一种循环流化床锅炉烟气脱硫系统及其处理方法与流程

本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种循环流化床锅炉烟气脱硫系统及其处理方法。

背景技术：

so2作为燃煤电厂的循环流化床(cfb)锅炉排放的烟气中最主要的污染物之一，其排放受到严格限制，因此cfb锅炉通常都设置有脱硫系统，以对锅炉燃煤产生的废气进行脱硫，从而降低环境污染。

cfb锅炉通常采用向锅炉内添加石灰石等脱硫剂的烟气脱硫方式进行脱硫，是一项公认的清洁燃烧技术，因具有脱硫效率高、成本低、操作简单、无水污染等特点而得到广泛的应用。cfb锅炉的床温均匀且较低，一般在850℃～900℃，这个温度恰好是固硫反应的最佳温度，同时，锅炉内的气固流动特性决定了脱硫剂颗粒具有较长的停留时间，使之与烟气中的so2气体能够充分接触，从而提高脱硫反应的效果。在循环流化床锅炉中，影响循环流化床锅炉的炉内脱硫效果的因素很多，主要包括床温、钙硫比、脱硫剂粒径、旋风分离器效率、烟气成分等。

cn103272475a公开了一种循环流化床锅炉的脱硫系统，该系统中旋风分离器的上部与所述锅炉的炉膛的上部连接，旋风分离器的下部通过返料管与所述炉膛的下部连接，返料管上具有脱硫剂入口，且该入口位于返料管的负压位置，但炉内喷钙脱硫技术在实际应用中也存在一些缺陷，如实际运行床温偏离设计值，高出脱硫最佳温度范围850℃～900℃；循环流化床底部的密相区处于氧化/还原气氛的不断更迭状态中，但大部分时间内处于还原性气氛，而在还原气氛下caso4易分解等。

综上所述，cfb锅炉的脱硫技术仍需在现有基础上加以改进，提高脱硫过程的稳定性和脱硫效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种循环流化床锅炉烟气脱硫系统及其处理方法。本发明所述系统在循环流化床锅炉后设置脱硫流化床，将固硫反应转移到锅炉外，消除了炉膛内温度变化和气氛对固硫反应及其产物的影响，同时脱硫剂循环利用，可以有效提高固硫率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种循环流化床锅炉烟气脱硫系统，所述系统包括循环流化床锅炉和脱硫流化床，所述循环流化床锅炉的烟气出口与所述脱硫流化床底部设置的气体入口相连，所述脱硫流化床底部设置脱硫剂入口。

本发明中，在循环流化床锅炉的炉膛后部设置脱硫流化床，利用流化床锅炉产生的高温烟气的热量分解脱硫剂石灰石，将固硫反应转移至温度相对稳定且适当的区域，消除了锅炉内炉膛温度变化偏离最佳脱硫温度范围对固硫反应的影响，也消除了锅炉内还原性气氛对固硫反应产物的影响，有利于固硫率的提高，同时也提高了脱硫剂的利用率。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述系统还包括分离器和返料器，所述脱硫流化床顶部的物料出口与分离器的物料入口相连，所述分离器包括烟气出口和物料出口，所述分离器的物料出口与返料器的物料入口相连，所述返料器的物料出口与脱硫流化床底部的脱硫剂入口相连。

本发明中，分离器与返料器的设置，可以实现脱硫剂的循环利用，并利用循环过程中的累积效应增强固硫反应，在有效降低so2排放的同时提高脱硫剂的利用率。

作为本发明优选的技术方案，所述分离器为旋风分离器。

作为本发明优选的技术方案，所述返料器为u型返料器。

另一方面，本发明提供了一种采用上述系统进行烟气脱硫的方法，所述方法为：

(1)燃煤燃烧产生的烟气进入脱硫流化床，与脱硫剂发生反应；

(2)步骤(1)反应后的产物进行分离，所得固体返回步骤(1)继续反应。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述烟气的温度为850℃～900℃，例如850℃、860℃、870℃、880℃、890℃或900℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，燃煤产生的烟气温度较高(其温度可以达到850℃～900℃)，利用高温烟气的热量，实现脱硫剂的分解，并与so2发生反应。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述脱硫剂为石灰石。

本发明中，脱硫剂采用石灰石时，固硫反应的机理为：cao+so2＝caso3，caso3+1/2o2＝caso4，脱硫剂会返回脱硫流化床内循环使用，由于累积效应，流化床内可形成较高的钙硫比，保证了cao和so2的充分接触，提高了固硫率。

优选地，所述石灰石的粒径为0.1mm～0.8mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm或0.8mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.1mm～0.5mm。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述分离为旋风分离。

优选地，步骤(2)所述分离为气固离心分离。

本发明中，对于特定的循环流化床锅炉，烟气量和烟气温度是在一定范围内的，通过优化分离器的分离操作，选择合适的石灰石粒径，可以优化脱硫过程的气固接触，有利于脱硫反应的进行。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述返回步骤(1)的固体所占比例为99wt％以上，例如99wt％、99.2wt％、99.4wt％、99.6wt％或99.8wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，石灰石在高温烟气环境中固硫后，经过后续的旋风分离，其表面会因磨损、破损等原因而出现新的脱硫剂表面，再将其返回脱硫流化床，可以使脱硫剂在脱硫流化床内循环利用，利用累积效应，在流化床内可形成较高的钙硫比，保证了cao和so2的充分接触，提高了固硫率。

作为本发明优选的技术方案，所述方法为：

(1)燃煤燃烧产生的温度为850℃～900℃的烟气进入脱硫流化床，与脱硫剂石灰石发生反应，所述石灰石的粒径为0.1mm～0.8mm；

(2)步骤(1)反应后的产物进行气固离心分离，所得固体中的99wt％以上返回步骤(1)继续反应。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述系统在循环流化床锅炉后设置脱硫流化床，将固硫反应移至温度相对稳定且适当的区域，消除了炉膛内温度变化和气氛对固硫反应及其产物的影响，有利于固硫率的提高；

(2)本发明所述系统设置分离器与返料器，实现了石灰石的循环利用，并利用循环过程中的累积效应增强cao与so2间的固硫反应，降低了脱硫成本，提高了脱硫剂利用率和脱硫效率，脱硫效率可达到95％以上，脱硫剂的利用率达到70％。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的循环流化床锅炉烟气脱硫系统的结构示意图；

其中，1-循环流化床锅炉，2-脱硫流化床，3-分离器，4-返料器。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种循环流化床锅炉烟气脱硫系统，所述系统的结构示意图如图1所示，包括循环流化床锅炉1和脱硫流化床2，所述循环流化床锅炉1的烟气出口与所述脱硫流化床2底部设置的气体入口相连，所述脱硫流化床2底部设置脱硫剂入口。

所述系统还包括分离器3和返料器4，所述脱硫流化床2顶部的物料出口与分离器3的物料入口相连，所述分离器3包括烟气出口和物料出口，所述分离器3的物料出口与返料器4的物料入口相连，所述返料器4的物料出口与脱硫流化床2底部的脱硫剂入口相连；其中所述分离器3为旋风分离器，所述返料器4为u型返料器。

实施例2：

本实施例提供了一种循环流化床锅炉烟气脱硫方法，所述方法采用实施例1中的系统进行，包括以下步骤：

(1)燃煤燃烧产生的温度为900℃的烟气进入脱硫流化床2，与脱硫剂石灰石发生反应，所述石灰石的粒径为0.4mm；

(2)步骤(1)反应后的产物进行气固离心分离，所得固体石灰石中的99wt％返回步骤(1)继续反应。

本实施例中，高温烟气为石灰石分解提供热量，将烟气脱硫转移到循环流化床锅炉1外，石灰石在脱硫流化床2内进行脱硫，经过气固分离后返回循环利用，可以使脱硫效率达到97％，脱硫剂的利用率达到70％。

实施例3：

本实施例提供了一种循环流化床锅炉烟气脱硫方法，所述方法采用实施例1中的系统进行，参照实施例2中的方法，区别仅在于：步骤(1)中烟气温度为880℃，石灰石的粒径为0.1mm，步骤(2)中石灰石的返回比例为99.4wt％。

本实施例中，高温烟气为石灰石分解提供热量，将烟气脱硫转移到循环流化床锅炉1外，石灰石在脱硫流化床2内进行脱硫，经过气固分离后返回循环利用，可以使脱硫效率达到96％，脱硫剂的利用率达到70％。

实施例4：

本实施例提供了一种循环流化床锅炉烟气脱硫方法，所述方法采用实施例1中的系统进行，参照实施例2中的方法，区别仅在于：步骤(1)中烟气温度为850℃，石灰石的粒径为0.8mm，步骤(2)中石灰石的返回比例为99.8wt％。本实施例中，高温烟气为石灰石分解提供热量，将烟气脱硫转移到循环流化床锅炉1外，石灰石在脱硫流化床2内进行脱硫，经过气固分离后返回循环利用，可以使脱硫效率达到95％，脱硫剂的利用率达到70％。

对比例1：

本对比例提供了一种循环流化床锅炉烟气炉内脱硫的系统和方法，所述系统参照实施例1中的系统，区别在于：不包括脱硫流化床2。

所述方法参照实施例2中的方法，区别在于：将石灰石直接喷入循环流化床锅炉1内，发生脱硫反应。

本对比例中，烟气脱硫在循环流化床锅炉1内进行，受炉内温度偏差和还原性气氛的影响，脱硫效率仅为90％左右，低于实施例中的效率。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述系统在循环流化床锅炉后设置脱硫流化床，将固硫反应移至温度相对稳定且适当的区域，消除了炉膛内温度变化和气氛对固硫反应及其产物的影响，有利于固硫率的提高；设置分离器与返料器，实现了石灰石的循环利用，并利用循环过程中的累积效应增强cao与so2间的固硫反应，降低了脱硫成本，提高了脱硫效率和脱硫剂利用率，使脱硫效率达到95％以上，脱硫剂利用率达到70％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细系统和工艺方法，但本发明并不局限于上述详细系统和工艺方法，即不意味着本发明必须依赖上述系统和工艺方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明系统结构的等效替换及辅助结构的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。