專利名稱：用于除去廢氣中的酸性氣體的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中酸性氣體的裝置，以及使用該裝置除去酸性氣體的方法。
背景技術(shù)：
通常使用礦物燃料諸如煤、重油或類似物作為熱源的燃燒裝置包括用于除去廢氣中的硫氧化物的濕式脫硫裝置、用于除去廢氣中的氮氧化物的脫硝單元、以及用于除去廢氣中的顆粒物質(zhì)(如粉塵)的電吸塵器或后置過(guò)濾器(back filter)。圖1為顯示了從傳統(tǒng)煤或重油燃燒鍋爐排出的廢氣中除去空氣污染物的方法的方框圖。如圖1所示，使燃燒鍋爐排出的溫度為330°c -360°c的廢氣經(jīng)過(guò)高溫脫硝單元(SCR)以除去廢氣中的氮氧化物，隨后使脫硝后的廢氣經(jīng)過(guò)熱交換器以冷卻至 170°C -180°C，接著使冷卻后的廢氣進(jìn)入低溫電吸塵器中除去顆粒物質(zhì)(如其中的粉塵)， 然后使除去了粉塵的廢氣進(jìn)入濕式脫硫裝置內(nèi)從而除去其中的硫氧化物并使其冷卻至室溫，接下來(lái)，使脫硫后的廢氣進(jìn)入熱交換器中加熱至80-90°C，隨后通過(guò)煙道將加熱后的廢氣排放到大氣中。此時(shí)，由于高溫脫硝單元(SCR)直接與燃燒鍋爐中排出的顆粒物質(zhì)(如粉塵或其類似物)等發(fā)生接觸，因此這些顆粒物質(zhì)(如粉塵)等會(huì)附著在脫硝催化劑表面上進(jìn)而破壞脫硝催化劑的活性。此外，由于必須使除去顆粒物質(zhì)(如粉塵或其類似物)的低溫電吸塵器保持在低溫條件，故當(dāng)廢氣通過(guò)脫硝催化劑時(shí)，需要用交換器對(duì)廢氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s后再使其進(jìn)入低溫電吸塵器內(nèi)。由此，使通過(guò)低溫電吸塵器而除去其中顆粒物質(zhì) (如粉塵或其類似物)的廢氣進(jìn)入濕式脫硫裝置下部，以除去其中的硫氧化物，然后使脫硫后的廢氣進(jìn)入熱交換器中進(jìn)行再次加熱，接著使加熱后的廢氣通過(guò)煙道排放至大氣中。圖2顯示了用于除去煤燃燒鍋爐排出廢氣中的硫氧化物的傳統(tǒng)濕式脫硫裝置。如圖2所示，從濕式脫硫裝置22下方進(jìn)入的含有硫氧化物的廢氣1在該裝置內(nèi)向上流動(dòng)，同時(shí)與通過(guò)注水噴嘴25注入的水4和通過(guò)混合石灰粉與水而制得的液漿態(tài)吸收劑20發(fā)生接觸，液漿態(tài)吸收劑20儲(chǔ)存在液漿態(tài)吸收劑儲(chǔ)罐21內(nèi)并通過(guò)液漿態(tài)吸收劑噴嘴M注入，與此同時(shí)，廢氣1中所含的硫氧化物與水發(fā)生反應(yīng)以被液漿態(tài)吸收劑吸收。接著，將吸收有硫氧化物的液漿態(tài)吸收劑從濕式脫硫裝置中排出，然后供入廢水處理裝置和石膏分離器內(nèi)。然而，這種傳統(tǒng)濕式脫硫裝置的劣勢(shì)在于為了對(duì)排出的漿態(tài)混合物進(jìn)行處理，廢水處理裝置和石膏分離器是必不可少的，以及鑒于被排放至大氣的廢氣的溫度為室溫或者更低溫度，所以必須由熱交換器對(duì)廢氣進(jìn)行加熱以避免白煙的產(chǎn)生。此外，傳統(tǒng)濕式脫硫裝置的劣勢(shì)還有其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大因此費(fèi)用昂貴，以及鑒于其在濕法(wet manner)條件下運(yùn)作，故易受到腐蝕，由此造成其維護(hù)周期和零件更換周期比干式脫硫裝置短。附圖標(biāo)記23 (未描述)表示除霧器。圖3為顯示了對(duì)傳統(tǒng)玻璃熔爐排出廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖。如圖3所示，從玻璃熔爐中排放的溫度為1100-1200°C的廢氣經(jīng)過(guò)廢氣冷卻器或廢熱鍋爐后冷卻至250-300°C，然后使冷卻后的廢氣進(jìn)入半干式脫硫裝置(SDR)內(nèi)以除去其中的硫氧化物、氟化氫(HF)和氯化氫(HCl)，然后使廢氣進(jìn)入低溫電吸塵器以除去其中的顆粒物質(zhì)(如粉塵)，然后使該廢氣通過(guò)脫硝單元(SCR)以除去其中的氮氧化物，接著將廢氣通過(guò)煙道排放至大氣中。圖4顯示了用于除去傳統(tǒng)玻璃熔爐排出廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物)的傳統(tǒng)半干式脫硫裝置。如圖4所示，廢氣1從半干式脫硫裝置30頂部進(jìn)入，液漿態(tài)吸收劑 (slurry absorbent) 27借由壓縮空氣5通過(guò)霧化器觀向下噴淋并發(fā)生沉降，與此同時(shí)，噴淋的液漿態(tài)吸收劑27與廢氣1所含的酸性氣體(如硫氧化物)發(fā)生接觸產(chǎn)生半干態(tài)反應(yīng)固體31 (如硫酸鈣及其類似物)，隨后這些半干態(tài)反應(yīng)固體中的部分會(huì)附著到半干式脫硫裝置30的內(nèi)壁上，部分通過(guò)半干式脫硫裝置30的底部排出。但是，這種傳統(tǒng)半干式脫硫裝置存在的問(wèn)題在于由于廢氣與液漿態(tài)吸收劑沉降至脫硫裝置底部時(shí)，廢氣與液漿態(tài)吸收劑之間發(fā)生接觸的頻率降低而導(dǎo)致半干式脫硫裝置的脫硫效率變低(60-70% )，因此需要增加脫硫裝置的高度從而通過(guò)使反應(yīng)時(shí)間增加至10 秒或更長(zhǎng)的方式來(lái)提高裝置的脫硫效率。此外傳統(tǒng)半干式脫硫裝置還存在以下問(wèn)題進(jìn)入脫硫裝置的廢氣溫度升高至 160°C或更高時(shí)，液漿態(tài)吸收劑中含有的水份被迅速干燥，從而氣-液反應(yīng)的時(shí)間變短，降低了脫硫效率，以及當(dāng)進(jìn)入脫硫裝置的廢氣溫度保持為較低時(shí)，廢氣中所含的水蒸氣發(fā)生冷凝從而使這些冷凝的水蒸氣層布在脫硫裝置的內(nèi)壁上，這增加了附著在裝置內(nèi)壁上的反應(yīng)固體四的量并造成對(duì)脫硫裝置的腐蝕。此外傳統(tǒng)半干式脫硫裝置還存在以下問(wèn)題附著在脫硫裝置內(nèi)壁上的反應(yīng)固體 29的量的增加會(huì)減小脫硫裝置的內(nèi)徑，進(jìn)一步降低了該裝置的脫硫效率，這就導(dǎo)致必須停止使用脫硫裝置以定期除去附著在脫硫裝置內(nèi)壁上的反應(yīng)固體。

發(fā)明內(nèi)容
因此為了解決上述問(wèn)題而做出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中酸性氣體的裝置，該裝置能除去98%或更多的從煤或重油燃燒鍋爐排出的廢氣中含有的酸性氣體(如硫氧化物及其類似物)，或者從玻璃熔爐排出的廢氣中含有的酸性氣體(如硼化合物和硫氧化物)，該裝置能使堿性粉狀吸收劑到達(dá)酸性氣體的反應(yīng)速率最大化，且反應(yīng)固體不會(huì)附著在該裝置的內(nèi)壁上。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種使用所述裝置通過(guò)多個(gè)步驟來(lái)除去酸性氣體的方法，該方法包括以下步驟第一步通過(guò)使進(jìn)入裝置的廢氣與床層物料一起發(fā)生流化使酸性氣體與床層物料接觸，以除去廢氣中含有的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第二步通過(guò)注入水滴來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第三步通過(guò)在控制廢氣溫度的同時(shí)使廢氣與粉狀吸收劑一起在裝置內(nèi)進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；以及第四步通過(guò)收集旋風(fēng)分離器中的廢氣和粉狀吸收劑來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)，然后將它們循環(huán)回裝置內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去酸性氣體的裝置，該裝置包括
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粉狀吸收劑循環(huán)器，該粉狀吸收劑循環(huán)器包括支撐床層物料的床層物料支撐物， 所述床層物料置于床層物料支撐物上并由含有硫氧化物和硼氧化物中的一種或多種廢氣流化；粉狀吸收劑供應(yīng)單元，該粉狀吸收劑供應(yīng)單元通過(guò)壓縮空氣提供粉狀吸收劑；錐形流化單元，該錐形流化單元通過(guò)使粉狀吸收劑發(fā)生流化來(lái)除去廢氣中的硫氧化物或硼氧化物；柱狀流化單元，該柱狀流化單元內(nèi)設(shè)置有注水噴嘴，且其上部設(shè)置有入口，從而能通過(guò)對(duì)粉狀吸收劑和水進(jìn)行再循環(huán)和流化來(lái)除去廢氣中的硫氧化物或硼氧化物；以及粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器，該粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器與所述柱狀流化單元的入口相連以收集通過(guò)所述入口從所述柱狀流化單元中排出的廢氣中所含的粉狀吸收劑，并將收集的粉狀吸收劑通過(guò)再循環(huán)管再循環(huán)至錐形流化單元。在此，將錐形流化單元構(gòu)造成使錐形流化單元入口直徑(D1)與柱狀流化單元的直徑(Dt)的比值為1/2. 5-1/3. 5，從而使錐形流化單元入口到該錐形流化單元與柱狀流化單元連接處的錐形傾斜角(conical inclined angle, θ )為60°。此外，提供在錐形流化單元底部的床層物料支撐物可以具有篩目大小為 0. 8-1. Omm 的格柵結(jié)構(gòu)(lattice structure)。此外，所述床層物料可以由直徑為2. 0-2. 5mm的陶瓷球或氧化鋁球組成，并且可以將所述床層物料裝入錐形流化單元內(nèi)，從而使床層物料的量(kg)與待處理廢氣流速 (acm3/ 小時(shí))的比值為 0. 013-0. 015。此外，還可以提供粉狀吸收劑供應(yīng)單元從而能在錐形流化單元高度(H。)的 60-70 %處提供粉狀吸收劑和壓縮空氣。此外，可以將包括錐形流化單元和柱狀流化單元的粉狀吸收劑循環(huán)器構(gòu)造成使粉狀吸收劑循環(huán)器的高度(Ht)為柱狀流化單元的直徑(Dt)的5. 4-8. 8倍。此外，注水噴嘴可以位于柱狀流化單元內(nèi)，從而使從錐形流化單元的頂部至該注水噴嘴的高度(Hw)為柱狀流化單元的直徑(Dt)的2. 0倍。此外，可以將注水噴嘴構(gòu)造成使水注入流速(1/min)與粉狀吸收劑供應(yīng)流速(g/ min)的比值范圍為0. 007-0. 06。此外，所述入口可以為寬高比為1 2的矩形截面，使含有粉狀吸收劑的廢氣以 19. 0-21. Om/s的流速通過(guò)該入口進(jìn)入所述粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器內(nèi)。此外，可以將所述粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器構(gòu)造成使其中收集的粉狀吸收劑能通過(guò)提供在其下方的氣阻旋轉(zhuǎn)閥15排出，且從其中排出的粉狀吸收劑通過(guò)提供在位于傾斜角為60°的錐形流化單元頂部的再循環(huán)管與壓縮空氣一起回到錐形流化單元內(nèi)。此外，所述粉狀吸收劑為堿性粉狀吸收劑，它可以選自由Ca(OH)2、NaOH, Κ0Η、和 Na2CO3中的任意一種。本發(fā)明的另一方面提供了一種使用上述裝置除去酸性氣體的方法，該方法包括以下步驟第一步向設(shè)置在廢氣流入處的床層物料支撐物上的床層物料提供粉狀吸收劑，使粉狀吸收劑與床層物料混合，然后使粉狀吸收劑與床層物料一起發(fā)生流化從而使越來(lái)越多的酸性氣體與粉狀吸收劑接觸，以除去進(jìn)入裝置內(nèi)的高溫廢氣中含有的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第二步利用通過(guò)向廢氣中注入水而得到的水滴來(lái)除去廢氣中殘留的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第三步通過(guò)在控制廢氣溫度的同時(shí)使廢氣與粉狀吸收劑一起在裝置內(nèi)進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第四步使廢氣和粉狀吸收劑匯集到旋風(fēng)分離器中來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)，然后將它們循環(huán)回裝置的錐形流化單元。此處除去酸性氣體的第三步中，可以將廢氣的溫度調(diào)節(jié)為300-400°C。


通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的更詳細(xì)的描述可以更清楚地了解本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)勢(shì)，其中圖1為顯示了對(duì)傳統(tǒng)煤或重油燃燒鍋爐排出的廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖；圖2為顯示了傳統(tǒng)濕式廢氣脫硫裝置的剖視圖；圖3為顯示了對(duì)玻璃熔爐排出的廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖；圖4為顯示了傳統(tǒng)半干式廢氣脫硫裝置的剖視圖；圖5為顯示了根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中酸性氣體的裝置的剖視圖；圖6為顯示了所述裝置的錐形流化單元的剖視圖；圖7為顯示了所述裝置的廢氣排出單元的剖視圖；圖8為顯示了粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器的剖視圖；圖9為顯示了本發(fā)明的裝置中去除率隨著Ca/S摩爾比值以及水注入流速的改變而發(fā)生的變化的圖；圖10為顯示了本發(fā)明裝置中SA去除率隨著水注入流速的改變而發(fā)生的變化的圖；圖11為顯示了本發(fā)明裝置中SA去除率隨著進(jìn)行流化的床層物料的量的改變而發(fā)生的變化的圖；圖12為顯示了本發(fā)明裝置的入口和出口處的硼化合物( )的濃度；圖13為顯示了使用廢氣處理系統(tǒng)對(duì)廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖，所述廢氣處理系統(tǒng)包括傳統(tǒng)煤或重油燃燒鍋爐、高溫催化過(guò)濾裝置或傳統(tǒng)電吸塵器(ESP)改良的催化過(guò)濾裝置，以及本發(fā)明的裝置；以及圖14為顯示了使用廢氣處理系統(tǒng)對(duì)廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖，所述廢氣處理系統(tǒng)包括傳統(tǒng)玻璃熔爐、高溫催化過(guò)濾裝置或傳統(tǒng)電吸塵器(ESP)改良的催化過(guò)濾裝置，以及本發(fā)明的裝置。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。此外，在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的描述中，認(rèn)為對(duì)相關(guān)技術(shù)的具體描述會(huì)掩蓋本發(fā)明的主旨，故略去對(duì)該部分內(nèi)容的描述。圖5為顯示了根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中酸性氣體的裝置的剖視圖，圖6為顯示了所述裝置的錐形流化單元的剖視圖，圖7為顯示了所述裝置的廢氣排出單元的剖視圖，且圖8為顯示了粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器。如圖5-8所示，根據(jù)本發(fā)明，使含有硫氧化物和硼氧化物中的一種或多種的廢氣1 進(jìn)入粉狀吸收劑循環(huán)器9的下部，然后通過(guò)床層物料支撐物10與床層物料6發(fā)生接觸，同時(shí)通過(guò)粉狀吸收劑供應(yīng)單元13將儲(chǔ)存在粉狀吸收劑儲(chǔ)罐12內(nèi)的粉狀吸收劑3利用壓縮空氣5提供至構(gòu)成粉狀吸收劑循環(huán)器9下部的錐形流化單元92內(nèi)，從而使廢氣發(fā)生劇烈流化并向上流動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)構(gòu)成粉狀吸收劑循環(huán)器9上部的柱狀流化單元91提供的注水噴嘴 14向下注入水4以協(xié)助粉狀吸收劑3與廢氣中所含的酸性氣體(如硫氧化物或硼氧化物) 的接觸，從而將氣態(tài)硼化合物轉(zhuǎn)化成易于除去的穩(wěn)定粒狀硼化合物，隨后使粉狀吸收劑通過(guò)連接至柱狀流化單元91上部分的入口 18進(jìn)入粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器11內(nèi)，隨后返回至錐形流化單元92中。將錐形流化單元92構(gòu)造成錐形流化單元92入口的直徑D1與柱狀流化單元91的直徑Dt的比值為1/2. 5-1/3. 5，從而使錐形流化單元92入口與該錐形流化單元92連接至柱狀流化單元91處的錐形傾斜角θ為60°。當(dāng)錐形流化單元92具有上述直徑比和傾斜角時(shí)，床層物料、廢氣和粉狀吸收劑的流化效果最為顯著。此外，提供在錐形流化單元92底部的床層物料支撐物10具有篩目大小為 0. 8-1. Omm的格柵結(jié)構(gòu)，且由不銹鋼制成。當(dāng)床層物料支撐物10具有上述格柵結(jié)構(gòu)時(shí)，床層物料不易通過(guò)該床層物料支撐物，而廢氣則易于通過(guò)該支撐物。床層物料位于床層物料支撐物10上，并由直徑2. 0-2. 5mm的陶瓷球或氧化鋁球組成。當(dāng)所述床層物料由直徑2. 0-2. 5mm的陶瓷球或氧化鋁球組成時(shí)，最適于進(jìn)行流化反應(yīng)。此外，裝入床層物料以使以kg計(jì)的床層物料的量與以acm7hr計(jì)的待處理廢氣流速的比值為0. 013-0. 015。當(dāng)按上述量裝入床層物料時(shí)，廢氣的處理效率是最高的。將錐形流化單元92構(gòu)造成在錐形流化單元92高度H。的60_70%處提供粉狀吸收劑3和壓縮空氣5。當(dāng)在上述高度范圍處提供粉狀吸收劑3和壓縮空氣5時(shí)，發(fā)生的流化反應(yīng)最劇烈。此外，可以將包括錐形流化單元92和柱狀流化單元91的粉狀吸收劑循環(huán)器9構(gòu)造成使粉狀吸收劑循環(huán)器9的高度Ht為柱狀流化單元91直徑Dt的5. 4-8. 8倍，從而使得儲(chǔ)存在粉狀吸收器儲(chǔ)罐12中的粉狀吸收劑3通過(guò)壓縮空氣提供到錐形流化單元92中以發(fā)生劇烈的流化反應(yīng)，然后進(jìn)行了流化反應(yīng)后的粉狀吸收劑向上流動(dòng)，并充分地在粉狀吸收劑循環(huán)器9內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)粉狀吸收劑循環(huán)器9的高度Ht為柱狀流化單元91直徑Dt的 5. 4-8. 8倍時(shí)，粉狀吸收劑的循環(huán)效率最高。此外，可以將粉狀吸收劑循環(huán)器9構(gòu)造成使錐形流化單元92從頂部至注水噴嘴14 的高度Hw為柱狀流化單元91直徑Dt的2. 0倍，所述注水噴嘴14提供在柱狀流化單元91 內(nèi)，且能通過(guò)該注水噴嘴14向下注入水4。當(dāng)水4從此高度Hw注入時(shí)，向上流動(dòng)的流化的粉狀吸收劑3向上加速了除去廢氣中所含酸性氣體(如硼化合物)的反應(yīng)以及將氣態(tài)硼化合物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定顆粒硼化合物以及隨后除去顆粒硼化合物的反應(yīng)。在這種情況下，水4注入從而使水注入流速(1/min)與粉狀吸收劑3供應(yīng)流速(g/ min)的比值為0.007-0. 06。當(dāng)水4以這種流速注入時(shí)，流化的粉狀吸收劑向上流動(dòng)加速了除去廢氣中所含酸性氣體(如硼化合物)的反應(yīng)以及將氣態(tài)硼化合物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定顆粒硼化合物以及隨后除去顆粒硼化合物的反應(yīng)。隨后，將通過(guò)粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器11進(jìn)行再循環(huán)的粉狀吸收劑8提供至位于粉狀吸收劑循環(huán)器9下部的錐形流化單元91的頂部。向上流動(dòng)并在粉狀吸收劑循環(huán)器9中循環(huán)的含有粉狀吸收劑7的廢氣19通過(guò)提供在粉狀吸收劑循環(huán)器9上部圓周上的矩形入口 18，以19. 0-21. Om/s的流速排至粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器11中。當(dāng)含有粉狀吸收劑7的廢氣19通過(guò)入口 18以19. 0-21. Om/s的流速進(jìn)入粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器11中時(shí)，所述廢氣19在旋轉(zhuǎn)下降的同時(shí)與旋風(fēng)分離器11內(nèi)壁接觸以被旋風(fēng)分離器收集，所述入口 18具有寬高比為1 2的矩形截面。然后，收集的粉狀吸收劑8通過(guò)氣阻旋轉(zhuǎn)閥15排出，然后向下流動(dòng)并通過(guò)以60° 傾斜角提供在錐形流化單元92頂部的再循環(huán)管81回到粉狀吸收劑循環(huán)器9中。當(dāng)再循環(huán)管81與錐形流化單元92頂部的傾斜角為60°時(shí)，粉狀吸收劑8能得到最有效的再循環(huán)。 在這種情況中，為了方便地對(duì)粉狀吸收劑8進(jìn)行再循環(huán)，適當(dāng)?shù)叵蛟傺h(huán)管81內(nèi)提供壓縮空氣，且通過(guò)排出旋轉(zhuǎn)閥16來(lái)控制回到粉狀吸收劑循環(huán)器9的粉狀吸收劑8的量。在這種情況下，將未回到粉狀吸收劑循環(huán)器9的粉狀吸收劑8排至用來(lái)儲(chǔ)存排出的再循環(huán)粉狀吸收劑17的罐(未示出)中。同時(shí)，通過(guò)提供在粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器11頂部的出口將其中的酸性氣體已被除去的廢氣2排出至外。本發(fā)明中使用的堿性粉狀吸收劑可以是選自Ca(OH)2、NaOH、切札和Na2CO3中的任意一種?？紤]到酸性氣體的去除效率以及經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)選使用Ca(OH)2與KOH或NaOH的混合物或Na2CO3與KOH或NaOH的混合物作為處理高溫廢氣的粉狀吸收劑。例如，當(dāng)使用Ca(OH)2作為堿性粉狀吸收劑時(shí)，酸性氣體(如HC1、SO2和HF)與 Ca(OH)2反應(yīng)生成鈣鹽(例如CaS04、CaCl2和CaF2)作為反應(yīng)產(chǎn)物而被除去。Ca (OH) 2+S02 — CaS03+H20Ca (OH) 2+S03 — CaS04+H20Ca (OH) 2+2HCl — CaCl2+2H20Ca (OH) 2+2HF — CaF2+2H20再例如，當(dāng)使用NaOH作為堿性粉狀吸收劑以除去玻璃熔爐排出的廢氣中的硼化合物(B2O3)時(shí)，硼化合物(B2O3)與NaOH和注入的水反應(yīng)生成對(duì)溫度穩(wěn)定的顆粒物質(zhì)NaBO2
而被除去。
B2O3 + 3H20 η B(OH)4"+ H+
HBO2 + 2H20 ^ B(OH)4-十 H十
H3BO3 + H2O ^ B(OH)4 + H+
Na+ + OH- + H3BO3 ^ Na+ + B(OH)4'
NaB(OH)4 NaBO2 + 2H20下面，將逐步描述使用上述通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去高溫廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物和硼化合物)的裝置來(lái)除去酸性氣體的方法。根據(jù)本發(fā)明的除去酸性氣體的方法包括以下步驟第一步通過(guò)向提供在廢氣流入處的床層物料支撐物上的床層物料提供粉狀吸收劑，使粉狀吸收劑與床層物料混合，然后使粉狀吸收劑與床層物料一起發(fā)生流化從而使越來(lái)越多的酸性氣體與粉狀吸收劑接觸，以除去進(jìn)入裝置內(nèi)的高溫廢氣中含有的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第二步通過(guò)向廢氣中注入水而得到的水滴來(lái)除去廢氣中殘留的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第三步通過(guò)在控制廢氣溫度的同時(shí)使廢氣與粉狀吸收劑一起在裝置內(nèi)進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；以及第四步使廢氣和粉狀吸收劑匯集到旋風(fēng)分離器中來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、 硼化合物及其類似物)，然后將它們循環(huán)回裝置的錐形流化單元。在除去酸性氣體的第三步中，將廢氣的溫度調(diào)節(jié)為300-400°C。當(dāng)廢氣溫度為 300-400°C時(shí)，氣態(tài)硼化合物易于轉(zhuǎn)化為顆粒硼化合物。圖9為顯示了本發(fā)明的裝置中去除率隨著Ca/S摩爾比值以及水注入流速的改變而發(fā)生的變化的圖。如圖9所示，當(dāng)水注入流速為0. 31/min或更高以及在Ca/S摩爾比值為1. 3或更高的條件下時(shí)，裝置的去除率保持為98%或更高。圖10為顯示了根據(jù)本發(fā)明的除去酸性氣體的裝置中SO2去除率隨著水注入流速的改變而發(fā)生的變化的圖。如圖10所示，在Ca/S摩爾比值為1.3或更高的條件下，裝置的 SO2去除率在水注入流速為0. 31/min或更高時(shí)保持為98%或更高。圖11為顯示了根據(jù)本發(fā)明的除去酸性氣體的裝置中SO2去除率隨著進(jìn)行流化的床層物料的量的改變而發(fā)生的變化的圖。如圖11所示，當(dāng)床層物料的量保持為IOkg或更多時(shí)，裝置的Sh去除率保持為98%或更高。圖12為顯示了在根據(jù)本發(fā)明的除去酸性氣體的裝置的入口和出口處的硼化合物 (B2O3)的濃度。如圖12所示，硼化合物( )在裝置入口處的濃度為500ppm，硼化合物 (B2O3)在裝置出口處的濃度保持為9ppm，裝置的去除率保持為98%或更高。圖13為顯示了使用廢氣處理系統(tǒng)對(duì)廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖，所述廢氣處理系統(tǒng)包括傳統(tǒng)煤或重油燃燒鍋爐、高溫催化過(guò)濾裝置或傳統(tǒng)電吸塵器(ESP)改良的催化過(guò)濾裝置，以及通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中的酸性氣體的根據(jù)本發(fā)明的裝置。從圖13中可以看出，由于根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中的酸性氣體的裝置取代了傳統(tǒng)處理煤或重油燃燒鍋爐中排出的廢氣的方法，故不需要圖1所示的傳統(tǒng)交換器和濕式煙道氣脫硫(濕式-FGD)。此外，從圖13中可以看出，由于高溫催化過(guò)濾裝置或傳統(tǒng)電吸塵器(ESP)改良的催化過(guò)濾裝置提供在通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中酸性氣體的根據(jù)本發(fā)明的裝置后方，因此不需要圖1所示的高溫脫硝單元(SCR)和低溫電吸塵器。圖14為顯示了使用廢氣處理系統(tǒng)對(duì)廢氣進(jìn)行處理的方法的方框圖，所述廢氣處理系統(tǒng)包括傳統(tǒng)玻璃熔爐、高溫催化過(guò)濾裝置或傳統(tǒng)電吸塵器(ESP)改良的催化過(guò)濾裝置，以及通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中的酸性氣體的根據(jù)本發(fā)明的裝置。從圖14中可以發(fā)現(xiàn)，由于根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中的酸性氣體的裝置取代了傳統(tǒng)玻璃熔爐中排出的廢氣進(jìn)行處理的方法，故不需要圖3所示的傳統(tǒng)廢氣冷卻器和半干式脫硫裝置(SDR)。此外，從圖14中可以看出，由于高溫催化過(guò)濾裝置或傳統(tǒng)電吸塵器(ESP)改良的催化過(guò)濾裝置提供在通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中酸性氣體的根據(jù)本發(fā)明的裝置后方，因此不需要圖3所示的傳統(tǒng)電吸塵器和脫硝單元(SCR)。根據(jù)以上的描述，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于不再需要傳統(tǒng)濕式煙道氣脫硫裝置中必要的用來(lái)制備液漿態(tài)的裝置、石膏漿分離器、廢水處理裝置和防止排出白煙的交換器。此外，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于能夠克服傳統(tǒng)半干式廢氣脫硫裝置的脫硫效率低的問(wèn)題，以及需要定期除去附著在裝置內(nèi)壁的反應(yīng)固體的問(wèn)題。此外，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)使粉狀吸收劑發(fā)生流化和粉狀吸收劑的內(nèi)部循環(huán)和外部再循環(huán)使粉狀吸收劑的反應(yīng)最大化，使本發(fā)明的脫硫效率較高地保持為98%或更
尚ο此外，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于能有效地除去玻璃熔爐中排出的廢氣中含有的氣態(tài)硼化合物，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為顆粒硼化合物，從而能方便地使所述顆粒硼化合物聚集在粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器中。此外，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)使用使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去廢氣中的酸性氣體的裝置的多個(gè)步驟的方法，能除去接近100%的進(jìn)入裝置的廢氣中含有的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)，該方法包括以下步驟第一步通過(guò)使進(jìn)入裝置的廢氣與床層物料一起發(fā)生流化使酸性氣體與床層物料接觸，來(lái)除去廢氣中含有的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第二步通過(guò)注入水滴來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；第三步在控制廢氣溫度的同時(shí)使廢氣與粉狀吸收劑一起在裝置內(nèi)進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；以及第四步使廢氣和粉狀吸收劑匯集到旋風(fēng)分離器中以除去殘留在廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)，然后將它們循環(huán)回裝置內(nèi)。此外，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于床層物料支撐物提供在粉狀吸收劑循環(huán)器的錐形流化床單元底部，且床層物料置于床層物料支撐物上，因此床層物料與粉狀吸收劑通過(guò)進(jìn)入粉狀吸收劑循環(huán)器的廢氣一起流化，從而能防止粉狀吸收劑附著在粉狀吸收劑循環(huán)器內(nèi)壁上，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)還在于進(jìn)入粉狀吸收劑循環(huán)器的廢氣溫度保持在300-400°C，從而能避免除去酸性氣體的裝置被廢氣中含有的水蒸氣發(fā)生冷凝而腐蝕。盡管出于闡釋目的對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在不背離隨附權(quán)利要求中公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)的前提下，各種改進(jìn)、添加和替換是都可能的。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去酸性氣體的裝置，該裝置包括粉狀吸收劑循環(huán)器，該粉狀吸收劑循環(huán)器包括支撐床層物料的床層物料支撐物，所述床層物料置于床層物料支撐物上并由含有硫氧化物和硼氧化物中的一種或多種的廢氣流化；粉狀吸收劑供應(yīng)單元，該粉狀吸收劑供應(yīng)單元通過(guò)使用壓縮空氣來(lái)提供粉狀吸收劑； 錐形流化單元，該錐形流化單元通過(guò)使粉狀吸收劑發(fā)生流化來(lái)除去廢氣中的硫氧化物或硼氧化物；柱狀流化單元，該柱狀流化單元內(nèi)設(shè)置有注水噴嘴，且該柱狀流化單元的上部設(shè)置有入口，從而能通過(guò)對(duì)粉狀吸收劑和水進(jìn)行再循環(huán)和流化來(lái)除去廢氣中的硫氧化物或硼氧化物；以及粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器，該粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器與所述柱狀流化單元的入口相連以收集通過(guò)所述入口從所述柱狀流化單元中排出的廢氣中所含的粉狀吸收劑， 并將收集的粉狀吸收劑通過(guò)再循環(huán)管再循環(huán)至錐形流化單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述錐形流化單元被構(gòu)造成使所述錐形流化單元的入口的直徑(D1)與所述柱狀流化單元的直徑(Dt)的比值為1/2. 5-1/3. 5，并使從所述錐形流化單元的入口至該錐形流化單元與所述柱狀流化單元的連接處的錐形傾斜角(θ ) 為 60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，設(shè)置在所述錐形流化單元的底部的床層物料支撐物具有篩目大小為0. 8-1. Omm的格柵結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述床層物料由直徑為2.0-2. 5mm的陶瓷球或氧化鋁球組成，并且所述床層物料裝在錐形流化單元內(nèi)，從而使以kg計(jì)的床層物料的量與以 acm3/hr計(jì)的待處理廢氣流速的比值為0. 013-0. 015。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述粉狀吸收劑供應(yīng)單元被設(shè)置成能在所述錐形流化單元的高度(H。)的60-70%處提供粉狀吸收劑和壓縮空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，包括所述錐形流化單元和所述柱狀流化單元的所述粉狀吸收劑循環(huán)器被構(gòu)造成使所述粉狀吸收劑循環(huán)器的高度(Ht)為所述柱狀流化單元的直徑(Dt)的5. 4-8. 8倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述注水噴嘴位于所述柱狀流化單元內(nèi)，從而使從所述錐形流化單元的頂部至該注水噴嘴的高度(Hw)為所述柱狀流化單元的直徑(Dt)的 2. 0 倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述注水噴嘴被構(gòu)造成使以L/min計(jì)的水注入流速與以g/min計(jì)的粉狀吸收劑的供應(yīng)流速的比值為0. 007-0. 06。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述入口具有寬高比為1 2的矩形截面，使含有粉狀吸收劑的廢氣以19. 0-21. Om/s的流速通過(guò)該入口進(jìn)入所述粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器被構(gòu)造成使其中收集的粉狀吸收劑通過(guò)設(shè)置在所述粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器下方的氣阻旋轉(zhuǎn)閥 (15)排出，且由此排出的粉狀吸收劑通過(guò)以傾斜角為60°設(shè)置在錐形流化單元上端的再循環(huán)管與壓縮空氣一起回到錐形流化單元內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述粉狀吸收劑為堿性粉狀吸收劑，并為選自Ca (OH)2, NaOH, KOH 和 Na2CO3 中的任意一種。
12.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-11中任意一項(xiàng)所述的裝置除去酸性氣體的方法，該方法包括以下步驟第一步向設(shè)置在廢氣流入處的床層物料支撐物上的床層物料提供粉狀吸收劑，使粉狀吸收劑與床層物料混合，然后使粉狀吸收劑與床層物料一起發(fā)生流化從而使越來(lái)越多的酸性氣體與粉狀吸收劑接觸，以除去進(jìn)入裝置內(nèi)的高溫廢氣中含有的酸性氣體，如硫氧化物、 硼化合物及其類似物；第二步利用通過(guò)向廢氣中注入水而得到的水滴來(lái)除去廢氣中殘留的酸性氣體，如硫氧化物、硼化合物及其類似物；第三步通過(guò)在控制廢氣溫度的同時(shí)使廢氣與粉狀吸收劑一起在裝置內(nèi)進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體，如硫氧化物、硼化合物及其類似物；以及第四步通過(guò)使廢氣和粉狀吸收劑匯集到粉狀吸收劑再循環(huán)旋風(fēng)分離器中，來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體，如硫氧化物、硼化合物及其類似物，然后將它們?cè)傺h(huán)回裝置的錐形流化單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在除去酸性氣體的第三步中，將廢氣的溫度調(diào)節(jié)為 300-400"C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)使粉狀吸收劑在內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)來(lái)除去酸性氣體的裝置，該裝置能通過(guò)以下方法幾乎100％地除去礦物燃料燃燒裝置或玻璃熔爐中排出的廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)注入水和提供堿性粉狀吸收劑(如Ca(OH)2及其類似物)來(lái)除去廢氣中的酸性氣體(如硫氧化物、硼化合物及其類似物)；通過(guò)使廢氣與粉狀吸收劑一起循環(huán)來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體；以及通過(guò)在旋風(fēng)分離器中收集廢氣和粉狀吸收劑來(lái)除去殘留在廢氣中的酸性氣體，然后對(duì)它們進(jìn)行再循環(huán)。
文檔編號(hào)B01D53/75GK102441321SQ20101057419
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者樸永玉, 樸鉉鎮(zhèn), 沈在祿 申請(qǐng)人:韓國(guó)energy技術(shù)研究院