專利名稱：煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硫系統(tǒng)，尤其是涉及一種連接冶金行業(yè)的煙氣燒結(jié)機(jī)的脫硫系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，鋼鐵行業(yè)在減排SO2方面做了大量工作，如使用低硫煤，燃煤鍋爐逐步采 取脫硫措施等，這使得從2005年開始我國鋼鐵行業(yè)SO2排放增幅大大趨緩。但由于燒結(jié)球 團(tuán)工序脫硫在我國發(fā)展緩慢，其SO2排放仍處于上升趨勢，占整個鋼鐵工業(yè)SO2排放的比重 也越來越大，因此燒結(jié)煙氣脫硫已經(jīng)成為我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的必要措施，且刻不容緩。鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣具有二氧化硫濃度變化大，溫度變化大，流量變化大，水分含量 大，含氧量高，含有多種污染成分等特點，從而使鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫具有很大難 度，煙氣脫硫(FGD)是目前唯一可大規(guī)模削減SO2污染的可行與實用技術(shù)。我國鋼鐵企業(yè)由 于受資金和脫硫技術(shù)問題困擾，燒結(jié)煙氣脫硫研究和應(yīng)用方面基本上還處于起步狀態(tài)。國 內(nèi)有些學(xué)者對燒結(jié)過程進(jìn)行過脫硫技術(shù)研究但未見工業(yè)化應(yīng)用報道。部分冶金工程類企業(yè) 正積極尋求成熟技術(shù)，嘗試與國外領(lǐng)先的環(huán)保技術(shù)企業(yè)合作，個別領(lǐng)先的鋼鐵企業(yè)自身也 在研發(fā)或引進(jìn)技術(shù)，在燃煤電廠脫硫市場的環(huán)保公司也意識到自身在專業(yè)上的不足，加強(qiáng) 了在鋼鐵行業(yè)煙氣處理方面的研發(fā)。國家已將燒結(jié)煙氣脫硫列入2020年鋼鐵行業(yè)科技發(fā) 展指南的重點開發(fā)課題和科技發(fā)展規(guī)劃的重點開發(fā)課題。目前，我國已投運(yùn)的燒結(jié)煙氣脫硫裝置采用的脫硫工藝有循環(huán)流化床法、氨一硫 銨法、密相干塔法、石灰石/石灰一石膏法等不同工藝，各自具有不同的優(yōu)勢和局限。柳鋼 正在建設(shè)燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程，采用氨_硫酸銨法脫硫工藝，將焦化廠產(chǎn)生的高氨廢水與 含硫煙氣進(jìn)行反應(yīng)，吸收其中的SO2生產(chǎn)硫酸銨。該法脫硫效率高，又利用了副產(chǎn)品氨水， 但工藝操作不當(dāng)會造成氣氛逸出使排氣不達(dá)標(biāo)，液氮或高濃度的氨水屬于危險化學(xué)品，安 全要求高，在脫硫過程中有大量過程廢水需要處理。。濟(jì)鋼在120m2燒結(jié)機(jī)新建了一套循環(huán)流化床半干法脫硫設(shè)施，該方法系統(tǒng)簡單，占 地面積小，運(yùn)行可靠，對煤種適應(yīng)性強(qiáng)，高、低濃度的SO2煙氣都可以處理，節(jié)能，無廢水，系 統(tǒng)基本無腐蝕。但煙氣量的不穩(wěn)定變化會影響到吸收劑的硫化狀態(tài)不穩(wěn)定，導(dǎo)致脫硫效果 以隨煙氣量的變化而影響，為了維持高的循環(huán)倍率，設(shè)備磨損比較嚴(yán)重。包鋼自產(chǎn)礦含氟高，在燒結(jié)煙氣凈化上采用了濕法脫硫除氟凈化工藝，該工藝的 脫氟率和脫硫率分別達(dá)到95%和75%以上，耗水量僅為濕法的1/20，耗電量僅為濕法的 1/4，無廢水排放，反應(yīng)產(chǎn)物不腐蝕管道；凈化煙氣水份含量少，大大減輕了包鋼燒結(jié)生產(chǎn)煙 氣外排形成酸雨對周邊環(huán)境及設(shè)備的損害。但半干法脫硫率和吸收劑利用率低，在硫分高 時，運(yùn)性費(fèi)用高。因此，盡快解決燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫問題，已成為鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā) 展的一個重要課題，燒結(jié)煙氣脫硫已經(jīng)成為我國鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的必要措施，且刻不容緩。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上提出的問題，本發(fā)明目的在于提供一種脫硫效率高，設(shè)備磨損小，運(yùn)行成 本低，運(yùn)行可靠的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)。本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的，一種煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，包括反應(yīng)器、煙氣引 風(fēng)單元、物態(tài)分離單元、固態(tài)物回送及填料單元、吸收劑加入單元以及數(shù)據(jù)采集單元；其中， 所述反應(yīng)器的下方設(shè)置為文丘里結(jié)構(gòu)的文丘里部；所述煙氣引風(fēng)單元包括將經(jīng)過預(yù)除塵的 燒結(jié)機(jī)煙氣由風(fēng)機(jī)管道輸送至反應(yīng)器底部的引風(fēng)機(jī)；所述物態(tài)分離單元包括與反應(yīng)器頂部 排氣口管接的初級旋風(fēng)分離器、與初級旋風(fēng)分離器管接的次級旋風(fēng)分離器、通過控制閥接 通初級旋風(fēng)分離器和次級旋風(fēng)分離器氣態(tài)物出口的布袋除塵器以及管接布袋除塵器出口 的排風(fēng)機(jī)；所述固態(tài)物回送及填料單元包括接通初級旋風(fēng)分離器和次級旋風(fēng)分離器固態(tài)物 出口的循環(huán)灰斗、脫硫劑給料機(jī)，以及連通循環(huán)灰斗、脫硫劑給料機(jī)與反應(yīng)器的反應(yīng)劑給料 機(jī)；所述吸收劑加入單元包括水槽、漿槽、連通水槽的水泵、連通漿槽的漿泵、連通空氣的空 壓機(jī)，其中水泵、漿泵、空壓機(jī)的出口與反應(yīng)器的下方文丘里部連通。具體的，所述數(shù)據(jù)采集單元包括設(shè)置在引風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)附近管道的多個煙氣成分 分析儀、控制各部件和控制閥工作狀態(tài)的PLC以及電連接PLC和煙氣成分分析儀的工業(yè)計 算機(jī)。作為一種優(yōu)選方式，所述反應(yīng)器在文丘里部上方為高度為24. 6m，直徑為2. 4m的 柱狀。作為一種優(yōu)選方式，所述初級旋風(fēng)分離器與次級旋風(fēng)分離器由二個控制閥管接成
一鎖氣結(jié)構(gòu)。作為一種優(yōu)選方式，所述反應(yīng)劑給料機(jī)為螺旋給料機(jī)。作為一種優(yōu)選方式，所述空壓機(jī)的出口還管接在布袋除塵器上。作為一種優(yōu)選方式，所述吸收劑加入單元由噴嘴連通反應(yīng)器的文丘里部。具體的，所述煙氣引風(fēng)單元還包括連接在引風(fēng)機(jī)上的調(diào)節(jié)風(fēng)門。本發(fā)明只要是將燒結(jié)機(jī)出來的煙氣，經(jīng)過預(yù)除塵器后從底部進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器 底部為文丘里結(jié)構(gòu)，煙氣流經(jīng)時被加速。煙氣通過反應(yīng)器下部的文丘里部時加速，進(jìn)入上方 的循環(huán)流化床體。吸收劑通過一套噴射裝置在反應(yīng)器底部噴入，循環(huán)脫硫灰從反應(yīng)器底部 的另側(cè)輸送進(jìn)入反應(yīng)器。吸收劑和循環(huán)脫硫灰受加速的煙氣沖擊懸浮起來形成流化床，物 料在循環(huán)流化床里，由于氣流的作用形成氣固兩相流機(jī)制，極大地強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì)與 傳熱，與煙氣充分混合完成脫硫反應(yīng)。本發(fā)明的具體脫硫工藝系統(tǒng)組成為(1)循環(huán)流化床反應(yīng)器從燒結(jié)機(jī)出來的煙氣，通過反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器。然后 煙氣通過反應(yīng)器下部的文丘里部加速，進(jìn)入循環(huán)流化床體，物料在循環(huán)流化床里，由于氣流 的作用，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，氣固兩相充分接觸，這樣循環(huán)流化床內(nèi)兩相流機(jī)制，極大 地強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，為實現(xiàn)高脫硫率提供了根本的保證。(2)弓丨風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)風(fēng)門和管道組成的煙氣引風(fēng)單元主要是設(shè)置煙氣調(diào)節(jié)單元，控 制脫硫除塵器入口煙氣溫度，防止出現(xiàn)板結(jié)；(3)由兩級旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、鎖氣結(jié)構(gòu)和管道組成的物態(tài)分離單元采用
4流線型布風(fēng)板使氣流在塔內(nèi)分布更均勻；在反應(yīng)器的頂部，大部分的顆粒物在兩級旋風(fēng)分 離器的作用下，沿反應(yīng)器壁下落。剩余部分則與煙氣一同離開反應(yīng)器進(jìn)入下游的布袋除塵 器，最終被分離并收集到除塵器料斗內(nèi)。(4)由循環(huán)灰斗、脫硫劑給料機(jī)和反應(yīng)劑螺旋給料機(jī)組成的固態(tài)物回送及填料單 元煙氣在上升過程中，顆粒一部分隨煙氣被帶出反應(yīng)器，一部分因自重重新回流到循環(huán)流 化床內(nèi)，進(jìn)一步增加了流化床的床層顆粒濃度和延長吸收劑的反應(yīng)時間。(5)由水槽、漿槽、連通水槽的水泵、連通漿槽的漿泵、連通空氣的空壓機(jī)及噴嘴等 組成的吸收劑加入單元在文丘里的出口擴(kuò)管段設(shè)有噴水裝置，噴入的霧化水以降低反應(yīng) 器內(nèi)的煙溫，噴入的用于降低煙氣溫度的水在塔內(nèi)得到充分的蒸發(fā)，保證了進(jìn)入后續(xù)除塵 器中的灰具有良好的流動狀態(tài)。(6)由在線煙氣成分分析儀、溫度測量、壓力測量、PLC、工業(yè)計算機(jī)組成的數(shù)據(jù)采 集單元通過監(jiān)測反應(yīng)器入口和出口的壓差和煙氣流量以及成分來調(diào)節(jié)循環(huán)物料回料量， 以確保流化床的壓差保持在設(shè)計值附近。本發(fā)明有強(qiáng)大的功能和良好的性能，在系統(tǒng)優(yōu)化后，能解決目前各行業(yè)煙氣脫硫 系統(tǒng)中脫硫率低、安全系數(shù)低、運(yùn)營成本高、排氣不達(dá)標(biāo)、工程應(yīng)用少等缺陷、具有廣泛的市 場價值?？刂泼摿虺龎m器入口煙氣溫度，防止出現(xiàn)板結(jié)；更精確的調(diào)整煙氣溫度和提高脫硫 效率，更有效的控制反應(yīng)器內(nèi)的濕度，確保進(jìn)入脫硫除塵器中的脫硫灰具有良好的流動狀 態(tài)；采用流線型布風(fēng)板使氣流在塔內(nèi)分布更均勻；多管文丘里結(jié)構(gòu)減少了單個文丘里的高 度，增加了反應(yīng)區(qū)的高度和脫硫反應(yīng)時間，提高了脫硫效率，改善了反應(yīng)器內(nèi)的流場，整個 系統(tǒng)脫硫效率高，設(shè)備磨損小，運(yùn)行成本低，運(yùn)行可靠。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，包括反應(yīng)器3、煙氣引風(fēng)單元、物態(tài)分離單元、固態(tài)物回 送及填料單元、吸收劑加入單元以及數(shù)據(jù)采集單元；其中，所述反應(yīng)器1的下方設(shè)置為文丘里結(jié)構(gòu)的文丘里部16，在文丘里部16上方為高度 為24. 6m，直徑為2. 4m的柱狀；所述煙氣引風(fēng)單元包括將經(jīng)過預(yù)除塵的燒結(jié)機(jī)煙氣由風(fēng)機(jī)管道輸送至反應(yīng)器3 底部的引風(fēng)機(jī)17;所述物態(tài)分離單元包括與反應(yīng)器3頂部排氣口管接的初級旋風(fēng)分離器2、與初級 旋風(fēng)分離器2管接的次級旋風(fēng)分離器1、通過控制閥接通初級旋風(fēng)分離器2和次級旋風(fēng)分離 器1氣態(tài)物出口的布袋除塵器8以及管接布袋除塵器8出口的排風(fēng)機(jī)9 ；所述固態(tài)物回送及填料單元包括接通初級旋風(fēng)分離器2和次級旋風(fēng)分離器1固態(tài) 物出口的循環(huán)灰斗4、脫硫劑給料機(jī)5，以及連通循環(huán)灰斗4、脫硫劑給料機(jī)5與反應(yīng)器3的 反應(yīng)劑螺旋給料機(jī)6，初級旋風(fēng)分離器2與次級旋風(fēng)分離器1由二個控制閥管接成一鎖氣結(jié) 構(gòu)；
所述吸收劑加入單元包括漿槽11、水槽13、連通漿槽11的漿泵12、連通水槽13的 水泵14、連通空氣的空壓機(jī)15，其中漿泵12、水泵14、空壓機(jī)15的出口通過噴嘴與反應(yīng)器 3的下方文丘里部16連通，空壓機(jī)15的出口還管接在布袋除塵器8上；所述數(shù)據(jù)采集單元包括分別設(shè)置在引風(fēng)機(jī)17和排風(fēng)機(jī)9附近管道的二個煙氣成 分分析儀10和18、各管道上的多個溫度測量器和壓力測量器、控制各部件和控制閥工作狀 態(tài)的PLC以及電連接溫度測量器和壓力測量器、煙氣成分分析儀10、煙氣成分分析儀18和 PLC的工業(yè)計算機(jī)。利用上述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)對一煤粉燃燒裝置的煙氣進(jìn)行脫硫，該燃燒裝置 提供煙氣量為300 600Nm3/h、溫度為140 180°C的煙氣。煤粉燃燒裝置主要由制粉系 統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)以及煙氣取樣在線系統(tǒng)組成，通過對煤粉燃燒裝置進(jìn) 行調(diào)節(jié)來滿足煙氣循環(huán)流化床脫硫試驗的要求。在脫硫運(yùn)行過程中技術(shù)負(fù)荷適應(yīng)能力在 50% 110%，可滿足鍋爐負(fù)荷多變的運(yùn)行要求；煙塵排放小于50mg/m3，且系統(tǒng)除塵效率不 低于99% ；SO2排放小于260mg/m3，且系統(tǒng)脫硫效率不低于95% ；NOx排放小于400mg/m3，且 系統(tǒng)脫硝效率不低于35% ；HCl排放小于75mg/m3，且系統(tǒng)HCl脫除率不低于80% ；Hg排放 小于0. 2mg/m3,且總Hg脫除率不低于60% ；二惡類物質(zhì)的排放小于Ing TEQ/m3，且二惡英 類物質(zhì)的脫除率不低于90%。單位運(yùn)行成本150-300元/t S02。以上是對本發(fā)明煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā) 明的實施方式并不受上述實施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于包括反應(yīng)器、煙氣引風(fēng)單元、物態(tài)分離單元、固態(tài)物回送及填料單元、吸收劑加入單元以及數(shù)據(jù)采集單元；其中，所述反應(yīng)器的下方設(shè)置為文丘里結(jié)構(gòu)的文丘里部；所述煙氣引風(fēng)單元包括將經(jīng)過預(yù)除塵的燒結(jié)機(jī)煙氣由風(fēng)機(jī)管道輸送至反應(yīng)器底部的引風(fēng)機(jī)；所述物態(tài)分離單元包括與反應(yīng)器頂部排氣口管接的初級旋風(fēng)分離器、與初級旋風(fēng)分離器管接的次級旋風(fēng)分離器、通過控制閥接通初級旋風(fēng)分離器和次級旋風(fēng)分離器氣態(tài)物出口的布袋除塵器以及管接布袋除塵器出口的排風(fēng)機(jī)；所述固態(tài)物回送及填料單元包括接通初級旋風(fēng)分離器和次級旋風(fēng)分離器固態(tài)物出口的循環(huán)灰斗、脫硫劑給料機(jī)，以及連通循環(huán)灰斗、脫硫劑給料機(jī)與反應(yīng)器的反應(yīng)劑給料機(jī)；所述吸收劑加入單元包括水槽、漿槽、連通水槽的水泵、連通漿槽的漿泵、連通空氣的空壓機(jī)，其中水泵、漿泵、空壓機(jī)的出口與反應(yīng)器的下方文丘里部連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集單元包括 設(shè)置在引風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)附近管道的多個煙氣成分分析儀、控制各部件和控制閥工作狀態(tài)的 PLC以及電連接PLC和煙氣成分分析儀的工業(yè)計算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述反應(yīng)器在文丘里部 上方為高度為24. 6m，直徑為2. 4m的柱狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述初級旋風(fēng)分離器與 次級旋風(fēng)分離器由二個控制閥管接成一鎖氣結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述反應(yīng)劑給料機(jī)為螺 旋給料機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)的出口還管 接在布袋除塵器上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述吸收劑加入單元由 噴嘴連通反應(yīng)器的文丘里部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，其特征在于所述煙氣引風(fēng)單元還包 括連接在引風(fēng)機(jī)上的調(diào)節(jié)風(fēng)門。
全文摘要
本發(fā)明公開了種煙氣燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)，包括反應(yīng)器、煙氣引風(fēng)單元、物態(tài)分離單元、固態(tài)物回送及填料單元、吸收劑加入單元以及數(shù)據(jù)采集單元。本發(fā)明只要是將燒結(jié)機(jī)出來的煙氣，經(jīng)過預(yù)除塵器后從底部進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器底部為文丘里結(jié)構(gòu)，煙氣流經(jīng)時被加速。煙氣通過反應(yīng)器下部的文丘里部時加速，進(jìn)入上方的循環(huán)流化床體。吸收劑通過一套噴射裝置在反應(yīng)器底部噴入，循環(huán)脫硫灰從反應(yīng)器底部的另側(cè)輸送進(jìn)入反應(yīng)器。吸收劑和循環(huán)脫硫灰受加速的煙氣沖擊懸浮起來形成流化床，物料在循環(huán)流化床里，由于氣流的作用形成氣固兩相流機(jī)制，極大地強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，與煙氣充分混合完成脫硫反應(yīng)。本發(fā)明具有脫硫效率高，設(shè)備磨損小，運(yùn)行成本低，運(yùn)行可靠的優(yōu)點。
文檔編號B01D53/83GK101972600SQ20101026929
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者梁靜, 韓永富, 魏峰 申請人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司