 实施例4
[0049] 烟气脱硫设备与实施例1设备相类似，不同的是曝气装置21的位置位于吸收剂出 口 24的下方。
[0050] 按照实施例1的方法进行烟气脱硫，得到干净的烟气，通过冷凝到30°C脱水后，采 用CEMS测得干净烟气中C0 2的浓度为77%，S02浓度为30ppm。
[0051] 对比例1
[0052] 烟气脱硫设备与实施例1设备相类似，不同的是吸收室1与氧化室2之间没有密 封板14。
[0053] 按照实施例1的方法进行烟气脱硫，得到干净的烟气，通过冷凝到30°C脱水后，采 用CEMS测得干净烟气中C0 2的浓度为73%，S02浓度为30ppm。
[0054] 由实施例和对比例可以看出，吸收室1与氧化室2之间通过密封板14隔开，可以 有效的避免氧化室2中未反应空气漏入吸收室1中，提高了烟气中C0 2的浓度。
[0055] 另外，由实施例1与实施例2可以看出，实施例1中喷淋装置11的喷头比实施例 2中喷淋装置11的喷头多一层，最终实施例1得到的干净烟气中S0 2浓度比实施例2低；由 实施例1与实施例4最终得到的C02浓度可以看出，曝气装置21的位置高于吸收剂出口 24 的位置时，可以避免未反应空气通过连接管道进入吸收室1内，从而提高烟气中C02浓度。
[0056] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0057] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0058] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种烟气脱硫设备，该设备包括吸收室（1)和氧化室（2)，所述吸收室（1)具有烟气 入口（12)，并且其内部设置有喷淋装置（11);所述氧化室（2)具有第一吸收剂入口（22)、 第二吸收剂入口（23)和吸收剂出口（24)，并且其内部设置有曝气装置（21)，含S0 2的烟气 通过所述烟气入口（12)进入所述吸收室（1)，与通过所述喷淋装置（11)喷淋的吸收剂接触 以发生脱硫，新鲜吸收剂和来自所述吸收室（1)的吸收了 S02的吸收剂分别通过第一吸收 剂入口（22)和第二吸收剂入口（23)进入所述氧化室（2)，与通过曝气装置（21)注入的空 气接触以发生氧化，来自所述氧化室（2)的经过氧化后的吸收剂通过吸收剂出口（24)并经 由所述喷淋装置（11)循环到吸收室（1)。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述曝气装置（21)设有喷气嘴，并且喷气嘴开口 向上。
3. 根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述曝气装置（21)高于吸收剂出口（24)。
4. 根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述喷淋装置（11)包括多层喷头。
5. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述喷淋装置（11)的喷头高于烟气入口（12)。
6. 根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述吸收室（1)与氧化室（2)为一体结构， 并且吸收室（1)位于氧化室（2)的上方，二者通过密封板（14)隔开。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括设置在吸收室（1)内部的除雾器 (13)，用于去除脱硫后的烟气中的水雾，所述除雾器（13)位于喷淋装置（11)的正上方。
8. 采用权利要求1-7中任意一项所述的烟气脱硫设备实施的烟气脱硫方法，该方法包 括：将含S02的烟气通过所述烟气入口（12)进入所述吸收室（1)，与通过所述喷淋装置（11) 喷淋的吸收剂接触以发生脱硫，新鲜吸收剂和来自所述吸收室（1)的吸收了 S02的吸收剂 分别通过第一吸收剂入口（22)和第二吸收剂入口（23)进入所述氧化室（2)，与通过曝气装 置（21)注入的空气接触以发生氧化。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述新鲜吸收剂为氧化钙悬浮液、碳酸钙悬浮液 或氧化镁悬浮液中的一种。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述吸收室（1)内烟气的温度为45-65°C。
【文档编号】B01D53/50GK104107628SQ201410326912
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】韩涛, 李延兵, 廖海燕, 刘毅, 王俊, 王鹏 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华（北京）电力研究院有限公司