CN102728181B - 一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置及方法。该装置一包括烟气旁路、吸附剂输送部分、流化床（6）及粉末均散器（12）和除尘器（13）；其中，烟气旁路部分包括旋风分离器（3）、调节阀（4）、风机（5）以及相应的管路；吸附剂输送部分包括螺旋给料机（10）和料仓（11）；流化床（6）包括吸附剂粉末流化喷射的主体部分。本发明提供的方法包括如下步骤：风机（5）从空气预热器（1）和除尘器（13）之间的锅炉烟道（2）上游抽取烟气，经旋风分离器（3）除去飞灰后，送入流化床（6）的风室（8）。本发明解决了烟气喷射脱汞过程中粉末状吸附剂的喷射不均匀的问题，同时增加了吸附剂与烟气中汞的反应程度。

Description

一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置及方法
技术领域
本发明涉及一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，适用于燃煤电站、垃圾焚烧电站尾部烟道喷射活性炭等粉末状吸附剂脱除汞等污染物，属于燃煤大气污染物控制领域。
背景技术
汞是一种能在全球范围内循环，在生物体内和食物链中永久累积的有毒物质，会造成人的神经性中毒和深度组织病变，甲基汞还会对染色体造成伤害，从而对遗传基因产生影响。
作为目前最大的人为汞排放污染源，燃煤电站的汞排放控制刻不容缓。活性炭喷射脱汞技术是一项行之有效的汞污染控制技术，美国已进行了活性炭喷射脱汞的商业示范，但作为商业机密几乎没有在公开文献中发表过，而我国仍处于起步阶段，尚未进行燃煤电站汞污染控制的商业示范。国内现有工业化粉末状活性炭喷射脱除技术还存在活性炭粉末分散不均匀，活性炭停留时间过短，由此导致活性炭吸附性能不能充分发挥等问题，这无疑将增大活性炭的消耗量，增加运行成本。
发明内容
技术问题：本发明针对现有技术中存在的活性炭粉末分散不均匀、活性炭停留时间短的不足，提供一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，该装置运用了流态化技术及流化床的夹带特性，利用烟道烟气作为流化风流化吸附剂粉末，增加了吸附剂粉末在烟气中的分散均匀性及停留时间。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，装置包括烟气旁路、吸附剂输送部分、流化床及粉末均散器和除尘器；
其中，烟气旁路部分包括旋风分离器、调节阀、风机以及相应的管路；吸附剂输送部分包括螺旋给料机和料仓；流化床包括吸附剂粉末流化喷射的主体部分；
流化床右侧与风机相连，风机通过调节阀与旋风分离器相连；旋风分离器通过流化风烟气抽取口与锅炉烟道相通；在靠近流化风烟气抽取口的锅炉烟道的一端设有空气预热器，在锅炉烟道的另一端设有除尘器；
流化床左侧与螺旋给料机相连，料仓与螺旋给料机相连；
流化床上部与粉末均散器相连，粉末均散器的分散管部分直接***锅炉烟道；
流化床下部与风室相通，风室与流化床之间设置布风板。
优选的，所述的吸附剂包括活性炭、生物质焦、粉煤灰等其中的一种或几种。
优选的，流化床的床料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物，石英砂粒径为0.5-1mm，吸附剂粉末粒径小于300微米。
优选的，粉末均散器包括依次串接的流量控制阀、母管、联箱以及分散管；分散管为四周开孔的钢管。
优选的，除尘器为布袋除尘器。
本发明还提供了一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞方法，该方法包括如下步骤：风机从空气预热器和除尘器之间的锅炉烟道上游抽取烟气，经旋风分离器除去飞灰后，送入流化床的风室，经布风板均流后，流化床内的物料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物；石英砂在流化床下部密相区流化，此过程中，密相区的活性炭粉末与流化风接触，优先吸附其中的气态汞；活性炭粉末在流化床上部继续流化，高于沉降分离高度后，气固比例恒定，粉末在气流中分散均匀，后被流化风夹带带出流化床；从流化床上部流出的混合均匀的气固混合物，经由粉末均散器进入锅炉烟道内，与锅炉烟道内烟气充分混合，吸附烟气中的汞；进入到锅炉烟道气内的活性炭粉末与烟气形成气固两相流，最终被除尘器连同烟气中的飞灰一起被捕获除下，完成活性炭粉末对烟气中汞的吸附过程。
有益效果：本装置运用流态化技术及流化床的夹带特性，利用烟道烟气作为流化风流化喷射活性炭粉末，在粉末均散器的作用下由分散管在烟道内均匀分布并与烟道中烟气充分混合，与现有技术相比，增加了活性炭粉末的分散均匀性及其在烟气中的停留时间，提高了活性炭粉末与烟气的接触面积及接触时间，提高了活性炭粉末吸附汞的使用性能，从而降低活性炭的使用量，提高经济性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
1空气预热器，2锅炉烟道，3旋风分离器，4调节阀，5引风机，6流化床，7出渣管，8风室，9布风板，10螺旋给料机，11料仓，12粉末均散器，A流化风烟气抽取口，B风室入口，C烟气-活性炭粉末烟道喷射口；
图2为粉末均散器结构示意图；
图中12-1流量控制阀，12-2母管，12-3联箱，12-4分散管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明公开了一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置及方法。该装置利用了流态化技术及流化床的夹带特性，由烟气旁路、吸附剂输送、流化床及粉末均散器等部分组成。流化床床料为适当粒度的石英砂颗粒和小粒径吸附剂粉末；从空气预热器与除尘器之间的燃煤锅炉烟道上游抽取烟气作为流化床流化风；调节风量与给粉量相匹配，实现出口物料颗粒分布的均匀性；被气体夹带出的细颗粒经粉末均散器进入烟道内，与烟道内气体混合。本流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置解决了烟气喷射脱汞过程中粉末状吸附剂的喷射不均匀的问题，同时增加了吸附剂粉末在烟气中的停留时间，增加了吸附剂与烟气中汞的反应程度。
利用流态化技术和流化床的夹带特性，在粉末均散器的作用下，实现活性炭粉末在烟道气内的均匀喷射。具体原理如下：
流化床内，颗粒浓度沿径向分布为中心稀，边壁浓；轴向分布为靠近床层表面处的颗粒浓度最大，随着高度上升逐渐变小，达到沉降分离高度以后，为恒定值；如此，则可通过调节气量控制流化床内的流态及颗粒的沉降分离高度，使得流化床出口处的颗粒均匀分布，且浓度为设定值；从流化床顶部流出的混合均匀的气固混合物，经由粉末均散器进入烟道内，与烟道内烟气充分混合。
参见图1，图2，本发明提供的流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，该装置包括烟气旁路、吸附剂输送部分、流化床6及粉末均散器12和除尘器13。
其中，烟气旁路部分包括旋风分离器3、调节阀4、风机5以及相应的管路；吸附剂输送部分包括螺旋给料机10和料仓11；流化床6包括吸附剂粉末流化喷射的主体部分。
流化床6右侧与风机5相连，风机5通过调节阀4与旋风分离器3相连；旋风分离器3通过流化风烟气抽取口A与锅炉烟道2相通；在靠近流化风烟气抽取口A的锅炉烟道2的一端设有空气预热器1，在锅炉烟道2的另一端设有除尘器13。
流化床6左侧与螺旋给料机10相连，料仓与螺旋给料机10相连。
流化床6上部与粉末均散器12相连，粉末均散器12的分散管12-4部分直接***锅炉烟道（2）。
流化床6下部与风室8相通，风室8与流化床6之间设置布风板9。
所述的吸附剂包括活性炭、生物质焦、粉煤灰等其中的一种或几种。
流化床6的床料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物，石英砂粒径为0.5-1mm，吸附剂粉末粒径小于300微米。
粉末均散器12包括依次串接的流量控制阀12-1、母管12-2、联箱12-3以及分散管12-4；分散管12-4为四周开孔的钢管。
除尘器13为布袋除尘器。
本发明还提供了一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞方法，该方法包括如下步骤：风机5从空气预热器1和除尘器13之间的锅炉烟道2上游抽取烟气，经旋风分离器3除去飞灰后，送入流化床6的风室8，经布风板9均流后，流化床6内的物料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物；石英砂在流化床6下部密相区流化，此过程中，密相区的活性炭粉末与流化风接触，优先吸附其中的气态汞；活性炭粉末在流化床6上部继续流化，高于沉降分离高度后，气固比例恒定，粉末在气流中分散均匀，后被流化风夹带带出流化床6；从流化床6上部流出的混合均匀的气固混合物，经由粉末均散器12进入锅炉烟道2内，与锅炉烟道2内烟气充分混合，吸附烟气中的汞；进入到锅炉烟道2气内的活性炭粉末与烟气形成气固两相流，最终被除尘器13连同烟气中的飞灰一起被捕获除下，完成活性炭粉末对烟气中汞的吸附过程。
本发明装置运用了流态化技术及流化床的夹带特性，利用烟道烟气作为流化床的流化风。参考附图1、附图2，本发明装置工作流程如下：
引风机5从空气预热器1和除尘器13之间的锅炉烟道2上游抽取烟气，经旋风分离器3除去飞灰后，送入流化床6的风室8，经布风板9均流后，流化床11内的物料；流化床6内的物料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物，石英砂粒径为0.5-1mm，吸附剂粉末粒径小于300微米，人为造成粒度和密度差，使得石英砂不被夹带；石英砂在流化床6下部密相区流化，此过程中，密相区的活性炭粉末与流化风接触，优先吸附其中的气态汞；活性炭粉末在流化床6上部继续流化，高于沉降分离高度后，气固比例恒定，粉末在气流中分散均匀，后被流化风夹带带出流化床6；从流化床6顶部流出的混合均匀的气固混合物，经由粉末均散器12进入烟道内，与烟道内烟气充分混合，吸附烟气中的汞；进入到烟道气内的活性炭粉末与烟气形成气固两相流，最终被除尘器13连同烟气中的飞灰一起被捕获除下，完成活性炭粉末对烟气中汞的吸附过程；此外，若使用除尘器13为布袋除尘器，活性炭粉末在布袋除尘器上形成的滤饼会继续与烟气接触，进一步脱除烟气中的气态汞。
通过调节风机5的给风量以及流量控制阀12-1实现对喷射进入烟道内吸附剂流量的控制；通过调节风机5风量与螺旋给料机10给粉量的匹配，控制流化床内部的流态，调节物料的沉降分离高度，使得活性炭粉末在出口之前颗粒浓度达到恒定值，实现颗粒分布的均匀性。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.一种流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，其特征在于：该装置包括烟气旁路、吸附剂输送部分、流化床（6）及粉末均散器（12）和除尘器（13）；
其中，烟气旁路部分包括旋风分离器（3）、调节阀（4）、风机（5）以及相应的管路；吸附剂输送部分包括螺旋给料机（10）和料仓（11）；流化床（6）包括吸附剂粉末流化喷射的主体部分；
流化床（6）右侧与风机（5）相连，风机（5）通过调节阀（4）与旋风分离器（3）相连；旋风分离器（3）通过流化风烟气抽取口（A）与锅炉烟道（2）相通；在靠近流化风烟气抽取口（A）的锅炉烟道（2）的一端设有空气预热器（1），在锅炉烟道（2）的另一端设有除尘器（13）；
流化床（6）左侧与螺旋给料机（10）相连，料仓与螺旋给料机（10）相连；
流化床（6）上部与粉末均散器（12）相连，粉末均散器（12）的分散管（12-4）部分直接***锅炉烟道（2）；
流化床（6）下部与风室（8）相通，风室（8）与流化床（6）之间设置布风板（9）；
粉末均散器（12）包括依次串接的流量控制阀（12-1）、母管（12-2）、联箱（12-3）以及分散管（12-4）；分散管（12-4）为四周开孔的钢管。
2.根据权利要求1所述的流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，其特征在于：所述的吸附剂包括活性炭、生物质焦、粉煤灰其中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，其特征在于：流化床（6）的床料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物，石英砂粒径为0.5-1mm，吸附剂粉末粒径小于300微米。
4.根据权利要求1所述的流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置，其特征在于：除尘器（13）为布袋除尘器。
5.一种如权利要求1所述的流化床喷射吸附剂烟气脱汞装置的脱汞方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：风机（5）从空气预热器（1）和除尘器（13）之间的锅炉烟道（2）上游抽取烟气，经旋风分离器（3）除去飞灰后，送入流化床（6）的风室（8），经布风板（9）均流后，流化床（6）内的物料为石英砂和吸附剂粉末的掺混物；石英砂在流化床（6）下部密相区流化，此过程中，密相区的活性炭粉末与流化风接触，优先吸附其中的气态汞；活性炭粉末在流化床（6）上部继续流化，高于沉降分离高度后，气固比例恒定，粉末在气流中分散均匀，后被流化风夹带带出流化床（6）；从流化床（6）上部流出的混合均匀的气固混合物，经由粉末均散器（12）进入锅炉烟道（2）内，与锅炉烟道（2）内烟气充分混合，吸附烟气中的汞；进入到锅炉烟道（2）气内的活性炭粉末与烟气形成气固两相流，最终被除尘器（13）连同烟气中的飞灰一起被捕获除下，完成活性炭粉末对烟气中汞的吸附过程。
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