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CN106474903A - 用于烟气脱硫的方法和设备 - Google Patents

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CN106474903A
CN106474903A CN201511036222.XA CN201511036222A CN106474903A CN 106474903 A CN106474903 A CN 106474903A CN 201511036222 A CN201511036222 A CN 201511036222A CN 106474903 A CN106474903 A CN 106474903A
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Stein Miller Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及使用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流而降低烟气中SOx含量的方法，其中所述烟气首先流过烟气洗涤器的第一区域，然后流过烟气洗涤器的第二区域，其中将烟气在第一区域中并且在随后的第二区域中用吸收剂喷淋，其中在第一区域中雾化的吸收剂的pH值低于在第二区域中雾化的吸收剂的pH值，并且联合接收在第一区域中和在第二区域中雾化的吸收剂。本发明还涉及用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流的设备。

Description

用于烟气脱硫的方法和设备
技术领域
本发明涉及使用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流而降低烟气中SOx含量的方法，以及实施所述方法的设备。
背景技术
这种类型的方法和设备尤其可用来对化石燃料火力发电厂或者垃圾焚烧时产生的废气进行脱硫。这些废气或烟气具有很多有害物质，例如SOx。从环境保护角度来看，需要减少排放这些物质到大气中，因此将其从废气中分离是绝对必要的。
烟气的脱硫根据以下基本原理进行：将未净化的烟气引入烟气洗涤器中，在洗涤区域或吸收区域中用水和石灰石的混合物进行喷淋，由此通过化学反应尽可能地吸收二氧化硫。在此，气态二氧化硫首先溶解于吸收液中。通过二氧化硫与石灰石的反应最终产生亚硫酸钙和CO2。在洗涤塔的下部，带有亚硫酸钙的洗涤剂悬浮液或者吸收剂悬浮液积聚于吸收器液池(Absorbersumpf)中。通过吹入空气产生石膏悬浮液，可以借助搅拌器使其悬浮以避免其在吸收器液池中沉淀。
通过使用石灰石悬浮液对来自燃煤电厂的烟气进行湿法脱硫是目前以单回路法或以双回路法进行的方法。
单回路法通常将烟气在中部引入吸收器之中，烟气以向上的方向流过吸收器并且在上部区域中重新离开吸收器。将洗涤悬浮液借助循环泵从吸收器液池输送到雾化层(Sprühebenen)，通过吸收器中的喷嘴喷射，并以逆流方式洗涤烟气。在进行SO2吸收之后，液滴重新落入吸收器液池，使得洗涤悬浮液的(单)回路闭合。
在双回路法中，将吸收区划分为通常相互叠加布置的两个区域。烟气向上依次流过所述区域。洗涤悬浮液逆流运动，但在吸收区的中部重 新截取洗涤悬浮液，从而产生两个相互间大体上独立的洗涤悬浮液循环回路。将石灰石悬浮液(主要)送入上部循环回路，从下部循环回路抽出石膏。通过将悬浮液从上部循环回路转移到下部循环回路而控制吸收器。
在DE 29 44 536和DE 30 11 592中描述了一种方法，其中接收第二上部循环回路的用过的吸收剂的至少一部分并通过接收装置和回流装置将其送回吸收器供料容器。
由DE 43 45 364已知，在这样的双回路洗涤器中，将第二(上部)循环回路的用过的吸收剂送回吸收剂的容器中，并在这里继续硫氧化物化合物与钙化合物之间的反应。
DE-A-196 01 193涉及一种方法，其中在洗涤器内部的上部开放式容器中储存吸收剂，并且在洗涤过程之后重新在所述容器中接收至少部分吸收剂，其中容器中的液位高于洗涤器液池中的液位。
DE 10 2010 002 768 A1描述了不同的方法。图2涉及用于单回路法的设备。图1涉及用于双回路法的设备，其中由安装于下部喷雾装置上方的收集装置接收上部区段中喷射的吸收剂，并且将其重新送回上部喷雾装置，并因此(几乎)完全与下部循环回路保持分开。图3涉及用于双回路法的设备，其中将上部区段中喷射的吸收剂与从下方喷雾装置喷射的吸收剂接收在一起。吸收剂进入吸收器液池，并且从这里分成两个支流，以便直接供料给下部和上部的喷雾装置。
本发明的任务在于，更加有效地进行烟气的湿法脱硫，并且实现更高的烟气净化。
发明内容
所述技术任务通过使用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流而降低烟气中SOx含量的方法得以解决，其中所述烟气首先流过烟气洗涤器的第一区域，然后流过烟气洗涤器的第二区域，其中将烟气在第一区域中并且在随后的第二区域中用吸收剂喷淋，其中根据本发明，在第一区域中雾化的吸收剂的pH值低于在第二区域中雾化的吸收剂的pH值，并且联合接收在第一区域中和在第二区域中雾化的吸收剂。
在一种优选的方法中，在第一区域中雾化的吸收剂的pH值为4.5～5.9，并且在第二区域中雾化的吸收剂的pH值为5.0～6.8。
此外优选的一种方法是，其中在第一循环回路中将烟气洗涤器中的烟气在烟气流的第一区域中用吸收剂喷淋，吸收剂进入吸收器液池中，并将吸收剂的第一支流从吸收器液池直接送入烟气洗涤器的第一区域中用于再次雾化，其中所述方法包括第二吸收剂循环回路，其中将吸收剂的第二支流从吸收器液池送入位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中，然后在烟气流的第二区域中雾化，并且使吸收剂与在第一区域中雾化的吸收剂一起返回吸收器液池中。
在另一优选的方法中，烟气洗涤器具有用于雾化吸收剂的喷雾装置，和用于接受吸收剂的吸收器液池，其中烟气自下而上流过烟气洗涤器并且用从第一喷雾装置和从第二喷雾装置喷射的吸收剂喷淋，吸收剂进入吸收器液池中并且将吸收剂的第一支流直接从吸收器液池送入烟气洗涤器中用于雾化，
其中，将吸收剂的第二支流从吸收器液池送入位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中，然后在烟气洗涤器中借助第二喷雾装置雾化，并且重新进入吸收器液池中，
其中，第二喷雾装置位于第一喷雾装置上方，并且以烟气流为参考位于第一喷雾装置的下游。
此外，在第一喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值低于在第二喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值。如此，在第一喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值为4.5～5.9，在第二喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值为5.0～6.8。
吸收器液池中的吸收剂的pH值低于下游的第二吸收剂接受容器中的吸收剂的pH值。如此，吸收器液池中的吸收剂的pH值为4.5～5.9，且第二吸收剂接受容器中的吸收剂的pH值为5.0～6.8。
在另一优选的方法中，向吸收器液池中和向位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中送入用于氧化的空气或氧气。
此外还优选的是，将基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂连续地或不连续地送入吸收器液池中。特别优选将基于包含钙化合物的新鲜 吸收剂连续地或不连续地送入吸收器液池中和位于吸收器液池下游的吸收剂接受容器中。
在一个非常特别优选的实施方式中，将基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂以及用于氧化的空气或氧气连续地或不连续地送入吸收器液池中和位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中。
如已述及，根据本发明将烟气在烟气流的第一区域中和在随后的第二区域中用吸收剂喷淋，其中在第一区域中雾化的吸收剂的pH值低于在第二区域中雾化的吸收剂的pH值。将在第一和在第二区域中雾化的吸收剂联合接收和收集并且联合进入吸收器液池。这意味着，基本上全部在第二区域中雾化的吸收剂，即，将在第二区域中雾化和再循环的吸收剂的至少90％、优选至少95％、更优选至少98％、还更优选至少99％与在第一区域中雾化的吸收剂收集在一起，并且直接进入吸收器液池中。
本发明还提供一种设备，其采用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流，其中所述设备具有容器，布置于所述容器中的用于雾化吸收剂的第一和第二喷雾装置，其中所述第二喷雾装置位于所述第一喷雾装置上方，所述设备还具有吸收器液池和用于接受吸收剂的位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器，其中在吸收器液池上方和第一喷雾装置下方设置用于烟气流的气体入口，其中设置两个吸收剂循环回路，其中在第一吸收剂循环回路中将吸收剂的第一支流直接从吸收器液池送至第一喷雾装置用于雾化，和将吸收剂的第二支流从吸收器液池送至位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器，并且从那里送至第二喷雾装置，其中将在第一和第二喷雾装置中雾化的吸收剂流送回吸收器液池中。
根据本发明，位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器是与吸收器液池分开的容器，所述容器与吸收器液池流体连接。在最简单的实施方式中，吸收器液池与下游的第二吸收剂接受容器之间的连接为管线。吸收器液池与下游的第二吸收剂接受容器之间的连接也可以配备泵，所述泵将吸收剂送至下游的第二吸收剂接受容器。
在一种优选的设备中，吸收器液池和位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器具有一个或多个供料装置，用于供应用于氧化的空气或氧 气。
在另一种优选的设备中，吸收器液池具有一个或多个供料装置，用于供给基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂。特别优选的是一种设备，其中吸收器液池和位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器各自具有一个或多个供料装置，用于供给基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂。
在一种优选的设备中设计为，吸收器液池和第二容器各自设置有氧化空气进料和新鲜吸收剂的进料。
在另一种优选的设备中，在第二喷雾装置上方设置液滴分离器。
根据本发明的设备优选尤其在第一和第二喷雾装置之间不具有分隔，即，将第一和第二喷雾装置布置在容器的相同空间中，从而将在第一和第二喷雾装置中雾化的吸收剂联合收集并且一起进入吸收器液池中。
用于湿法烟气脱硫的所述新方法或者用于实施该方法的新设备将单回路洗涤器和双回路洗涤器的优点彼此结合。通过划分吸收器液池可以控制两种不同pH值的吸收剂。这意味着第一吸收剂循环回路中的pH值低于单回路洗涤器常见的pH值并且第二循环回路中的pH值高于单回路洗涤器常见的pH值，因此可以明显更有效地完成吸收器的首要任务。
石灰石的溶解在第一吸收器液池中的较低pH值的情况下明显较快，从而在第一吸收器液池中实现了提高的溶解度。这导致石膏的碳酸盐含量下降，并且必然提供明显更少的反应体积(液池体积)来溶解石灰石。在位于(第一)吸收器液池下游的吸收剂的第二接受容器中，pH值高于(第一)吸收器液池。已由于物质(SO2)随后溶于来自吸收器液池的吸收剂之中，在下游的吸收剂接受容器中出现较高的pH值。优选地，可以在下游的吸收剂接受容器中将pH值首先主动调整到比第一循环回路中或者吸收器液池中更高的值。下游吸收剂接受容器中或者第二循环回路中的较高的pH值导致可以明显更有效地进行SO2吸收。尤其在烟气精净化区域中可以看出第二循环回路中吸收剂的升高的pH值的积极影响，因此从第二吸收剂接受容器对上部雾化层进行施加。
本发明的另一有利之处在于省略为吸收器中的洗涤悬浮液或者吸收剂安装收集设备，使得烟气可以无阻碍地流过吸收器。由此降低压力损失，并且可以使得烟气在横断面上均匀分布。这同样导致提高的总体净化。
在根据本发明的方法的情况下，将烟气在第一区域中和在随后的第二区域中用吸收剂喷淋。根据本发明，在这种情况下，在第一区域中雾化的吸收剂的pH值低于在第二区域中雾化的吸收剂的pH值。将在第一区域中和在第二区域中雾化的吸收剂联合接收或者收集，并且联合进入吸收器液池。与现有技术中所描述的双回路法相反，在第二循环回路中雾化的吸收剂或者通过第二喷雾装置雾化的吸收剂根据本发明并不与在第一循环回路中雾化的吸收剂分开地或者并不与通过第一喷雾装置雾化的吸收剂分开地接收和排出。这意味着根据本发明，在第一区域中和在第二区域中雾化的吸收剂一起进入吸收器液池并且混合。
有利地和优选的是，为这两个吸收剂接受容器、吸收器液池和下游的吸收剂接受容器配备搅拌器。
通过将吸收器液池划分为两个串联连接的搅拌容器，可以在维持液池功效不变的情况下明显减小总体积，使得这两个液池的体积合计小于常规单回路洗涤器的体积。尽管减小了液池体积，但仍可以保持重要工艺物质(石灰石，石膏)的有效停留时间，甚至可以针对性地彼此独立地对其进行控制。
通过第二吸收剂接受容器的放大能够节省发电厂的应急排空容器，由此产生更多成本优势。应急排空容器基本上保持不使用状态，并且在修正情况下接受吸收器内容物，以便能够随后在装置启动时重新使用吸收剂。在使用本发明的方法的情况下(其中使用两个吸收剂接受容器，吸收器液池和下游的吸收剂接受容器)，则应急排空容器并非必需，因为可以通过两个液池之间的阀门使得第二液池保持填满。如有需要，可以处置过量的液体。
此外也可以在现有装置上加装上文所述的具有两个吸收剂接受容器的烟气脱硫装置技术(REA)。如果现有装置的吸收器液池尺寸太小并且 应加装另外的雾化层，则可以通过安装第二吸收剂接受容器另外提高装置的总体分离功效。
附图说明
图1是示出用于处理烟气流的设备的图。
具体实施方式
图1示出了用于处理烟气流的设备。在所述图中示出的烟气洗涤器具有容器1，在其根部形成吸收器液池4。容器1在吸收器液池4上方设有用于待处理的气体的入口6。为了形成第一洗涤阶段，与洗涤器液池4的表面相隔一定距离设置在附图中示意性绘出的第一喷雾装置2。通过一个或多个泵9使来自吸收器液池4的吸收剂循环供料。
将第二喷雾装置3布置在第一喷雾装置2上方。喷雾装置2，3可以具有一个或者多个雾化层，其中在附图中描绘了用于第一喷雾装置2的两个雾化层和用于第二喷雾装置3的两个雾化层。为第二喷雾装置3供给吸收剂，将所述吸收剂通过第二吸收剂接受容器5、一个或者多个泵10、第二喷雾装置3、吸收器液池4和连接管线18向第二吸收剂接受容器5形成循环。在第二喷雾装置3上方布置液滴分离器19，所述液滴分离器将气体夹带的液体分离并且重新供给至工艺，即，经分离的液体进入吸收器液池4。相应地将所述气体除湿。
在附图中所示出的实施方式中，在进行脱硫时通过供料装置11，12将新鲜的含碱吸收剂悬浮液供给至吸收器液池4以及第二吸收剂接受容器5。吸收器液池4以及第二吸收剂接受容器5配备一个或者多个搅拌器7，8。
为了产生石膏，通过供料装置15，16另外将氧化空气供给至吸收器液池4和第二吸收剂接受容器5。在13或14处从吸收器液池4和第二吸收剂接受容器5取出含石膏的悬浮液。在容器2的上端通过气体排出接头17取出经处理的气体。
附图标记列表
1 容器
2 第一喷雾装置
3 第二喷雾装置
4 吸收器液池
5 吸收剂接受容器
6 烟气的入口
7 (吸收器液池的)搅拌器
8 (吸收剂接受容器的)搅拌器
9 泵(第1循环回路)
10 泵(第2循环回路)
11 供给含钙的吸收剂(至吸收器液池)
12 供给含钙的吸收剂(至吸收剂接受容器)
13 石膏排出口(从吸收器液池)
14 石膏排出口(从吸收剂接受容器)
15 供给氧化空气(至吸收器液池)
16 供给氧化空气(至吸收剂接受容器)
17 气体排出接头
18 吸收器液池与吸收剂接受容器之间的连接管线
19 液滴分离器

Claims (15)

1.使用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流而降低烟气中SOx含量的方法，其中所述烟气首先流过烟气洗涤器的第一区域，然后流过烟气洗涤器的第二区域，其中将烟气在第一区域中并且在随后的第二区域中用吸收剂喷淋，其特征在于，在第一区域中雾化的吸收剂的pH值低于在第二区域中雾化的吸收剂的pH值，并且联合接收在第一区域中和在第二区域中雾化的吸收剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一区域中雾化的吸收剂的pH值为4.5～5.9，并且在第二区域中雾化的吸收剂的pH值为5.0～6.8。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第一循环回路中将烟气洗涤器中的烟气在烟气流的第一区域中用吸收剂喷淋，吸收剂进入吸收器液池中，并将吸收剂的第一支流从吸收器液池直接送入烟气洗涤器的第一区域中用于再次雾化，其特征在于，所述方法包括第二吸收剂循环回路，其中将吸收剂的第二支流从吸收器液池送入位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中，然后在烟气流的第二区域中雾化，和使吸收剂与在第一区域中雾化的吸收剂一起返回吸收器液池中.
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，烟气洗涤器具有用于雾化吸收剂的喷雾装置，和用于接受吸收剂的吸收器液池，其中烟气自下而上流过烟气洗涤器并且用从第一喷雾装置和从第二喷雾装置喷射的吸收剂喷淋，吸收剂进入吸收器液池中并且将吸收剂的第一支流直接从吸收器液池送入烟气洗涤器中用于雾化，
其中，将吸收剂的第二支流从吸收器液池送入位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中，然后在烟气洗涤器中借助第二喷雾装置雾化，并且重新进入吸收器液池中，
其中，第二喷雾装置位于第一喷雾装置上方，并且以烟气流为参考位于第一喷雾装置的下游。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在第一喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值低于在第二喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在第一喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值为4.5～5.9，且在第二喷雾装置中雾化的吸收剂的pH值为5.0～6.8.
7.根据权利要求3～6中任一项所述的方法，其特征在于，吸收器液池中的吸收剂的pH值低于下游的第二吸收剂接受容器中的吸收剂的pH值。
8.根据权利要求3～7中任一项所述的方法，其特征在于，吸收器液池中的吸收剂的pH值为4.5～5.9，且第二吸收剂接受容器中的吸收剂的pH值为5.0～6.8。
9.根据权利要求3～8中任一项所述的方法，其特征在于，将用于氧化的空气或氧气送入吸收器液池中和位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中。
10.根据权利要求3～9中任一项所述的方法，其特征在于，将基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂连续地或不连续地送入吸收器液池中。
11.根据权利要求3～9中任一项所述的方法，其特征在于，将基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂连续地或不连续地送入吸收器液池中和位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中。
12.根据权利要求3～8中任一项所述的方法，其特征在于，将基于包含钙化合物的悬浮液的新鲜吸收剂以及用于氧化的空气或氧气连续地或不连续地送入吸收器液池中和位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器中。
13.用基于包含钙化合物的悬浮液的吸收剂处理烟气流的设备，其中所述设备具有容器，布置于所述容器中的用于雾化吸收剂的第一和第二喷雾装置，其中所述第二喷雾装置位于所述第一喷雾装置上方，所述设备还具有吸收器液池和用于接受吸收剂的位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器，其中在吸收器液池上方和第一喷雾装置下方设置用于烟气流的气体入口，
其特征在于，设置两个吸收剂循环回路，其中在第一吸收剂循环回路中将吸收剂的第一支流直接从吸收器液池送至第一喷雾装置用于雾化，和将吸收剂的第二支流从吸收器液池送至位于吸收器液池下游的第二吸收剂接受容器，并且从那里送至第二喷雾装置，其中将在第一和第二喷雾装置中雾化的吸收剂流送回吸收器液池中.
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，用于接受吸收剂的位于吸收器液池下游第二吸收剂接受容器为与吸收器液池分开的容器，所述容器与所述吸收器液池流体连接，和其中所述吸收器液池和第二容器优选各自配有氧化空气入口和新鲜吸收剂的入口.
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，在第二喷雾装置上方设置液滴分离器。
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