CN112933910B - 一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，该方法包括以下步骤：(1)将颗粒脱硫剂输送到移动床吸附装置(1)中，同时向颗粒脱硫剂表面喷淋脱硫吸收液；(2)将移动床吸附装置(1)流出的颗粒吸附剂经过振动筛传送装置(11)，将磨损产生的细小脱硫剂粉末分离后，再通过颗粒脱硫剂提升装置(12)从移动床吸附装置(1)上端加入移动床吸附装置(1)中循环利用；(3)经移动床吸附装置(1)吸附后的烟气再经过布袋除尘器(2)后，实现烟气脱硫。与现有技术相比，本发明将湿法与半干法脱硫工艺进行有效结合，提高烟气的脱硫效率，又减少脱硫废水的生成，为后续烟气低温脱硝技术的应用提供基础。

Description

一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法
技术领域
本发明涉及烟气气态污染物吸附去除技术领域，具体涉及一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法。
背景技术
烟气脱硫(FGD)是工业烟气净化的一个主要工序。其主要原理是利用碱性吸收剂/吸附剂对烟气中的二氧化硫进行捕集，从而达到烟气净化的目的。烟气脱硫工艺一般粉为湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫三大类，其中以湿法脱硫效果最佳，因而很大部分的工业烟气脱硫都采用湿法脱硫的方法。然而湿法脱硫需要大量的工艺水，且其反应温度低，管道和设备的堵塞腐蚀较为严重。而干法和半干法脱硫技术具有投资小、无污水、腐蚀小等优点，不过其脱硫效率均不如湿法脱硫技术，难以满足当前工业烟气超低排放的控制需求。
当前随着大气污染控制力度不断加强，工业烟气氮氧化物控制力度不断加大。常规的SCR催化技术容易收到SO2中毒的影响而导致其使用寿命变短，因此在SCR催化段之前先进行烟气脱硫是一个比较好的选择。然而，湿法脱硫会降低烟气温度，增加SCR运行能耗；干法/半干法脱硫又难以满足烟气二氧化硫超低排放的需求，因此，亟待对现有的烟气脱硫技术进行改进。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种将湿法与半干法脱硫工艺进行有效结合，提高烟气的脱硫效率，又减少脱硫废水的生成，且对烟气温度的降低较少，为后续烟气低温脱硝技术的应用提供基础的基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明首先提供了一种烟气脱硫***，该***包括：
移动床吸附装置，用于对烟气中的SO2进行吸收；
布袋除尘器，用于对烟气中的粉尘进行过滤；
颗粒脱硫剂循环回路，用于持续向移动床吸附装置提供颗粒脱硫剂；
所述的移动床吸附装置一端与烟气入口相连，另一端与布袋除尘器相连，所述的布袋除尘器还与烟气出口相连。
进一步地，所述的颗粒脱硫剂循环回路包括顺次连接的，
移动床吸附装置；
振动筛传送装置，用于将烟气脱硫过程中磨损产生的细小脱硫剂粉末分离、排出；
颗粒脱硫剂提升装置，用于将振动筛传送装置分离剩余的颗粒脱硫剂加入移动床吸附装置中循环利用。
进一步地，该***还设有用于向***中补充新鲜颗粒脱硫剂的颗粒脱硫剂补充槽。
进一步地，该***还包括脱硫浆喷淋装置，用于向颗粒脱硫剂上喷洒吸收组分，该脱硫浆喷淋装置与脱硫浆储罐相连。
本发明还提供一种利用上述***的基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，该方法包括以下步骤：
(1)将颗粒脱硫剂从上至下输送到移动床吸附装置中，同时向颗粒脱硫剂表面喷淋脱硫吸收液，行成吸收液膜；
(2)在移动床吸附装置中，使颗粒脱硫剂向下移动的过程中与上升的烟气进行充分的接触，对烟气中的SO2进行吸收；利用其表面自身的和喷洒的脱硫吸收液对烟气中的SO2进行吸收；同时利用上升的热烟气将颗粒脱硫剂表面的水分蒸发，而干燥的脱硫剂在移动过程中由于磨损会产生细小的脱硫剂粉末，可以进行深度脱硫，同时提高脱硫剂的利用效率；
(3)将移动床吸附装置流出的颗粒吸附剂经过振动筛传送装置，将磨损产生的细小脱硫剂粉末分离后，再通过颗粒脱硫剂提升装置从移动床吸附装置上端加入移动床吸附装置中循环利用；从振动筛传送装置下分离得到的脱硫产物可以进行资源回收利用；
(4)经移动床吸附装置吸附后的烟气再经过布袋除尘器后，实现烟气脱硫。
进一步地，所述的颗粒脱硫剂由颗粒脱硫剂补充槽，或通过提升装置输送到移动床吸附装置中。
进一步地，所述的颗粒脱硫剂为碱性吸附剂，具体包括氧化镁、氧化钙或氧化铝中的一种或多种；
所述的包括脱硫吸收液为碱性溶液，具体包括氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钙、氧化钙或碳酸钙的一种或多种。
进一步地，所述的颗粒吸附剂直径为5-8mm，脱硫吸收液的质量浓度为1-20％。
颗粒物吸附剂直径变大，则同样移动床内比表面积变小，烟气与吸附剂颗粒的接触面积变小，在相同的停留时间内，烟气中二氧化硫的脱除效率会降低，反之则脱硫效率会升高。但是如果颗粒吸附剂直径越小，则单位体积吸附剂的堆密度会增加，导致烟气经过移动床时的阻力会增加，由此要求的风压会增大，增大风机的功率，也相应地增加其一次性投资和运行能耗。
如果不将被磨损的颗粒吸附剂抽出，那么会有如下三点负面影响：1、由于这部分磨损的吸附剂本身经过多轮吸附以后已经不具备脱硫性能，因此会降低整个设备的脱硫效率；2、如果未被抽出，则无法对其脱硫产物进行回收和吸附剂进行再生，增大运行成本；3、磨损的吸附剂粒径非常小，容易堵塞移动床内的气体通道，如果不及时抽出会导致设备压力损失急剧增大。也就是说，需要不断地移走一部分被磨小的颗粒吸附剂，避免上述情况发生。
进一步地，所述的移动床吸附装置中设有倾斜角度为30-50°，筛孔大小为2-3mm，开孔率为20-60％的筛孔板。
进一步地，所述的颗粒吸附剂在筛孔板上的移动床厚度保持在100-2000mm。
进一步地，所述的烟气经过移动床吸附装置的过滤速度为0.5-2.0m/min；所述的颗粒脱硫剂在移动床吸附装置中的移动速度为5-50mm/s。
进一步地，所述的移动床吸附装置中的烟气温度为100-150℃。
在本工艺中，其主要作用的还是通过喷淋加入到颗粒物表面形成的吸收液膜，颗粒物吸附剂更多地承担的是填料的作用，因此其移动速度对于脱硫效率影响不大。而烟气温度较低时吸收剂的脱硫效率较高，但是热量不足会导致脱硫塔内积液，无法实现上部分湿润而下部分干燥的设计，因此烟气温度在100-150℃比较合适，当然可以根据烟气温度不同调节喷淋液的流量和吸收液的浓度，以保证工艺顺利实施。
进一步地，所述脱硫吸收液的喷淋量与烟气量的液气比为1-5L/m3。
进一步地，所述颗粒脱硫剂的输送量与烟气量的比为1-20g/m3。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明将半干法脱硫与填料吸收进行了有效的结合，利用颗粒吸附剂表面的液膜对气态污染物进行了深度脱除，大幅提高了SO2的去除效率；
(2)本发明中合理利用烟气余热烘干了颗粒吸附剂，减少了脱硫废水的生成，且颗粒吸附剂在移动过程中磨损生成的吸附剂粉末可以进一步对烟气中的SO2进行吸附捕集，提高了脱硫剂的利用率；
(3)本发明利用振动筛将脱硫产物与颗粒吸附剂进行分离，实现了脱硫产物的回收以及颗粒吸附剂的循环利用，解决了固废分离困难的问题；
(4)本发明还适用于燃煤、工业锅炉、金属冶炼、水泥生产、石油化工、垃圾焚烧等多种工业烟气的气态污染物干式捕集净化处理需求。
附图说明
图1为实施例中烟气脱硫***示意图；
图中标号所示：移动床吸附装置1、振动筛传送装置11、颗粒脱硫剂提升装置12、布袋除尘器2、脱硫浆喷淋装置3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种烟气脱硫***，如图1所示，该***包括：移动床吸附装置1，用于对烟气中的SO2进行吸收；布袋除尘器2，用于对烟气中的粉尘进行过滤；颗粒脱硫剂循环回路，用于持续向移动床吸附装置1提供颗粒脱硫剂；移动床吸附装置1一端与烟气入口相连，另一端与布袋除尘器2相连，布袋除尘器2还与烟气出口相连。该***还包括脱硫浆喷淋装置3，用于向颗粒脱硫剂上喷洒吸收组分，该脱硫浆喷淋装置3与脱硫浆储罐相连。移动床吸附装置1中设有倾斜角度为30-50°，筛孔大小为2-3mm，开孔率为20-60％的筛孔板。
颗粒脱硫剂循环回路包括顺次连接的，移动床吸附装置1；振动筛传送装置11，用于将烟气脱硫过程中磨损产生的细小脱硫剂粉末分离、排出；颗粒脱硫剂提升装置12，用于将振动筛传送装置11分离剩余的颗粒脱硫剂加入移动床吸附装置1中循环利用。该***还设有用于向***中补充新鲜颗粒脱硫剂的颗粒脱硫剂补充槽。
颗粒脱硫剂通过颗粒脱硫剂提升装置12从上而下输送到移动床吸附装置1中，而在此之前利用脱硫浆喷淋装置3的喷头将一定量的脱硫浆液喷洒到颗粒脱硫剂表面；经过脱硫后的颗粒脱硫剂从移动床吸附装置1底部流出，经过振动筛传送装置11将磨损的脱硫产物进行分离，而后颗粒脱硫剂继续回用。
利用基于烟气半干法脱硫的移动床吸收耦合装置进行研究。由旋转炉窑煅烧煤粉提供模拟的工业烟气，其烟气量为100Nm3/h。在旋转炉窑出口烟气经过冷却装置之后通入上述的移动床吸收耦合装置，最后烟气经引风机通入到后续烟气深度净化设备。在旋转炉窑下游的冷却装置出口处的烟气温度保持在100-150℃，SO2浓度为200-500mg/Nm3，烟气经过移动床吸附装置1的过滤速度为0.5-2.0m/min，颗粒吸附剂在移动床的移动速度为5-50mm/s。
实施例1
一种利用如上所述***的基于烟气半干法脱硫的移动床耦合吸收方法，该方法包括以下步骤：
(1)将颗粒脱硫剂从上至下输送到移动床吸附装置1中，同时向颗粒脱硫剂表面喷淋脱硫吸收液；其中，脱硫吸收液的喷淋量与烟气量的液气比为1.0L/m3，颗粒脱硫剂的输送量与烟气量的比为1g/m3；脱硫吸收液为碳酸镁，浓度为1％；颗粒脱硫剂为活性氧化铝小球，粒径约为5mm；
(2)在移动床吸附装置1中，使颗粒脱硫剂向下移动的过程中与上升的烟气进行充分的接触，对烟气中的SO2进行吸收；利用其表面自身的和喷洒的脱硫吸收液对烟气中的SO2进行吸收；同时利用上升的热烟气将颗粒脱硫剂表面的水分蒸发，而干燥的脱硫剂在移动过程中由于磨损会产生细小的脱硫剂粉末，可以进行深度脱硫，同时提高脱硫剂的利用效率；其中，由旋转炉窑煅烧煤粉提供模拟的工业烟气，其烟气量为100Nm3/h。在旋转炉窑出口的烟气经过冷却装置之后通入移动床吸附装置1，最后烟气经引风机通入到后续烟气深度净化设备；在旋转炉窑下游的冷却装置出口处的烟气温度保持在150℃，SO2浓度为500mg/Nm3，移动床高度为1000mm。烟气在移动床层的过滤速度为2m/s，颗粒吸附剂在移动床的移动速度为5mm/s。移动床的高度指的是在主吸收塔吸附剂出口的最底部算起到整个移动床吸附装置2上部的距离。这个距离如果高，那么所使用的吸附剂量就比较大，烟气处理效果较好，但是压力损失比较大；反之则吸附剂用量较少，处理效果较差，压力损失较小。
(3)将移动床吸附装置1流出的颗粒吸附剂经过振动筛传送装置11，将磨损产生的细小脱硫剂粉末分离后，再通过颗粒脱硫剂提升装置12从脱硫塔上端加入移动床吸附装置1中循环利用；从振动筛传送装置11下分离得到的脱硫产物可以进行资源回收利用；
(4)经移动床吸附装置1吸附后的烟气再经过布袋除尘器2后，实现烟气脱硫。经过本实施例的脱硫***后，SO2浓度约为30mg/Nm3，SO2去除效率约为94％。
实施例2
一种利用如上所述***的基于烟气半干法脱硫的移动床耦合吸收方法，该方法包括以下步骤：
(1)将颗粒脱硫剂从上至下输送到移动床吸附装置1中，同时向颗粒脱硫剂表面喷淋脱硫吸收液；其中，脱硫吸收液的喷淋量与烟气量的液气比为2.0L/m3，颗粒脱硫剂的输送量与烟气量的比为1g/m3；脱硫吸收液为碳酸镁，浓度为1％；颗粒脱硫剂为活性氧化铝小球，粒径约为5mm；
(2)在移动床吸附装置1中，使颗粒脱硫剂向下移动的过程中与上升的烟气进行充分的接触，对烟气中的SO2进行吸收；利用其表面自身的和喷洒的脱硫吸收液对烟气中的SO2进行吸收；同时利用上升的热烟气将颗粒脱硫剂表面的水分蒸发，而干燥的脱硫剂在移动过程中由于磨损会产生细小的脱硫剂粉末，可以进行深度脱硫，同时提高脱硫剂的利用效率；其中，由旋转炉窑煅烧煤粉提供模拟的工业烟气，其烟气量为100Nm3/h。在旋转炉窑出口的烟气经过冷却装置之后通入移动床吸附装置1，最后烟气经引风机通入到后续烟气深度净化设备；在旋转炉窑下游的冷却装置出口处的烟气温度保持在150℃，SO2浓度为500mg/Nm3，移动床高度为1000mm。烟气在移动床层的过滤速度为2m/s，颗粒吸附剂在移动床的移动速度为5mm/s。
(3)将移动床吸附装置1流出的颗粒吸附剂经过振动筛传送装置11，将磨损产生的细小脱硫剂粉末分离后，再通过颗粒脱硫剂提升装置12从脱硫塔上端加入移动床吸附装置1中循环利用；从振动筛传送装置11下分离得到的脱硫产物可以进行资源回收利用；
(4)经移动床吸附装置1吸附后的烟气再经过布袋除尘器2后，实现烟气脱硫。经过本实施例的脱硫***后，SO2浓度约为20mg/Nm3，SO2去除效率约为96％。
对比例1
与实施例1不同之处在于，颗粒物吸附剂的直径为1mm左右，最终SO2去除效率不足80％。且风压会增大，增大风机的功率，也相应地增加其一次性投资和运行能耗。
对比例2
与实施例1不同之处在于，颗粒物吸附剂的直径为20mm左右，最终SO2去除效率不足70％。
对比例3
与实施例1不同之处在于，在旋转炉窑下游的冷却装置出口处的烟气温度保持在200℃左右，这种情况太接近于干法脱硫，效率不高，最终SO2去除效率不足80％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1) 将颗粒脱硫剂输送到移动床吸附装置（1）中，同时向颗粒脱硫剂表面喷淋脱硫吸收液；所述的颗粒脱硫剂直径为5-8 mm；所述的颗粒脱硫剂为碱性吸附剂，具体包括氧化镁、氧化钙或氧化铝中的一种或多种；所述的脱硫吸收液为碱性溶液，具体包括氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钙、氧化钙或碳酸钙的一种或多种；
(2) 在移动床吸附装置（1）中，使颗粒脱硫剂与烟气进行充分的接触，对烟气中的SO2进行吸收；
(3) 将移动床吸附装置（1）流出的颗粒脱硫剂经过振动筛传送装置（11），将磨损产生的细小脱硫剂粉末分离后，再通过颗粒脱硫剂提升装置（12）从移动床吸附装置（1）上端加入移动床吸附装置（1）中循环利用；
(4) 经移动床吸附装置（1）吸附后的烟气再经过布袋除尘器（2）后，实现烟气脱硫。
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述的颗粒脱硫剂由颗粒脱硫剂补充槽，或通过提升装置（12）输送到移动床吸附装置（1）中。
3.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，脱硫吸收液的质量浓度为1-20%。
4.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述的移动床吸附装置（1）中设有倾斜角度为30-50°，筛孔大小为2-3 mm，开孔率为20-60%的筛孔板。
5.根据权利要求4所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述的颗粒脱硫剂在筛孔板上的移动床厚度保持在100-2000 mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述的烟气经过移动床吸附装置（1）的过滤速度为0.5-2.0 m/min；所述的颗粒脱硫剂在移动床吸附装置（1）中的移动速度为5-50 mm/s。
7.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述的移动床吸附装置（1）中的烟气温度为100-150℃。
8.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述脱硫吸收液的喷淋量与烟气量的液气比为1-5 L/m3。
9.根据权利要求1所述的一种基于烟气半干法的移动床耦合吸收脱硫方法，其特征在于，所述颗粒脱硫剂的输送量与烟气量的比为1-20 g/m3。
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