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      燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置的制作方法

      文檔序號:5016717閱讀:206來源:國知局
      專利名稱:燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置的制作方法
      技術領域
      本發(fā)明涉及一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置,屬于環(huán)境治理方法領域,適用于燃煤鍋爐煙氣脫硫。
      背景技術
      SO2是一種全球性的大氣污染物,其危害主要為形成酸雨。另外,環(huán)境中的SO2可致使兒童免疫力功能下降,民眾呼吸道、眼部患病率增加等。SO2排放源主要有燃煤火電廠、中小燃煤工業(yè)鍋爐和其它工業(yè)和民用設施。其中,中小燃煤工業(yè)鍋爐一般可占SO2排放總量的30%。因此,燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫成套技術的開發(fā)應用十分重要。
      目前,燃煤鍋爐煙氣脫硫主要采用的工藝有干法和濕法兩大類,其中濕法鍋爐煙氣脫硫工藝有石灰石—石膏法、海水法、濕式氨法、雙堿法及鎂法煙氣脫硫工藝等;干式煙氣脫硫技術主要有噴霧干燥法、爐內噴鈣法、循環(huán)流化床干法及荷電干式吸收劑噴射脫硫技術等。上述工藝均需要堿劑制備、制漿、輸送、產物干化、廢水處理及產物儲運等環(huán)節(jié),具有工藝流程長、設備臺(套)數量多、占地大、投資大、運行費用高及產渣量大等缺點。以石灰石—石膏法為例,其流程包括石灰石存儲、破碎、磨粉、篩分、制漿、噴淋吸收、石膏分離、干化、儲運及廢水處理等環(huán)節(jié),涉及設備數量很多,設備規(guī)模很大,其設備投資費用和運轉費用均很高。石灰石-石膏法中因為石灰石的溶解能力很低,有時需加入一些添加劑,如US5630991提出在以石灰石為吸收劑的煙氣脫硫系統(tǒng)中添加500~7500ppm的銨離子,來提高石灰石的溶解速率,US5693301提出一種含有添加弱有機酸的石灰或石灰石層煙氣脫硫系統(tǒng)等。但這些方法并沒有解決石灰石—石膏法的上述不足,還增加了運行成本。
      《遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技》第23卷第4期45~47頁所介紹的“用鍋爐沖渣水為水源的溫式除塵器脫硫”,在沖渣油水中加入乙炔渣等堿性物質,采用文丘里管-麻石除塵器,在除塵的同時達到脫硫效果?!段廴痉乐渭夹g》第12卷第1期61~62頁介紹的“燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)改造”,采用文丘里麻石除塵器進行除塵脫硫,水源為新鮮水,除塵后的水與進入沖渣池,沖渣水循環(huán)使用。《安全與環(huán)境工程》第11卷第3期第4~6頁介紹了一種燃煤熱力電廠除塵系統(tǒng),將沖渣水去文丘里麻石水膜除塵,除塵水去沖渣。《潔凈煤技術》1997年第4期“水力沖渣濕法除塵和灰水分離器的應用”中介紹將除塵水與沖渣水混合,循環(huán)水分兩路,一路去除塵,一路去沖渣。上述中小型燃煤鍋爐煙氣凈化中采用的水膜除塵器,在達到除塵的同時,通過在液相中添加堿性物質,同時達到一定的脫硫效果。但水膜除塵器氣液接觸時間很短,其脫硫效果受到限制,并且除塵水與沖渣水采用兩路循環(huán)系統(tǒng),設備較多,壓降較大,投資和運轉費用較高。

      發(fā)明內容
      針對現有技術的不足,本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置。該燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置工藝簡單、設備數量少、占地面積小、運行成本低廉。
      本發(fā)明燃煤鍋爐煙氣脫硫方法包括以下過程,煙氣從下部進入噴淋塔,噴淋液從上部進入噴淋塔,噴淋液為鍋爐沖灰渣水,凈化后的煙氣從噴淋塔頂部排放。噴淋塔排出的液相進入裝有塊狀堿性物質的中和設備,堿性物質與吸收了SO2的噴淋塔排出液進行中和反應,中和設備排出的物流進入灰渣池中,灰渣池分離出的沖灰渣水進作為噴淋塔的水源,灰渣排出。
      中和設備排出的物流可以直接用于輸送鍋爐灰渣,也可以直接進入灰渣池與沖灰渣水混合,優(yōu)選直接用于輸送鍋爐灰渣。中和設備中裝填的塊狀堿性物質可以是塊狀石灰石、塊狀菱鎂石等一種或幾種。塊狀堿性物質的形狀任意,一般粉碎過程得到的物料即可,一般投料時塊狀堿性物質的當量直徑為0.1~20cm,優(yōu)選為0.5~10cm,可以采用均勻直徑物料,也可以采用不同直徑物料。
      為實現上述工藝過程,本發(fā)明設置噴淋塔和中和設備,并組合了燃煤鍋爐機組原有的沖灰渣槽、灰渣池、循環(huán)泵、清渣鏟、引風機、多管旋風除塵器等主要設備,構成本發(fā)明的燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置。設備的組合按流程順序設置,引風機將多管旋風除塵器出來的煙氣輸送至噴淋塔,循環(huán)泵將沉降后的沖灰渣水輸送至噴淋塔,噴淋塔排出液體進入中和設備,中和設備排出物料引入沖灰渣槽或灰渣池?;以蜎_灰渣水在灰渣池中固液分離,灰渣排出,沖灰渣水循環(huán)使用。
      噴淋塔由塔體、煙氣入口、填料層、除霧器、煙氣出口、底盤、檢修人孔及逆向噴淋器構成,逆向噴淋器設置在填料層之上,可以設置1~5級。中和設備上部設置液體入口,下部設置出口,內部設置塊狀堿性物質,由于堿性物質隨著使用而消耗,因此在上部設置物料填加口,定期及時補充。中和設備具有可以采用以下三種形式溢流式中和罐、中和濾床及中和反應移動床??筛鶕_灰渣水酸性強弱、水量大小及場地空間位置進行選用;裝填的塊狀堿性礦石為石灰石或菱鎂礦石,作為中和反應物質。本發(fā)明裝置可以采用氣動閥和電磁閥及自動儀表等控制設備,實現裝置運行自動化。
      本發(fā)明是這樣實現的,在噴淋塔內沖灰渣水完成SO2溶解及部分中和過程,流出噴淋塔進入中和設備,中和設備內裝填塊狀石灰石或菱鎂礦石,SO2與之發(fā)生中和反應,同時液滴沖刷、剝離反應生成物;流入灰渣池,完成固液分離,沖灰渣水復用,同時可以利用灰渣中的堿性物質。
      本發(fā)明方法及裝置的主要優(yōu)點在于可以使用塊狀堿性物質(塊狀石灰石等)為煙氣中SO2的中和物質,煙氣中SO2通過預先溶解在沖灰渣水中,溶解了SO2后的沖灰渣水再與塊狀堿生物質發(fā)生中和反應。而現有技術中采用石灰石漿液,需大量設備將塊狀石灰石粉碎、磨粉、篩分、制漿、保持漿液不沉淀,大大增加了設備投資和運行成本。本發(fā)明方法通過直接使用塊狀石灰石等堿性物質,即實現了酸性物質的中和,又大大減少了設備和運行費用。將中和設備排出物流直接用于輸送鍋爐灰渣具有較強的實用性,因為沖灰渣是敞開系統(tǒng),或半敞開系統(tǒng),主要利用沖灰渣水的流量,不需要高的壓頭。為了達到一定的脫硫效果,噴淋塔需要一定的液氣比,由于煙氣的量較大,因此噴淋塔的噴淋水量較大,排出水的流量可以滿足沖灰渣的需要。采用噴淋排出水沖灰渣,可以將現有的兩套循環(huán)水系統(tǒng)(一套噴淋循環(huán)系統(tǒng),一套沖灰渣循環(huán)系統(tǒng))簡化為一套循環(huán)水系統(tǒng),在不影響運行效果的同時,減少了設備數量和占地面積,降低了投資和運轉費用。中和設備通過設置流體通道、反沖構件、堿性物質移動化處理等方式,使中和產生的低溶解度物質不能賭塞中和設備,可以長期穩(wěn)定運轉。本發(fā)明工藝過程合理,具有設備數量少、運行成本低廉、動力消耗小、操作方便、自動化程度高、占地面積少等特點,適用于燃煤鍋爐煙氣脫硫的要求。


      圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
      圖2為本發(fā)明的一種工業(yè)試驗裝置工藝流程示意圖。
      圖3為本發(fā)明的一種溢流式中和罐示意圖。
      圖4為本發(fā)明的一種中和濾床示意圖。
      圖5為本發(fā)明的一種中和反應移動床示意圖。
      具體實施例方式
      以下結合附圖對本發(fā)明做進一步詳述。本發(fā)明的脫硫工藝過程由SO2溶解-SO2與堿性礦石進行中和反應—灰渣池內固液分離等主要工藝過程構成。如圖1所示,本發(fā)明設置噴淋塔1、中和設備5,并組合了燃煤鍋爐機組原有的沖灰渣槽2、灰渣池3、循環(huán)泵4、清渣鏟8、引風機9、多管旋風除塵器6等主要設備及多路管線,構成本發(fā)明的燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置。
      噴淋塔由塔體、下部煙氣入口、填料層、除霧器、頂部煙氣出口、底盤、檢修人孔及逆向噴淋器構成。其中煙氣入口在塔體下部,煙氣出口位于塔體上部,逆向噴淋器位于噴淋塔的上部;噴淋器為兩級,由吸收液主管、柵狀分布管及若干個噴嘴組成。該噴淋塔可以設置1~5層噴淋器,每層噴淋可以采用不同品種、規(guī)格和數量的噴嘴,并在吸收液入口處設置了流量調節(jié)閥,可使每層噴淋器產生不同液滴直徑、噴淋強度的工況。噴淋塔的操作液氣比一般為3~20L/Nm3,優(yōu)選為5~10L/Nm3。煙氣進入噴淋塔的溫度一般為100~200℃。SO2的脫除率一般為60%~95%,除塵率一般為60%~95%。可以滿足排放要求。
      本發(fā)明中和設備可以采用以下三種形式溢流式中和罐、中和濾床及中和反應移動床??筛鶕_灰渣水酸性強弱、水量大小及場地空間位置進行選用。液體在中和設備中的停留時間5~20min。
      如圖3所示,溢流式中和罐包括筒體、噴淋管、噴頭、上下封頭、塊狀礦石填料、格柵填料支撐組件、不銹鋼篩網制成的降液管、進水口及出水口等構件;裝填的塊狀堿性礦石為石灰石或菱鎂礦石;噴淋管設在塊狀礦石填料之上,進水口設置在中和罐上部,出水口設置在中和罐下部;降液管采用不銹鋼篩網制成,設置在罐體邊緣或中心部位;格柵填料支撐組件設置在筒體下部,用于支撐塊狀礦石,格柵填料支撐組件由不銹鋼板制成格柵,上表面鋪設若干目數的篩網。此種中和設備可以用于煙氣中SO2含量較低,或脫硫要求不高的工況。
      如圖4所示,中和濾床包括筒體、噴淋管、噴頭、上下封頭、塊狀礦石填料、格柵填料支撐組件、反沖洗管束、進水口及出水口等構件;反沖洗管束分散在塊狀礦石填料中,進水口設置在中和罐上部,出水口設置在中和罐下部。填料為塊狀礦石,其規(guī)格與溢流式中和罐相同。此種中和設備可以用于煙氣中SO2含量中等,或脫硫要求中等的工況。
      如圖5所示,中和反應移動床由螺旋型反應床和提升機兩部分構成。螺旋型反應床包括外筒體、內筒體、進料口、出料口、螺旋型反應床及底座等構件。螺旋型反應床設置在外筒體和內筒體之間,成U型槽狀,由底板及內、外、底三面襯板構成,襯板材料為鑄鐵、鋼板、石板、鑄石板或陶瓷板,優(yōu)選灰綠巖鑄石板;螺旋型反應床每層間呈固定落差或不等距落差;底板徑向與水平線夾角為1°~45°,外沿上翹。進料口設置在螺旋型反應床頂部,包括進液口和循環(huán)固體進口。提升機包括水箱、從動輪、出水口、提升斗、鏈條、主動輪、電動機、減速機及機架等構件。提升斗呈長條U型、矩形、方形或其它幾何形狀,提升斗開設若干小孔,或用若干目數、若干層數的不銹鋼篩網制成;提升斗兩端各設置兩個軸耳,并與鏈條相連;提升斗的間距200mm~600mm,優(yōu)選300mm。水箱與螺旋型反應床外筒體焊接在一起,兩者間為密封焊,水箱底部設置排水口。提升機與螺旋型反應床共用一個底盤,構成一體設備。中和反應移動床可以是敞開設備,也可以是封閉設備,最好為封閉設備??梢圆捎脷鈩娱y和電磁閥及自動儀表等控制設備,實現裝置運行自動化。液體在中和設備中的停留時間5~20min。此種中和設備可以用于煙氣中SO2含量較高,或脫硫要求較高的工況。
      工作時,待處理的燃煤鍋爐煙氣在引風機5的驅動下,經多管旋風除塵器6除塵后,從設置在噴淋塔1下部的煙氣入口輸入噴淋塔內;沖灰渣水由循環(huán)泵4(4A、4B)自灰渣池內輸送到噴淋塔,噴淋塔上部設置了上、下兩層噴淋器,兩層噴淋采用了不同品種、規(guī)格和數量的噴嘴,并在吸收液入口處設置了流量調節(jié)閥,可使每層噴淋器產生不同液滴直徑、噴淋強度的淋洗工況,與含SO2煙氣形成逆向洗滌,實現SO2在沖灰渣水內的溶解,凈化后的煙氣,經設置在噴淋塔上部煙氣出口流入煙囪7,排入大氣;溶解了SO2的沖灰渣水,流出噴淋塔。中和反應設備9采用溢流式中和罐時,沖灰渣水通過中和罐的噴淋系統(tǒng)噴灑在堿性礦石填料層上,與堿性礦石發(fā)生中和反應,液滴可以沖刷礦石與SO2的反應生成物,剝離并夾帶反應產物從降液管流出中和罐。中和反應設備采用中和濾床時,沖灰渣水通過中和濾床的噴淋系統(tǒng)噴灑在堿性礦石填料層上,與堿性礦石發(fā)生中和反應,液滴可以沖刷礦石與SO2的反應生成物,剝離并夾帶反應產物從床層間隙流落至罐底,經出水口流出中和濾床,床層發(fā)生堵塞時利用反沖洗管束進行沖洗。中和反應設備采用中和反應移動床時,沖灰渣水從進液口流進螺旋型反應床,在中和反應移動床頂部投加塊狀堿性礦石物質,優(yōu)選石灰石或菱鎂礦石;塊狀堿性物質在螺旋型反應床上被水力沖動及在重力作用下,沿著呈螺旋形狀的螺旋型反應床與沖灰渣水一起流(滾)動,在此過程中,堿性礦石物質與沖灰渣水發(fā)生中和反應,并有鹽類或亞酸鹽產物生成;堿性礦石在運動過程中相互摩擦、碰撞,剝離、去除反應產物,生成物與液相形成漿液;堿性礦石與沖灰渣水及生成物滾落至螺旋型反應床出口,并墜落到提升機的提升斗里,酸性水完成中和反應后,與生成物形成的漿液漏到水箱里,從出料口流至灰渣槽,塊狀堿性物質被提升到螺旋型反應床頂部,倒進螺旋型反應床入口中,循環(huán)使用。
      中和設備與灰渣槽亦存在位差,中和后的沖灰渣水自流至灰渣槽2,將鍋爐排進灰渣槽的灰渣沖送至灰渣池3;在灰渣池內進行固液分離,設置在灰渣池上方的灰渣鏟8將灰渣及中和反應產物鏟出灰渣池,輸送到建筑、道路等工地使用,沖灰渣水由循環(huán)泵輸送至噴淋塔進行循環(huán)使用。
      實施例1~5按圖2流程。煙氣入口溫度為170℃。操作條件及結果見表1。
      塊狀堿性物質當量直徑為與該塊狀堿性物質體積相等的球形的直徑。其中百分比為質量百分比。
      表1實施例操作條件及結果

      權利要求
      1.一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法,包括以下過程,煙氣從下部進入噴淋塔,噴淋液從上部進入噴淋塔,噴淋液為鍋爐沖灰渣水,凈化后的煙氣從噴淋塔頂部排放;其特征在于噴淋塔排出的液相進入裝有塊狀堿性物質的中和設備,堿性物質與吸收了SO2的噴淋塔排出液進行中和反應,中和設備排出的物流進入灰渣池中,灰渣池分離出的沖灰渣水作為噴淋塔的水源,灰渣排出。
      2.按照權利要求1所述的方法,其特征在于所述的中和設備排出的物流直接用于輸送鍋爐灰渣,或直接進入灰渣池與沖灰渣水混合。
      3.按照權利要求1所述的方法,其特征在于所述的中和設備中裝填的塊狀堿性物質是塊狀石灰石、塊狀菱鎂石等一種或幾種。
      4.按照權利要求1或3所述的方法,其特征在于所述的塊狀堿性物質的形狀任意,投料時塊狀堿性物質的當量直徑為0.1~20cm,采用均勻直徑物料,或采用不同直徑物料。
      5.按照權利要求4所述的方法,其特征在于所述的投料時塊狀堿性物質的當量直徑為0.5~10cm。
      6.按照權利要求1所述的方法,其特征在于噴淋塔的操作液氣比為3~20L/Nm3。
      7.按照權利要求1所述的方法,其特征在于噴淋塔的操作液氣比為5~10L/Nm3。
      8.按照權利要求1所述的方法,其特征在于液體在中和設備中的停留時間為5~20min。
      9.一種權利要求1所述燃煤鍋爐煙氣脫硫方法所用的裝置,包括噴淋塔和中和設備,以及沖灰渣槽、灰渣池、循環(huán)泵、清渣鏟、引風機和多管旋風除塵器;設備的組合按流程順序設置,引風機將多管旋風除塵器出來的煙氣輸送至噴淋塔,循環(huán)泵將沉降后的沖灰渣水輸送至噴淋塔,噴淋塔排出液體進入中和設備,中和設備排出物料引入沖灰渣槽或灰渣池,灰渣和沖灰渣水在灰渣池中固液分離,灰渣排出,沖灰渣水循環(huán)使用。
      10.按照權利要求9所述的裝置,其特征在于所述的噴淋塔由塔體、下部煙氣入口、塔內填料層、除霧器、頂部煙氣出口、底盤、檢修人孔及逆向噴淋器構成,逆向噴淋器設置在填料層之上,設置1~5級。
      11.按照權利要求9所述的裝置,其特征在于所述的中和設備上部設置液體入口,下部設置出口,內部設置塊狀堿性物質,上部設置堿性物質添加口。
      12.按照權利要求11所述的裝置,其特征在于所述的中和設備為溢流式中和罐,包括罐筒體、噴淋管、噴頭、上下封頭、塊狀礦石填料、格柵填料支撐組件、不銹鋼篩網制成的降液管、進水口及出水口;噴淋管設在塊狀礦石填料之上,降液管采用不銹鋼篩網制成,設置在罐體邊緣或中心部位;格柵填料支撐組件設置在筒體下部,用于支撐塊狀礦石。
      13.按照權利要求11所述的裝置,其特征在于所述的中和設備為中和濾床,包括筒體、噴淋管、噴頭、上下封頭、塊狀礦石填料、格柵填料支撐組件、反沖洗管束、進水口及出水口組成;反沖洗管束分散在塊狀礦石填料中。
      14.按照權利要求11所述的裝置,其特征在于所述的中和設備為中和反應移動床,包括螺旋型反應床和提升機兩部分構成;螺旋型反應床由外筒體、內筒體、進料口、出料口、螺旋型反應床及底座構成,螺旋型反應床設置在外筒體和內筒體之間,成U型槽狀,由底板及內、外、底三面襯板構成;進料口設置在螺旋型反應床頂部;提升機包括水箱、從動輪、出水口、提升斗、鏈條、主動輪、電動機、減速機及機架構成;提升斗開設若干小孔,或用若干目數、若干層數的不銹鋼篩網制成;提升斗兩端各設置軸耳,并與鏈條相連,提升斗的間距200mm~600mm,水箱底部設出水口。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置。在噴淋塔中,采用沖灰渣水完成煙氣SO
      文檔編號B01D53/78GK1951543SQ200510047520
      公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月19日 優(yōu)先權日2005年10月19日
      發(fā)明者劉忠生, 方向晨, 彭德強, 齊慧敏, 戴文軍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
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