CN102302897A - 过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置及方法，属于环保除尘脱硫技术领域。包括静电除尘器、烟道、布袋除尘器，所述静电除尘器与烟道的一端相连，布袋除尘器与烟道的另一端相连，还设置有喷水雾化系统、飞灰再循环系统，所述的喷水雾化系统开口于烟道的近静电除尘器端，所述喷水雾化系统向烟道中喷出水雾，所述飞灰再循环系统开口于烟道的远静电除尘器端并与布袋除尘器相连，所述飞灰再循环系统向烟道中喷出CaO与飞灰的混合物。所述飞灰为布袋除尘器灰斗灰。
Description
技术领域
本发明涉及一种过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置及方法，属于环保除尘脱硫技术领域。
背景技术
现有中国绝大部分的电力能源的供应来自于燃煤电厂，而且在今后相当长的一段时期内，燃煤发电仍是我国主要的电力供应方式。而燃煤排放的SO2占各类污染源（燃料燃烧源、工业废气源、流动源）总排放量的87%（占燃料燃烧排放量的93%）。随着我国二氧化硫排放量的增加，其远远高于环境承载能力，导致由SO2引起的酸雨污染严重，酸雨面积占国土面积的30%，成为继欧洲、北美之后的酸雨重污染区。国家环保局在不断严格规范燃煤电厂各种污染物排放的要求，而采用脱硫技术是一种控制SO2排放的有效方法。
目前处理燃煤电厂二氧化硫排放的主要技术为干法脱硫技术和湿法脱硫技术，而对于使用寿命相对较短的现役锅炉来说，需要较大资金投入的湿法烟气脱硫技术是不适合的，且有些电厂安装FGD存在空间限制，同时有些机组只能在调峰时运行，因此，考虑到设备投入，占地面积，运行和操作成本，干法脱硫技术吸收剂喷射脱硫流程简单，用较低的投资可以达到中等脱硫效果。新一代烟气干法脱硫工艺克服了传统半干法烟气脱硫技术使用制浆或喷水而带来的弊端，具有运行简单可靠、设备紧凑、负荷可调等特点，其主要反应为：
CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(s) (1)
Ca(OH)2(s)+ SO2 (g)→CaSO3(s)+H2O(l) (2)
但新一代烟气干法脱硫工艺仍存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点，从而影响环境，造成污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、脱硫效率高、设备造价低、与既有设备兼容性好的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种工艺设计合理、脱硫效率高、钙硫比低、副产物可商品化、环境影响小的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置，包括静电除尘器、烟道、布袋除尘器，所述静电除尘器与烟道的一端相连，，布袋除尘器与烟道的另一端相连，其结构特点是：还设置有喷水雾化系统、飞灰再循环系统，所述的喷水雾化系统开口于烟道的近静电除尘器端，所述喷水雾化系统向烟道中喷出水雾，所述飞灰再循环系统开口于烟道的远静电除尘器端并与布袋除尘器相连，所述飞灰再循环系统向烟道中喷出CaO与飞灰的混合物。所述飞灰为布袋除尘器灰斗灰。
作为优选，本发明所述的喷水雾化系统由雾化喷嘴、压力水泵、水箱组成，雾化喷嘴和水箱之间由管道相连，所述的管道上设置有压力水泵，所述雾化喷嘴开口于烟道。
作为优选，本发明所述的飞灰再循环系统由布袋除尘器、粉仓、灰粉混合罐、循环灰泵、循环灰喷嘴组成，所述布袋除尘器与烟道的另一端相连，所述粉仓与布袋除尘器相连，所述灰粉混合罐同时与粉仓和循环灰泵相连，所述循环灰泵与循环灰喷嘴相连，所述循环灰喷嘴开口于烟道。
作为优选，本发明所述的雾化喷嘴由喷嘴体、连接管、入口板组成，所述入口板上设置有偶数切向入口，所述喷嘴体和入口板共同围成旋转室，所述旋转室的下端设置有喷嘴孔，在喷嘴体的末端设置有雨喷嘴孔相连的扩散出口。水由偶数切向入口进入旋转室内做旋转运动，后经喷嘴孔旋流由扩散出口喷出。
作为优选，本发明所述的偶数切向入口为双切向入口、四切向入口或六切向入口。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还是过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘的方法，其步骤为：
a、来自锅炉的烟气先经过静电除尘器进行除尘；
b、除尘后的烟气在烟道中，经过喷水雾化系统，喷水雾化系统喷出大量的水雾让烟气形成过饱和状态，在经过充分混合和一段反应时间后，水雾与烟气混合均匀，并与烟气中的SO2充分反应生成H2SO3，形成雾化烟气；
c、雾化烟气经过飞灰再循环系统，飞灰再循环系统喷出过量的CaO或者混有过量的CaO的循环灰，循环灰由布袋除尘器灰斗灰与CaO混合而成，过量的CaO与H2SO3反应生成CaSO3，过量的CaO还将其中的液态水完全干燥生成Ca(OH)2，形成脱硫烟气；
d、脱硫烟气进入布袋除尘器除尘后进入烟囱直接排出。
作为优选，本发明所述的步骤c中，在锅炉负荷30%～100%为条件下循环灰的循环倍率为40~150倍，其中的CaO与烟气中的H2SO3反应生成CaSO3，而Ca/S取1.05-1.2。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：本发明装置和方法的应用，能够明显提高干法脱硫工艺的脱硫效率；既有设备能够得到很好的利用，只需对烟道进行少量改进，大大简化了火力发电厂尾气处理工艺，节省了投资费用和运行费用。添加火电厂常用生石灰，大大方便了很多电厂的改造工程，值得推广；对粉尘颗粒具有较好的脱除效果。对SO3具有较好的脱除效果。可以达到较高的脱硫效率，且钙硫比较新一代烟气干法脱硫技术更低。由于本技术只需在原有烟气设备的基础上增加喷水雾化系统和飞灰再循环系统，因此改造费用低，污染物去除效果好，值得大力推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明雾化喷嘴的结构示意图。
图3为本发明雾化喷嘴的剖面结构示意图。
图4为本发明雾化喷嘴的另一剖面结构示意图。
图5为本发明雾化喷嘴的又一剖面结构示意图。
标号说明：静电除尘器1、循环灰喷嘴2、雾化喷嘴3、压力水泵4、水箱5、布袋除尘器6、粉仓7、灰粉混合罐8、循环灰泵9、烟道10、喷水雾化系统11、飞灰再循环系统12、偶数切向入口13、旋转室14、喷嘴孔15、扩散出口16、喷嘴体17、连接管18、入口板19。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：如图1至5所示，本实施例的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置及方法由静电除尘器1、烟道10、喷水雾化系统11、飞灰再循环系统12组成。
过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置的喷水雾化系统11包括雾化喷嘴3、压力水泵4、水箱5，水箱5中的水经压力水泵4输送到雾化喷嘴3后，经雾化喷嘴3雾化喷射到烟道内与烟气混合，使烟气处于饱和状态。
过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置的飞灰再循环系统12包括粉仓7、灰粉混合罐8、循环灰泵9、循环灰喷嘴2。
布袋除尘器6收集烟气中的飞灰，部分飞灰与粉仓7中的CaO在灰粉混合罐8中混合后经循环灰喷嘴2喷入烟道中与烟气混合反应。
烟气通过静电除尘器1，在烟道10中先与喷水雾化系统11喷出的水雾混合形成饱和状态，后与飞灰再循环系统12喷出的循环灰混合反应，后经布袋除尘器6除尘后进入烟囱直接排出。
如图2所示，雾化喷嘴3包括偶数切向入口13、旋转室14、喷嘴孔15、扩散出口16，水由偶数切向入口13进入旋转室14内做旋转运动，后经喷嘴孔15旋流由扩散出口16喷出。
偶数切向入口13包括双切向入口，四切向入口，六切向入口。
新型过饱和水喷射生石灰粉脱硫方法是：来自锅炉的烟气先经过静电除尘器1进行除尘后，在烟道10中进入喷水雾化系统11，喷水雾化系统11通过雾化喷嘴3喷入大量的水雾让烟气形成过饱和状态，在经过充分混合和一段反应时间后，水雾与烟气混合均匀，并与烟气中的SO2充分反应生成H2SO3后进入飞灰再循环系统12，飞灰再循环系统12通过灰粉喷嘴2喷入过量的CaO或者混有CaO的循环灰，在锅炉负荷30%～100%为条件下循环灰的循环倍率为40～150倍，其中的CaO与烟气中的H2SO3反应生成CaSO3，而Ca/S取1.05-1.2，过量的CaO会将其中的液态水完全干燥生成Ca(OH)2，后净烟气经布袋除尘器6除尘后进入烟囱直接排出。其中喷水雾化是通过压力泵将水箱中的水通过雾化喷嘴喷射与烟气混合，而循环灰是由布袋除尘器收集的飞灰与新鲜的CaO混合后循环喷人的。
新型过饱和水喷射生石灰粉脱硫方法选择先喷水增湿使烟气处于过饱和状态，SO2生成H2SO3，后喷入CaO或者混合灰的CaO与H2SO3发生反应，其脱硫过程的主要反应：
SO2(g)+H2O(l)→H2SO3(l) (3)
H2SO3(l)+CaO(s)→CaSO3(s)+H2O(l) (4)
其中反应（3）为汽液反应，反应速度快，反应（4）为液固反应，反应速度也较快，因此该工艺能够显著提高脱硫效率。
该工艺对SO3的控制也具有较高效果，因为SO3极易溶解于过饱和的水蒸气中形成H2SO4，生成的H2SO4会快速的与CaO生成CaSO4，从而将SO3从烟气中脱除。由于烟气先经过静电除尘器1除尘后，再经过布袋除尘器6除尘，进而可以达到了较高的除尘效果。
新型过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置及方法能够达到较高的脱硫效率，在脱硫的同时能够脱除烟气中的SO3量，且能够达到较高的除尘效果。另外，只需对烟道进行少量改进，简化了火力发电厂尾气处理工艺，节省了投资费用和运行费用，方便了很多电厂的改造工程，值得推广。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置，包括静电除尘器、烟道、布袋除尘器，所述静电除尘器与烟道的一端相连，，布袋除尘器与烟道的另一端相连，其特征是：还设置有喷水雾化系统、飞灰再循环系统，所述的喷水雾化系统开口于烟道的近静电除尘器端，所述喷水雾化系统向烟道中喷出水雾，所述飞灰再循环系统开口于烟道的远静电除尘器端并与布袋除尘器相连，所述飞灰再循环系统向烟道中喷出CaO与飞灰的混合物。
2.根据权利要求1所述的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置，其特征是：所述的喷水雾化系统由雾化喷嘴、压力水泵、水箱组成，雾化喷嘴和水箱之间由管道相连，所述的管道上设置有压力水泵，所述雾化喷嘴开口于烟道。
3.根据权利要求1所述的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置，其特征是：所述的飞灰再循环系统由布袋除尘器、粉仓、灰粉混合罐、循环灰泵、循环灰喷嘴组成，所述布袋除尘器与烟道的另一端相连，所述粉仓与布袋除尘器相连，所述灰粉混合罐同时与粉仓和循环灰泵相连，所述循环灰泵与循环灰喷嘴相连，所述循环灰喷嘴开口于烟道。
4.根据权利要求2所述的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置，其特征是：所述的雾化喷嘴由喷嘴体、连接管、入口板组成，所述入口板上设置有偶数切向入口，所述喷嘴体和入口板共同围成旋转室，所述旋转室的下端设置有喷嘴孔，在喷嘴体的末端设置有雨喷嘴孔相连的扩散出口。
5.根据权利要求4所述的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘装置，其特征是：所述的偶数切向入口为双切向入口、四切向入口或六切向入口。
6.一种利用权利要求1至5所述的除尘装置的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘的方法，其步骤为：
a、来自锅炉的烟气先经过静电除尘器进行除尘；
b、除尘后的烟气在烟道中，经过喷水雾化系统，喷水雾化系统喷出大量的水雾让烟气形成过饱和状态，在经过充分混合和一段反应时间后，水雾与烟气混合均匀，并与烟气中的SO2充分反应生成H2SO3，形成雾化烟气；
c、雾化烟气经过飞灰再循环系统，飞灰再循环系统喷出过量的CaO或者混有过量的CaO的循环灰，循环灰由布袋除尘器灰斗灰与CaO混合而成，过量的CaO与H2SO3反应生成CaSO3，过量的CaO还将其中的液态水完全干燥生成Ca(OH)2，形成脱硫烟气；
d、脱硫烟气进入布袋除尘器除尘后进入烟囱直接排出。
7.根据权利要求6所述的过饱和水喷射生石灰粉脱硫除尘的方法，其特征是：所述的步骤c中，在锅炉负荷30%～100%为条件下循环灰的循环倍率为40~150倍，其中的CaO与烟气中的H2SO3反应生成CaSO3，而Ca/S取1.05-1.2。
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