专利名称：清洁烟气的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用熟石灰清洁烟气的方法与设备。
在例如矿物燃料燃烧物、废料等的燃烧过程中将产生烟气，其中包括污染物，其在烟气放入大气之前被清除。这些污染物可能是固体，例如飞尘，也可能是气体，例如二氧化硫或氯化氢。这些固体污染物可通过过滤器例如静电过滤器或纤维过滤器清除，而气体污染物通过使用吸收剂吸收来清除。在温清洁烟气的情况下，通过包含吸收剂的吸收液清除气体污染物。气体污染物，例如二氧化硫与氯化氢的酸性物质，也可通过使烟气同颗粒状的吸收材料接触来清除，这样的吸收材料通常为熟石灰(氢氧化钙)。烟气同吸收材料的接触可适当地在烟气离开锅炉之后发生。本发明涉及后面的通常所说的干吸附技术。
在干吸附技术中，用水调节的颗粒状熟石灰散布到烟气流中，一方面热烟气被水冷却(通常从约150℃至约70-80℃)，另一方面，气体污染物例如二氧化硫被颗粒状熟石灰吸收。然后，在烟气放入大气之前，通过例如过滤从烟气中清除颗粒状材料。将下面称之为粉末状石灰的分离出来的颗粒状材料收集起来。收集的粉末状石灰的一部分可通过再循环与加入少量未使用过的熟石灰而重新用于清洁烟气，收集的粉末状石灰的剩余部分通过例如可控卸料而排出。
用于以干吸附技术清洁烟气的熟石灰或从熟石灰供应商购买，或在现场生产。常规的熟石灰现场生产以这样的方式进行从贮藏地向干熟化设备供给煅石灰，在收设备中通过加入精确剂量的水熟化煅石灰。在熟化之后，将熟石灰送到贮仓贮藏起来。当需要用于烟气清洁的熟石灰时，将它从贮仓经过传送带送至一个混合器，在混合器中将熟石灰同再循环粉末状石灰混合并在此混合物同烟气接触之前用水调节。
此常规工艺有许多缺点。例如，在熟化石灰时加入的水量必须十分精确，因为如果加入的水量超过熟化需要时，多余的水在放热的熟化反应中将变为水蒸汽，从而导致熟石灰聚合成块。这种聚合成块现象可能造成堵塞熟化设备以及贮仓中不希望有的熟石灰块并可能干扰或阻止从贮仓向烟气清洁供应熟石灰。另一个缺点是，熟石灰比煅石灰具有更强烈的形成粉尘的倾向且更松散。等量的熟石灰具有几乎两倍于煅石灰的体积，从而使熟石灰的装卸与传输费用较贵。
为了能装卸与运输没有任何聚合问题的熟石灰，必须仔细控制水量使熟石灰的重量含水量为0-2％。这样低的含水量又引起另一个问题，即熟石灰得到一个小的表面积。事实上已证实熟石灰的表面积与它的含量水基本上成正比。例如，重量含水量为0-2％的熟石灰的表面积约为15-18m2/g，而重量含水量为10％的熟石灰的表面积约为23m2/g，重量含水量为15％的熟石灰的表面积为略大于30m2/g。由于熟石灰在烟气清洁过程中的反应能力随着表面积的增大而增大，因此很明显，熟石灰的低含水量及由此产生的小表面积导致一个缺点。
现有技术的又一个缺点是熟石灰的贮藏会造成它的老化，特别是，通过吸收大气中的二氧化碳而形成碳酸盐。
很明显，在烟气清洁方面，若可使用具有高含水量与大表面积的熟石灰而不致同时出现聚合问题，则在该领域是需要的并涉及一个改进的工艺。如果又能减轻或清除在贮藏与运输熟石灰过程中的其它困难，这将意味着进一步的优点。
在本发明中，已经发现通过在现场生产干熟石灰，即使重量含水量至少为5％的熟石灰立即用于烟气清洁，可消除现有技术中出现的上述问题。
根据本发明，提供一种用颗粒状熟石灰清洁烟气的方法，所述方法的特征在于首先用水将煅石灰干熟化(dry-slaked)至重量含水量至少为5％，接着在熟化1分钟内使熟石灰同烟气接触。
根据本发明，还提供一种用颗粒状熟石灰清洁烟气的设备，所述设备包括一个供煅石灰与加水的供料端，与一个排出熟石灰的排料端，以及在供料端与排料端之间的混合装置。所述设备的特征在于在进料端与供料端之间包括一个第一区域与一个第二区域，它们由一个第一溢流肋(overflow edge)隔离，第一区域布置在供料端并包括至少一个混合装置，所述装置可围绕一根沿设备的横向伸展的水平轴旋转，用于混合并沿设备的纵向从供料端向第一溢流助供给煅石灰与水，而第二区域布置在排料端并包括至少一个混合装置，所述装置可围绕一根沿设备的横向伸展的水平轴旋转，用于混合第一溢流肋供给的材料，并沿设备的纵向向一个布置在排料端的第二溢流肋供给混合的材料。
本发明另外的特性与优点从后面的说明与附加的权利要求书中将很明显。
本发明的熟石灰优选具有5-30％的重量含水量，最好为10-20％的重量含水量。虽然可使用高于20％的重量含水量，但它们可能引起聚合的危险，据此理由，本发明中避免使用高于50％的重量含水量。
根据本发明的熟石灰的大表面积与大孔隙率意思是它能比常规的熟石灰含有更多的水并保持自由流动，即大表面积减轻了聚合问题。
本发明的一个特点是在现场生产熟石灰，即立即用于烟气清洁。这个状况在本发明中以这样的方式表述熟石灰在熟化1分钟内同烟气接触。最好是，熟石灰在熟化30秒内同烟气接触。通过熟石灰在生产后立即用于烟气清洁，可消除对贮仓与运输带的需要并因此还消除可能由聚合引起的问题。熟石灰在生产后立即用于烟气清洁的状况还意味着避免了由熟石灰老化引起的问题。
虽然根据本发明的熟石灰可用于烟气清洁，例如当清洁来自废物焚烧的含有氯化氢的经预冷的烟气时，构成本发明的一个特别优选的方面是熟石灰同来自烟气清洁的再循环粉末状石灰混合，其在由此得到的混合物同烟气接触之前。
这种粉末状石灰的再循环除了导致经济利用吸收材料这个事实之外，还将进一步减轻可能的聚合问题。如果在与熟化相关的煅石灰中加入了过多的水，这些过量的水事实上在同再循环粉末状石灰混合时迅速均衡。这个均衡在很大程度上受到同再循环粉末状石灰量相比新鲜熟石灰量很少这一事实的影响。熟石灰与再循环粉末状石灰之间的重量比例优选为1∶50至1∶500。最好每10吨粉末状石灰加入约100kg熟石灰。
当混合熟石灰与再循环粉末状石灰时，还通过加水调节混合物。在清洁烟气时，如前面提及，事实上需要散布在烟气中的吸收材料具有一定的水量，一方面附加地冷却烟气，另一方面获得吸收材料与烟气中气体污染物之间的反应。作为一条规则，在同再循环粉末状石灰混合期间，应用水调节熟石灰以便得到5-60％的相对湿度(RH)。更具体地说，在从烟气中吸收二氧化硫时，吸收材料应具有产生约为40-60％相对湿度的水量，而当从烟气中吸收氯化氢时，相应的相对湿度约为5-10％。这些相对湿度值在已同吸收材料接触过的放出烟气中测量。在吸收氯化氢时的RH值较低的理由是因为熟石灰同氯化氢反应生成吸水的氯化钙。为了在清洁烟气时得到需要的RH值，通过加水调节熟石灰与再循环粉末状石灰的混合物，水以细密分布状态通过喷嘴喷射到混合物上。为得到烟气清洁的最佳结果，尽可能均匀地混合与分配各成分是重要的。已公知用于此目的的各种设备，且这种设备的一个例子已在WO96/16727中描述与公开。
如上面指出，熟石灰应在熟化1分钟内最好在30秒内同烟气接触。这些时间不包括约为3-20分钟的熟化煅石灰的时间。另一方面，包括选择加入再循环粉末状石灰与用水调节混合物的时间。因此，这个操作应最多在1分钟之内完成，优选在10秒至1分钟之内，最好在10-30秒内完成。
为求得最佳效率，在烟气清洁中的熟石灰应有小的颗粒大小。此熟石灰的颗粒大小优选为1-1μm，最好为2-5μm。
如上面指出，本发明还包括一种用颗粒状熟石灰清洁烟气的设备。
与现有技术干熟化设备相比，现有设备中的轴向螺旋供料或类似供料引起与聚合有关的干扰与中断的重大危险，而本发明的开式结构与相对于混合装置径向供料使得材料的混合与供给没有会产生堵塞与中断危险的过渡压缩。
在根据本发明的上述设备中，在第一与第二区域中的混合装置每个优选包括一根带有若干径向臂的可旋转轴，臂的外端上安装浆叶，浆叶与旋转方向形成一个夹角。
浆叶的前缘与旋转方向优选形成一个10-45°的夹角。
浆叶沿周向的截面可以是直的。或者，浆叶沿周向的截面可以是弯曲的，例如为一段圆弧的形式。
在第一区域内，浆叶沿周向的范围优选为较小且对应于一个具有约5-30°角的扇形。另一方面，在第一区域内优选带有大量的浆叶，例如带有一根可旋转轴的混合装置，轴上有4-12个径向臂，每臂上有2个浆叶。
在第二区域内，浆叶沿周向与沿轴向的范围都优选为较大。从而，浆叶沿周向的范围优选为对应于一个具有30-90°角的扇形。轴向的范围最好使得2-10对浆叶沿轴向覆盖混合装置的范围。
如上面描述表明，本发明的设备可直接同烟气管道连接，但根据本发明的具体优选方面，此设备同一个室的一端连接该室带有供给来自烟气清洁的再循环粉末状石灰的装置、加水的装置以及混合熟石灰、再循环粉末状石灰与水并从室的另一端排出混合物同烟气接触的装置。这个室本身可以是一个已知的结构并可由例如根据上述的WO96/126 727的设备构成。
为了进一步便于了解本发明，为阐明其目的，将参考附图进行说明。
图1表示一个根据干吸附技术用熟石灰清洁烟气的常规设备；图2表示一个根据本发明的干吸附技术用熟石灰清洁烟气的设备；图3表示图2中干熟化设备的示意顶视平面图；以及图4表示一个沿图3干熟化设备中的Ⅰ-Ⅰ线的示意剖视图。
在按图1借助用熟石灰的干吸附技术的常规的烟气清洁中，通过从贮藏地1向熟化设备2供给煅石灰以生产熟石灰，同时还通过管道3向熟化设备2供水。如上所述，在熟化过程中加入的水量必须十分精确地控制以防止聚合。具有重量含水量为0-2％的熟石灰从熟化设备2供到贮仓4贮藏。从贮仓4，熟石灰通过管道5输送到混合与调节设备6，在此设备中通过混合装置9的帮助使熟石灰同经管道7供给的再循环粉末状石灰混合。如上所述，熟石灰的量相对于粉末状石灰的量是很少的，通常为每10吨粉末状石灰为100kg熟石灰的数量级。通过管道8以细密分布状态加水以调节熟石灰与粉末状石灰的混合物。调节的水量为使在后来的吸收材料混合物与烟气之间的接触中产生所需的相对湿度。如上所述，当从烟气中清除二氧化硫时此相对湿度的范围在70-80℃温度下约为40-60％。混合与调节设备6可例如为前面提到过的参考WO96/16 727的型式。
经调节的混合物从调节与混合设备6排出到烟气管道10以同由一个锅炉(图中未表示)供给的烟气接触。在烟气管道10中，吸收材料混合物散布在热烟气(约150℃)中，混合物中的水冷却烟气(至约70-80℃)，同时熟石灰同烟气中的气体污染物例如二氧化硫发生反应。部分颗粒状吸收材料被收集在烟气管道中的一个容器中并通过管道11输出，而剩余的吸收材料随同烟气到达过滤器12，在过滤器中烟气从颗粒状材料中释放出来并逸入大气，如箭头13所示。同烟气分离的颗粒状材料，即粉末状石灰，通过管道14从过滤器引出，一部分粉末状石灰通过管道7再循环至混合与调节设备6，而剩余部分通过管道15引出同来自管道11的粉末状石灰会合，然后通过例如可控卸料排出。
上面已参考图1描述了现有技术，现在将参考图2-4说明本发明的一个优选实施例。在图1与图2中，对相同的部件用相同的参考标号。
在根据本发明的通过用熟石灰干吸附技术的烟气清洁中，如图2所示，煅石灰通过管道16从贮藏地1供至干熟化化设备17，此设备接着将给予较详细的说明。还通过管道18向熟化设备17供水以熟化煅石灰。控制加入的水量使得熟石灰的重量含水量至少为5％。煅石灰在设备17中的熟化在混合期间发生并占时约3-20分钟，然后将熟石灰输送到室6以调节并混合熟石灰与再循环粉末状石灰。混合与调节室6可由一个干熟化设备17的集成部分构成，或由一个独立的设备构成，其与熟化设备17连接，具有如图1中描述的型式，例如在WO96/16 727中示出并公开的设备。再循环粉末状石灰通过管道7供给而调节用的水通过管8供给，然后通过混合装置9混合并调节室6内的各组成成分。室6内的整个混合与调节工作最多占时1分钟，最好为10-30秒，使准备好颗粒状吸收材料以供入烟道10并在熟化煅石灰的1分钟内同烟气接触。
如已提到，熟石灰可不经过调节以及同再循环粉末状石灰混合而直接供入烟气管道10，但在本发明中，进行调节以及同再循环粉末状石灰混合是特别优选的方面，如图2所示。
通过在现场进行熟化煅石灰，即立即引入烟气管道10，同图1的常规设备相比该设备结构简化，且消除了对一个熟石灰贮仓的需要。通过基本上直接地将熟石灰供入烟气管道10，还消除了贮仓4中的堵塞问题也去除了图1设备中的运输管道5。尽管在本发明中煅石灰熟化至重量含水量为至少5％的高含水量，如上所述，可通过在现场熟化而避免堵塞问题。熟石灰中任何过量的水，当在室6内同再循环粉末状石灰混合时也被迅速均衡。这意味着在本发明中精确控制干熟化设备中加入的水量的要求不象在现有技术中那么重要。
由于根据本发明的熟石灰具有至少为5％的重量含水量，如上所述，它将得到一个高的孔隙率与一个大的表面积。由于这个大表面积与高孔隙率，根据本发明的熟石灰能比具有小表面积与低孔隙率的常规的熟石灰吸收较多的水量，而不带有湿的表面。因此与常规的熟石灰相比，根据本发明的熟石灰在高的含水量下保持自由流动。这同样有助于减轻堵塞问题。从下面的描述中将清楚，根据本发明专门设计的干熟化设备进一步有助于减轻堵塞问题。
在混合与调节之后，颗粒状吸收材料从室6排出并散布在烟气管道10中同其中流动的烟气接触。在同烟气中的气体污染物起反应之后，一部分颗粒状石灰通过管道11输出，而剩余部分在过滤器12中同烟气分离并通过管道14排出。从管道14，一部分颗粒状石灰通过管道7再循环，而剩余部分通过管道15同来自管道11的粉末状石灰会合并通过例如可控卸料而运走。清洁的烟气逸入大气，如箭头13所示。
现在参考图3-4说明根据本发明的专用的干熟化设备。
图3中表示的已取下箱盖19的干熟化设备17，包括一个用于供给煅石灰的供料端20，与一个用于排出熟石灰的排料端21。在供料端还有具有喷嘴形式用于以细密分布状态加水的装置22。水通过管道18供至喷嘴22(见图2)。在供料端20与排料端21之间，熟化设备有一个第一区域23与一个第二区域24，它们由一个第一溢流肋25隔离。布置在供料端的第一区域23包括一个混合装置26，它可围绕一根沿设备17的横向伸展的水平轴27旋转。轴27上有若干个径向臂28，在径向臂的外端上固定浆叶29。浆叶的前缘与旋转方向30形成一个夹角α(图4)。此α角最好为10-45°。第一区域23中浆叶29沿周向范围较小且最好对应于一个具有5-30°角的扇形。包括一根带有臂28与浆叶29的轴27的混合装置26适于混合以及相对于混合装置径向地并沿设备纵向从供料端20朝溢流肋25向第二区域24供给煅石灰与水。
布置在排料端21的第二区域24，包括一个混合装置31，此装置包括一根沿设备17的横向伸展的可旋转的水平轴32、装在轴32上的径向臂33与装在臂33上的浆叶34。浆叶的前缘与旋转方向35形成一个夹角β(图4)，此β角最好为10-45°。第二区域24中浆叶34沿周向的范围大于第一区域23中浆叶29沿周向的范围且最好对应于一个具有30-90°角的扇形。同样如图3中指出，在第二区域24中的浆叶的轴向范围大于第一区域23中浆叶的轴向范围，而第二区域24中带有浆叶的径向臂的数目最好少于第一区域23中带浆叶的径向臂的数目。包括可旋转轴32、臂33与浆叶34的混合装置31，混合第一溢流肋25供给的材料，并相对于混合装置31径向地并沿设备17的纵向向一个布置在排料端21的第二溢流肋36供料。第二溢流肋36最好布置为低于第一溢流肋25。
如图4中指出，第一区域中有一个底37而第二区域24中有一个底38。而且，熟化设备17由一个箱19封闭，如前面提及，在图3中箱盖已被取下。
如前面所述，根据本发明的熟化设备的开式结构及沿设备的纵向或相对于横向混合装置26和31沿径向的供料有助于防止熟石灰的堵塞。
本发明已参考具体的优选实施例说明如上，但应当明白，在不背离如后附的权利要求书中限定的本发明范围的条件下，本发明的各种改进与变化是可行的。
权利要求
1．一种用颗粒状熟石灰清洁烟气的方法，其特征在于首先用水将煅石灰干熟化至重量含水量至少为5％，接着在熟化1分钟之内使熟石灰同烟气接触。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于将煅石灰干熟化至重量含水量为10-20％。
3．根据权利要求1或2的方法，其特征在于熟石灰在熟化的30秒内同烟气接触。
4．根据权利要求1-3中任一个的方法，其特征在于熟化后的熟石灰在同烟气接触之前同来自烟气清洁的再循环粉末状石灰混合。
5．根据权利要求4的方法，其特征在于熟石灰以重量比1∶50至1∶500同再循环粉末状石灰混合。
6．根据权利要求4或5的方法，其特征在于熟石灰同再循环粉末状石灰混合期间用水调节，以便在同烟气接触之后得到一个5-60％的相对湿度。
7．根据前面权利要求中任一个的方法，其特征在于在3-20分钟的时间期间煅石灰被熟化。
8．根据权利要求4-7中任一个的方法，其特征在于在10秒至1分钟的时间期间熟石灰同再循环粉末状石灰混合。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于熟石灰同再循环粉末状石灰混合的时间延续10至30秒。
10．一种用颗粒状熟石灰清洁烟气的设备，所述设备包括一个供给煅石灰的供料端(20)与一个排出熟石灰的排料端(21)、加水用的装置(22)及进料端与排料端之间的混合装置(26,31)，其特征在于供料端(20)与排料端(21)之间设备包括由一个第一溢流肋(25)隔离的第一区域(23)与第二区域(24)，第一区域(23)布置在供料端(20)并包括至少一个混合装置(26)，此装置可围绕一根沿设备(17)的横向伸展的水平轴(27)旋转，用于混合并沿设备(17)的径向从供料端(20)向溢流肋(25)供给煅石灰与水，而第二区域(24)布置在排料端(21)并包括至少一个混合装置(31)，此装置可围绕一根沿设备(17)的横向伸展的水平轴(32)旋转，用于混合第一溢流肋(25)供给的材料，并沿设备(17)的纵向向布置在排料端(21)的第二溢流肋(36)混合材料。
11．根据权利要求10的设备，其特征在于第一区域与第二区域中的混合装置(26,31)每个包括一根带有径向臂(28,33)的可旋转轴(27,32)，在臂(28,33)的外端上装有浆叶(29,34)，浆叶(29,34)与旋转方向(30,35)形成一个夹角。
12．根据权利要求11的设备，其特征在于浆叶(29,34)的前缘与旋转方向形成一个10-45°的夹角。
13．根据权利要求11或12的设备，其特征在于第一区域(23)中的浆叶(29)沿周向有一个5-30°的范围。
14．根据权利要求11-13中任一个的设备，其特征在于第二区域(24)中的浆叶(34)沿周向有一个30-90°的范围。
15．根据权利要求10-14中任一个的设备，其特征在于排料端(21)同室(6)的一端连接，此室(6)带有用于提供来自烟气清洁的再循环粉末状石灰的装置(7)、用于加水的装置(8)与用于混合熟石灰、再循环粉末状石灰与水以及从室(6)的另一端排出混合物使同烟气接触的装置(9)。
全文摘要
公开了用颗粒状熟石灰清洁烟气的一种方法与一种设备。在此方法中,用水将煅石灰干熟化至重量含水量至少为5%,并在熟化1分钟内使熟石灰同烟气接触。最好是,熟石灰同烟气接触之前同来自烟气清洁的再循环粉末状石灰混合。用于干熟化熟石灰的设备(17)包括一个用于供给煅石灰的供料端与一个用于排出熟石灰的排料端、用于加水的装置(18)、供料端与排料端之间的混合装置(26,32)。此设备的特征在于它在供料端与排料端之间包括由第一溢流肋(25)隔离的一个第一区域与一个第二区域,这两个区域包括带有沿设备的横向伸展的可旋转的水平轴的混合装置(26),用于混合并沿设备纵向从供料端向第一溢流肋(25)以及第一溢流肋(25)向布置在排料端的第二溢流肋(36)供给煅石灰与水。
文档编号B01D53/34GK1301190SQ9980632
公开日2001年6月27日 申请日期1999年5月12日 优先权日1998年5月18日
发明者斯蒂范·奥赫曼, 尼尔思·布令弗斯 申请人:Abb弗莱克特股份公司