CN101837232A

CN101837232A - 一种微波脱硫设备

Info

Publication number: CN101837232A
Application number: CN201010116091A
Authority: CN
Inventors: 赵敏; 王双喜; 欧阳雪琼; 张剑; 鞠红艳; 黄国权
Original assignee: GUANGDONG KEXINDA TECHNOLOGY Co Ltd; Foshan Huanan Precision Manufacture Technology Research & Development Institute
Current assignee: GUANGDONG KEXINDA TECHNOLOGY Co Ltd; Foshan Huanan Precision Manufacture Technology Research & Development Institute
Priority date: 2010-02-13
Filing date: 2010-02-13
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明涉及一种微波脱硫设备，该设备包括烟气输入装置、微波发生器、活性炭可循环运动的微波谐振腔、旋转驱动装置、微波抑制器以及烟气输出装置六部分。本发明中，烟气先由烟气输入装置进入活性炭可循环的微波谐振腔，在微波电磁场的连续激励下，烟气中的二氧化硫与微波谐振腔体内循环运动的活性炭发生反应，还原为单质硫，从而降低烟气中二氧化硫的浓度，处理后的烟气在烟气输出装置的内置硫回收装置处回收硫单质后排出。本发明具有脱硫效率高、运行费用低、工艺简单等优点。

Description

一种微波脱硫设备

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别是工业烟气处理技术领域，主要涉及一种在微波催化诱导下，采用活性炭可循环运动的方式脱除烟气中的二氧化硫等有害气体的装置。

技术背景

目前，工业生产使用的燃料主要有煤、重油、轻柴油、天然气等，其中的有机硫化物和可燃硫化物在燃烧过程中会产生大量含SO₂的烟气。在陶瓷工业原料中含有较多的含硫物质，如FeS₂、Fe₂(SO₄)₃、CaSO₄、Na₂SO₄等，在陶瓷坯体烧成过程，经过一系列氧化还原反应，也会生成SO₂气体，并随高温烟气由烟道、烟囱排放到大气。在其他工业生产中，如水泥、火力发电用也会产生大量SO₂烟气。含SO₂烟气不仅严重污染环境，破坏生态，而且直接影响产品质量，腐蚀生产设备。在烟道处加装脱硫设备，对尾部烟气进行脱硫处理，净化烟气，降低烟气中的SO₂排放量，是目前控制SO₂最有效和应用最广的一项技术。

烟气脱硫技术按脱硫剂的形态分为湿法、半干法和干法。目前，以煤为燃料的工业多数采用湿法脱硫，这种方法主要是依靠碱性溶液与SO₂接触使其转化为硫酸盐或亚硫酸盐，从而将SO₂从烟气中脱除。中国实用新型专利200320103692.X号给出的《气旋雾化脱硫除尘器》，在脱硫除尘器内设置冲击导流叶片组和发射叶片组，反射叶片组上方为气旋雾化脱硫室，中部烟气进口处为进气室，底部为沉降室。在脱硫除尘器进气室上方设置碱液均流分配槽，底部沉降室内设置刮板除灰机。湿法脱硫技术成熟稳定可靠，且脱硫效率高(90％～98％)。但是，在长期的运行实践过程中，湿法脱硫技术也显示出设备庞大、工艺复杂、耗资巨大，运行费用高的缺点，使得湿法脱硫在经济性和运行维护方面存在较大的应用局限性。干法和半干法的脱硫产物为干粉状，处理容易、工艺简单、投资也较低。中国专利98101530.1公开了一种半干式烟气脱硫设备，将含硫烟气引入喷雾干燥期内，将氨水以雾化方式引入喷雾干燥器中，使氨水与烟气接触并反应生成硫胺。这种半干法脱硫装置，在脱硫塔较高时，两者有效交换率低，脱硫效果不理想。中国专利01223206.8公开的干式脱硫塔，其结构是在脱硫塔内置有若干盛装干式脱硫剂的吊筐。这种脱硫装置因两者接触更低，脱硫效果更不理想。

近年来，利用电子束辐照脱除二氧化硫的技术日臻完善，国外已经有比较成熟的应用，国内也在开发相关技术。该技术对二氧化硫和氮氧化物的脱除有较好的效果，尤其是对氮氧化物的脱除，工业条件下脱除率可达80％以上。但该工艺设备费用昂贵，一般的中小型企业难以负担。

微波加热具有高效迅速、节能省电、加热均匀以及清洁安全等特点，采用微波辐照技术脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物已经成为研究人员关注的重点。微波辐照活性炭烟气脱硫技术不但可以消除SO₂的污染，而且还可以回收硫资源，同电子束辐照法相比，有运行费用低，能量利用率高，***运行稳定等优点。该技术可将SO₂污染控制和硫资源回收利用相结合，从而实现环境、社会和经济效益的统一，是适合我国国情的一种烟气脱硫技术，在烟气脱硫领域具有较大的潜力。

中国专利申请申请号为200810089586.8的发明专利申请即公开了一种微波脱硫脱氮的方法及其专用设备，它是让含硫、氮化合物通过该专用设备的活性碳滤芯，在壳体侧面微波发生器产生的微波辐射作用下，提高有机分子中硫、氮、碳原子的活性，也给该化合物提高了温度，在高温和强磁场作用下，活性很高的碳原子可以顺利的将有机硫、氮化合物中的硫、氮原子置换，硫变成游离的硫磺，氮原子变成氮气，从油品中分离出来。然而，上述设备中，由于活性碳滤芯为固定式的，影响了微波的穿透力(活性碳吸收微波，微波只能与活性碳滤芯表层部分发生激励)，不利于发挥全部活性碳的作用，脱硫效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效安全、操作简单的活性炭可循环运动的微波脱硫装置，以克服其他方法容易造成反应器腐蚀、能源利用不充分或者设备昂贵、运行费用高等缺陷，实现高效快速脱除工业烟气中的二氧化硫。

本发明的一种微波脱硫设备，包括烟气输入装置、微波发生器、微波谐振腔、微波抑制器以及烟气输出装置，微波谐振腔外连接有旋转驱动装置，微波谐振腔内置活性炭，其特征在于：所述活性炭在微波谐振腔内为活动状态，且活性炭一直处于微波场内。

作为上述方案的进一步说明，所述微波谐振腔内置转筒，该转筒与微波谐振腔外的旋转驱动装置相连，活性炭于转筒内循环运动，且活性炭一直处于微波场内。

所述转筒内设有肋板，活性炭为颗粒状，转筒在旋转驱动装置的驱动下实现转动，带动活性炭粒子运动，并在筒内形成瀑布式循环运动。

所述的转筒水平内置于微波谐振腔体内，由微波可全部或部分透过的材料组成。

所述转筒由石英玻璃片、不锈钢骨架和肋板组成，石英玻璃片作为微波透过窗，不锈钢材料作为旋转支撑架，不锈钢肋板带动活性炭运动。

所述转筒内肋板连接在不锈钢骨架上，通过调整肋板之间的角度可以改变微波的传播方向，使微波场更均匀。

所述转筒内的肋板具有多孔或齿型结构，一方面保证转筒以一定速度旋转时肋板带动转筒内的活性炭粒子运动并最终在筒内形成瀑布式循环散落，另一方面要保证微波能够透过肋板。

所述转筒优选可拆卸结构，以利于筒内的活性炭颗粒材料的定期补充。

所述烟气输出装置包括有单质硫回收冷凝设备。

本发明采用以上技术方案具有以下优点：

1.以活性炭作为脱硫的还原剂以及微波吸收剂，通过精确控制转筒的转速，使微波发生器产生的微波与谐振腔内的高温活性炭充分接触，提高活性炭的利用率，从而进一步提高活性炭对SO₂的处理能力，使SO₂还原成单质S，脱硫率高，具有高效快速的脱硫效果。

2.转筒内的肋板设计可以改变微波的传播方向从而使未被活性炭吸收的微波能继续与活性炭粒子进行二次作用，有效地提高微波的使用率，达到节能的效果。

3.与现有技术相比，本发明的活性炭在微波与谐振腔内循环运动，与固定式的活性炭相比，微波与活性炭作用区间，烟气与活性炭粒子的接触面积及综合处理效果均具有显著的差别，成本也更低。

附图说明

图1为本发明微波脱硫设备的结构示意图；

图2为本发明转筒的结构示意图；

图3为转筒截面示意图。

附图标记说明：1、烟气输入装置；2、微波发生器；3、微波谐振腔；4、旋转驱动装置；5、微波抑制器；6、烟气输出装置；7、转筒；8、微波透过窗；9、肋板；10、支架。

具体实施例

如图1～图3所示，本发明一种微波脱硫设备，包括活性炭可循环运动的微波谐振腔3、谐振腔外部的微波抑制器5、微波发生器2、旋转驱动装置4、烟气输入装置1和烟气输出装置6六部分，烟气输出装置包括有单质硫回收冷凝设备。微波谐振腔内置活性炭，微波谐振腔内的转筒与微波谐振腔外面的旋转驱动装置相连，并在旋转驱动装置的驱动下实现转动，转筒优选可拆卸结构，以利于筒内的活性炭颗粒材料的定期补充。本实施例中，转筒水平内置于微波谐振腔体内，是由微波可全部或部分透过的材料制成；在结构上由石英玻璃片、不锈钢骨架和肋板9组成，石英玻璃片作为微波透过窗，不锈钢材料作为旋转支撑架，不锈钢肋板带动活性炭运动。转筒内肋板连接在不锈钢骨架上，通过调整肋板之间的角度可以改变微波的传播方向，使微波场更均匀。转筒内的肋板具有多孔或齿型结构，一方面保证转筒以一定速度旋转时肋板带动转筒内的活性炭粒子运动并最终在筒内形成瀑布式循环散落，另一方面要保证微波能够透过肋板，不锈钢肋板等间距设置在转筒内腔，所述每一处不锈钢肋板设置为V字形，且开口朝向转筒中轴心，当然也可以二片以上，其开口均朝向转筒中心轴；实际上，设置为具有一定倾角的一片也可以实现。

烟气主要组分为SO₂、CO₂、NO_x和水蒸气，首先烟气通过烟气输入装置1，进入活性炭可循环运动的微波谐振腔3中的旋转筒7；在旋转驱动装置4的带动下，旋转筒7以一定的速度旋转；处于筒底的活性炭在肋板9的带动下转至旋转筒7的上部，并倾倒下来，产生活性炭“瀑布”，通过旋转筒7的不断旋转，形成活性炭的循环式运动；微波谐振腔3中的微波透过石英玻璃窗口8进入旋转筒7，并对筒内的活性炭加热激励；烟气与腔体内的活性炭在微波发生器2产生的微波场激励下进行反应，使部分SO₂转化为单质S，部分NO_x转化为N₂，旋转筒内反应后的烟气将引入烟气输出装置6，其中单质硫被内置的硫回收装置回收，剩余烟气直接或经过余热利用后排到空气中；微波抑制器5在保证尾气由烟气输入装置1进入微波谐振腔3和排入烟气输出装置6的同时，抑制微波的泄露，以保障在线工作时的安全。在微波发生器功率9kw，内置活性炭颗粒12Kg；转筒转速为10r/min的情况下，不同流速和温度条件下，本发明的微波脱硫效果如表1所示。

表1微波脱硫效果

当然，上述实例仅是本发明的实施之一，本发明并不局限于上述具体实施例，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，例如，将活性炭改为其他还原剂、改变转筒结构，多组设备组合等，在不脱离本发明的精神下，都在本发明所要求保护范围。

Claims

1.一种微波脱硫设备，包括烟气输入装置、微波发生器、微波谐振腔、微波抑制器以及烟气输出装置，微波谐振腔外连接有旋转驱动装置，微波谐振腔内置活性炭颗粒，其特征在于：所述活性炭颗粒在微波谐振腔内为活动状态，且活性炭一直处于微波场内。

2.根据权利要求1所述的一种微波脱硫设备，其特征在于：所述微波谐振腔内置转筒，该转筒与微波谐振腔外的旋转驱动装置相连，活性炭颗粒于转筒内循环运动。

3.根据权利要求2所述的一种微波脱硫设备，其特征在于：所述转筒内设有肋板，转筒在旋转驱动装置的驱动下实现转动，带动活性炭颗粒运动，并在筒内形成瀑布式循环运动。

4.根据权利要求1或2所述的一种微波脱硫设备，其特征在于：所述微波谐振腔内的转筒全部或部分由可透过微波的材料制备而成。

5.根据权利要求4所述的一种微波脱硫设备，其特征在于：所述转筒由石英玻璃片、不锈钢骨架和不锈钢肋板组成，若干不锈钢肋板间距设置在转筒内腔。

6.根据权利要求5所述的一种微波脱硫设备，其特征在于：所述不锈钢肋板等间距设置在转筒内腔，且每一处不锈钢肋板为二片或二片以上，二者间设置为V字形开口。

7.根据权利要求5所述的一种微波脱硫设备，其特征在于：所述不锈钢肋板具有多孔或齿型结构。