[发明专利]一种异重流化床烟气脱硫方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及工业过程排放气体中含有硫氧化合物气体的脱硫领域。

背景技术：

循环流化床是化工、动力、建材等行业重要的反应装置，被用来进行烟气脱硫是在上世纪80年代。国内外开发的循环流化床烟气脱硫系统虽经过多种改进，但是始终没有脱离原来的技术构思，即以循环流化床为反应器、系统除风机外，还需要水泵、空气压缩机、石灰浆泵、脱硫剂喷射机构、旋风分离器、飞灰回输机构，不但系统仍然很复杂，所采用的石灰浆喷嘴性能对脱硫效果影响较大，直接影响脱硫剂颗粒与烟气的混合，一旦喷嘴磨损，石灰浆喷射效果将大打折扣，脱硫效果也将明显下降，因而，维护工作量也将很大。

《燃烧科学与技术》，2001，7(3)pp228～232“常温循环流化床烟气脱硫影响脱硫效率的参数及机理”一文中，介绍了在直径280mm、高6000mm的循环流化床试验台上进行的循环流化床烟气脱硫研究，试验台的主要结构为：从鼓风机来的空气经过电加热后掺入SO₂，从循环流化床底部进入；以熟石灰作为脱硫剂，脱硫剂以石灰浆形式经过雾化注入循环流化床下部，与烟气中SO₂反应；旋风分离器设置在循环流化床出口，分离下来的飞灰和脱硫剂经L阀送回循环流化床。这种脱硫方式，脱硫剂雾化的好坏对脱硫效率影响很大，该试验的脱硫效率均没有超过80％。脱硫剂雾化程度决定了脱硫剂与SO₂的接触程度，而良好的混合和接触是烟气脱硫最关键的因素。《燃煤二氧化硫污染控制手册》(郝吉明等，化学工业出版社2001.4)在论及国内循环流化床烟气脱硫技术时写道：目前一些单位的实验研究，“距离工业实施还有一定的差距，尚有许多问题没有解决”。没有解决的问题，主要有脱硫效率低、脱硫剂利用率低、系统复杂、运行费用偏高以及大型化等等，使得这些技术不能工业化推广使用。而其他种类烟气脱硫装置或者因为价格昂贵，如旋转喷雾法等，相当于0.5～1台相匹配的锅炉价格，或者因为技术缺欠，如炉内喷钙等，脱硫效率低，一般不大于40％、脱硫剂利用率低一般不大于30％。梅晓燕等(动力工程，2001.10，21卷5号)介绍我国自己开发的湿法脱硫装置时指出，湿式烟气脱硫装置烟气带水、温降严重等缺点很难被国内市场所接受。

国外开展循环流化床烟气脱硫的国家主要是德国和丹麦。德国Lurgi公司和Wulff公司都采用烟气由底部进入循环流化床，烟气进入后立即喷雾化水，紧接着喷入石灰石浆；而丹麦的FLS.Miljo公司首先将脱硫剂制成灰浆，循环流化床底部是一个文丘里管，烟气从文丘里管下面进入，石灰浆与水、压缩空气混合后在文丘里管喉口处喷入，喷嘴是专利技术。由于采用压缩空气和水泵压力来强化脱硫剂的雾化，虽然改善了脱硫剂与烟气的混合接触，但系统也因此而复杂化，运行费用明显提高。

发明内容：

本发明针对工业过程烟气脱硫技术商业价格昂贵、系统复杂、运行费用高以及受工作温度限制等技术经济缺欠，采用异重流化床烟气脱硫方法，开发出成本低廉、结构简单、维护方便的烟气脱硫装置，提高脱硫效率和脱硫剂利用率。

本发明的方法是：由燃烧装置排出的含硫烟气经过鼓风机升压至6000～10000pa作为流态化气体；从流化床反应器的底部风箱以1-8米/秒的进口烟气速度鼓入流化床反应器；来自脱硫剂灰浆池的脱硫剂浆由灰浆泵送入流化床反应器顶部的脱硫剂下料口进入反应器；流化床反应器底部大颗粒聚集区中的床料由大颗粒石英砂或石灰石颗粒组成。浆团状脱硫剂从反应器顶部落下，在大颗粒床料的打击和烟气的干燥作用下，被分解成小浆团并被磨碎成单个颗粒。烟气与床料和脱硫剂颗粒均匀接触形成脱硫过程。石灰石的主要成分是碳酸钙，制成浆状后变成氢氧化钙，在流化气体和大颗粒床料的作用下，粗细颗粒达到完全混合，形成大颗粒床料和细颗粒氢氧化钙组成的异重流化床脱硫装置。氢氧化钙细颗粒出现后，在烟气的作用下，部分细颗粒被扬析出流化床大颗粒聚集区，在悬浮反应段内成为悬浮颗粒。因此，整个流化床的脱硫过程由两部分组成，流化床内大颗粒聚集区中厚厚的氢氧化钙颗粒层作为脱硫的第一阶段，悬浮反应段内的悬浮氢氧化钙颗粒作为脱硫的第二阶段。由于烟气与脱硫剂混合充分、停留时间长，脱硫剂利用率和脱硫效率都得到很大提高。