CN110639355B - 一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法及装置。采用CaCO3作为脱硫剂，利用高温烟气的热能将CaCO3在线分解为CaO并与SO2反应，脱硫过程中采用研磨盘旋转研磨打破CaO颗粒表面包裹的CaSO3产物壳层，消除CaO与SO2进一步反应的阻碍。脱硫反应在一体化反应器中进行的，包括CaCO3分解区、脱硫段、炉桥、研磨盘，未脱硫的高温烟气进入脱硫段进行脱硫反应，脱硫以后的高温烟气进入CaCO3分解区继续完成CaCO3的分解，再经烟气出口排出进入后续工艺环节。本发明利用高温烟气实施CaCO3的在线分解，利用强制研磨对CaO实现表面更新，使脱硫剂得到了充分利用，极大提升了脱硫效率，同时保障了脱硫产物石膏的纯度，降低了脱硫成本，且该装置结构简单，实施方便。

Description

一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法及装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其涉及一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法及装置。
背景技术
煤气化行业的高温煤气、冶金工业高炉与转炉高温煤气、玻璃工业的高温尾气以及垃圾焚烧炉的高温废气等高温烟气中含有大量的SO2与NOX等有害组分，会形成酸雨和光化学污染等大气环境问题，严重危害生态环境和人体健康。削减SO2的排放量，控制大气SO2污染，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。
烟气脱硫是目前控制SO2气体排放最有效和应用最广的技术。传统脱硫工艺主要有湿法、半干法与干法三类，其中干法和半干法脱硫一般使用固体粉末或颗粒作为吸收剂，包括活性炭吸附法、喷雾干燥法和石灰粉吹入法等，湿法脱硫一般采用液体作为吸收剂，如氨法、双碱法和石灰石/石灰-石膏等，其中，工业最成熟的烟气脱硫技术主要有石灰石(石灰)-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺的特点是脱硫效率高(>95％)、吸收剂利用率高(>90％)、能适应高浓度SO2烟气条件、钙硫比低(一般<1.05)、脱硫石膏可以综合利用等。缺点是基建投资费用高、水消耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。干法脱硫***将脱硫剂CaCO3浆液改为喷入CaCO3粉末，反应速度快，处理成本低，脱硫产物易于处理，但脱硫效率较低，通过喷雾增湿，可提高脱硫效率，但容易形成湿灰团和浆团，导致***运行不畅。专利文献CN101311628 公开了一种循环流化床锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺，提供了一种CaO粉末在小于850℃时发生脱硫反应进行脱硫的方法，但CaO价格相对较高，CaCO3更具价格竞争优势，所以用CaCO3替代CaO作为脱硫剂是最近一直关注的问题，但该技术仍处于开发阶段，还没有得到广泛的商业应用。为了解决现有技术问题，提高钙基脱硫剂的反应活性，即对CaCO3进行在线分解，以使其易于与SO2反应，从而提高它的脱硫效率和钙基利用率，具有重要的工业应用价值。因此，研发一种新的高温烟气脱硫净化工艺具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足，提出一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法及装置。
本发明的技术方案为：
一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法，采用CaCO3作为脱硫剂，利用高温烟气的热能将CaCO3在线分解为CaO并与烟气中的SO2反应，未脱硫的高温烟气进入脱硫段进行脱硫反应，脱硫后的高温烟气进入CaCO3分解区继续完成CaCO3的分解，再经烟气出口排出进入后续工艺环节，脱硫过程中采用研磨盘旋转研磨打破CaO颗粒表面包裹的CaSO3产物壳层，消除CaO与SO2进一步反应的阻碍，促进CaO与SO2的反应。
进一步地，用于在线分解CaCO3的高温烟气为脱硫后的高温烟气。
进一步地，CaCO3分解区高度与脱硫段高度之比为1.0～1.4：0.5～1.5。
进一步地，CaCO3分解区中的CaCO3为块状，粒径为0.1～100mm；脱硫段中CaO为粉末状，粒径为0.01～10mm。
上述方法采用的强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫装置，包括CaCO3分解区、脱硫段、炉桥、研磨盘，CaCO3分解区设置于脱硫塔上部，脱硫段设置于脱硫塔下部，所述的CaCO3分解区与所述的脱硫段由第一炉桥分隔，脱硫段下方设置有第二炉桥和研磨盘，脱硫塔顶部和底部分别设置进料段和出料段，CaCO3由进料段进入，脱硫产物经出料段排出，脱硫塔侧面相对设置烟气进口和烟气出口。
进一步地，所述的第一炉桥为拱形炉桥，炉桥上为可移动式炉条，CaCO3在线分解为CaO 后经炉桥进入脱硫段。
进一步地，所述的第二炉桥为圆形炉桥。
脱硫段下方设置研磨盘，通过采用研磨盘旋转研磨打破CaO颗粒表面包裹的CaSO3产物壳层，脱硫产物经底部出料段排出。
进一步地，所述的第一炉桥间隔距离为0.1～10mm，第二炉桥间隔距离为0.01～1mm，且第二炉桥的间隔距离小于第一炉桥。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的方法能够脱除高温烟气中的硫化物，不需要增加额外的尾部增湿***，工艺简单，成本低、运行与维护方便，得到的脱硫产物不结渣，可用于后续工艺，有利于实现工业化应用。
(2)本发明的方法，CaCO3的在线分解和CaO的强制研磨共同作用，明显促进了CaO的硫化反应，从而有利于提高脱硫效率和钙基利用率。通过CaCO3颗粒的在线分解，明显增大了烟气停留时间，强化了脱硫效果；采用旋转研磨打破CaO颗粒表面包裹的CaSO3产物壳层，使反应物气体中的SO2比较容易的通过颗粒表面(产层)的微孔扩散到颗粒内部，从而使得脱硫剂与烟气有着更大的接触面积，研磨消除CaO与SO2进一步反应的阻碍，防止了产物层的烧结，有助于脱硫产物的进一步利用。
(3)本发明所采用的装置，中部采用拱形炉桥，比燃烧室方法进气更均匀，又节省了用料与空间。拱形炉桥中炉条能够移动地靠在炉桥方形框上，便于更换，防止卡料落料；圆形炉桥之间的间隔距离小于拱形炉桥，使得圆形炉桥与拱形炉桥之间形成一个反应区，真正实现了移动床的功能。
总之，本发明利用高温烟气实施CaCO3的在线分解，利用强制研磨对CaO实现表面更新，使脱硫剂得到了充分利用，极大提升了脱硫效率，同时保障了脱硫产物石膏的纯度，降低了脱硫成本，且该装置结构简单，实施方便，特别适合用于高温烟气的脱硫处理。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对于本发明作进一步说明，但本发明并不限于此。
如图1所示，本发明的装置，包括CaCO3分解区1、脱硫段2、拱形炉桥3、圆形炉桥4和研磨盘5，CaCO3分解区1设置于脱硫塔上部，脱硫段2设置于脱硫塔下部，CaCO3分解区1与脱硫段2由拱形炉桥3分隔，脱硫段2下方设置有圆形炉桥4和研磨盘5，脱硫塔顶部和底部分别设置进料段6和出料段7，脱硫塔侧面相对设置烟气进口8和烟气出口9。未脱硫的高温烟气进入脱硫段2进行脱硫反应，脱硫后的高温烟气进入CaCO3分解区1继续完成 CaCO3的分解，再经烟气出口9排出进入后续工艺环节。脱硫过程中采用研磨盘5旋转研磨打破CaO颗粒表面包裹的CaSO3产物壳层，消除了CaO与SO2进一步反应的阻碍。
实施例1
模拟烟气温度700℃，SO2浓度1000mg/Nm3，烟气量400Nm3/h，将模拟烟气通过烟气进口8进入脱硫塔，CaCO3分解区1高度1.0m，脱硫段2高度0.5m，脱硫剂粒度0.1mm，烟气流速3.8m/s，脱硫处理后的烟气从烟气出口9流出，经计算得到脱硫效率90.1％。
实施例2
模拟烟气温度700℃，SO2浓度1000mg/Nm3，烟气量400Nm3/h，将模拟烟气通过烟气进口8进入脱硫塔，CaCO3分解区1高度1.2m，脱硫段2高度1.0m，脱硫剂粒度0.05mm，烟气流速为3.8m/s，脱硫处理后的烟气从烟气出口9流出，经计算得到脱硫效率92.3％。
实施例3
模拟烟气温度900℃，SO2浓度1000mg/Nm3，烟气量400Nm3/h，将模拟烟气通过烟气进口8进入脱硫塔，CaCO3分解区1高度1.0m，脱硫段2高度0.5m，脱硫剂粒度0.1mm，烟气流速3.8m/s，脱硫处理后的烟气从烟气出口9流出，经计算得到脱硫效率92.7％。
实施例4
模拟烟气温度900℃，SO2浓度1000mg/Nm3，烟气量400Nm3/h，将模拟烟气通过烟气进口8进入脱硫塔，CaCO3分解区1高度1.2m，脱硫段2高度1.0m，脱硫剂粒度0.05mm，烟气流速3.8m/s，脱硫处理后的烟气从烟气出口9流出，经计算得到脱硫效率94.9％。
上述实施例中，脱硫产物石膏的纯度均为95％以上。

Claims (6)

1.一种强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法，其特征在于，采用CaCO3作为脱硫剂，利用高温烟气的热能将CaCO3在线分解为CaO，然后经炉桥进入脱硫段，并与烟气中的SO2反应，未脱硫的高温烟气进入脱硫段进行脱硫反应，脱硫后的高温烟气进入CaCO3分解区继续完成CaCO3的分解，再经烟气出口排出进入后续工艺环节，脱硫过程中采用研磨盘旋转研磨打破CaO颗粒表面包裹的CaSO3产物壳层，消除CaO与SO2进一步反应的阻碍，促进CaO与SO2的反应。
2.根据权利要求1所述的强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法，其特征在于，用于在线分解CaCO3的高温烟气为脱硫后的高温烟气。
3.根据权利要求1所述的强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法，其特征在于，CaCO3分解区高度与脱硫段高度之比为1.0~1.4：0.5~1.5。
4.根据权利要求1所述的强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫方法，其特征在于，CaCO3分解区中的CaCO3为块状，粒径为0.1~100mm；脱硫段中CaO为粉末状，粒径为0.01~10mm。
5.权利要求1至4任一项所述的方法采用的强制研磨的CaCO3在线分解高温烟气脱硫装置，其特征在于，包括CaCO3分解区、脱硫段、炉桥、研磨盘， CaCO3分解区设置于脱硫塔上部，脱硫段设置于脱硫塔下部，所述的CaCO3分解区与所述的脱硫段由第一拱形炉桥分隔，脱硫段下方设置有第二圆形炉桥和研磨盘，脱硫塔顶部和底部分别设置进料段和出料段，CaCO3由进料段进入，CaCO3在线分解为CaO后经炉桥进入脱硫段，脱硫产物经出料段排出，脱硫塔侧面相对设置烟气进口和烟气出口。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的第一拱形炉桥间隔距离为0.1~10mm，第二圆形炉桥间隔距离为0.01~1mm，且第二圆形炉桥的间隔距离小于第一拱形炉桥。
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