專利名稱：適合于使燃燒氣體脫硫的so的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種SO2吸收劑，更具體地說，涉及一種適合于使燃燒氣體脫硫的SO2吸收劑的生產(chǎn)方法。
硫在煤中以兩種方式存在有機和無機。無機化合物黃鐵礦即FeS2以離散顆粒的形式存在于燃料中，一般占硫總量的20-50％。與粉狀燃料蒸汽發(fā)生器相關(guān)的研磨和分級操作(利用粉碎機)從煤中除去了大部分以黃鐵礦存在的硫。其余的無機硫以固體形式保留在離開粉狀燃料蒸汽發(fā)生器的底灰和飛灰中。
含于煤的分子結(jié)構(gòu)中的有機硫在燃燒過程中被氧化，并以硫氧化物氣體的形式從粉狀燃料蒸汽發(fā)生器中排出。主要的氧化反應(yīng)導(dǎo)致形成了二氧化硫SO2。除SO2以外，在燃燒過程中還形成了少量的三氧化硫SO3。在燃燒氣體中，SO2/SO3的比通常為20∶1至80∶1。與SO2相比，SO3是高度反應(yīng)性和吸濕性的。因此，SO3能容易地與水結(jié)合形成硫酸氣溶膠。由于有細顆粒存在，它們作為凝結(jié)核促進了這一反應(yīng)。生成的氣溶膠是從與粉狀燃料蒸汽發(fā)生器相連的煙囪排出的看得見的羽煙的主要構(gòu)成成分。
在歷史上，二氧化硫氣體的排放是通過分散或減少來控制的。通過高煙囪來分散SO2和其它污染物是最古老的控制方式。在有利的地形(meterorological)條件下，高煙囪能有效地將地表水平面SO2濃度限制到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境空氣標準。作為一項控制方法，熱轉(zhuǎn)化(thermalinversions)或比較短期的地形條件可能削弱分散的效果。關(guān)于通過分散進行的控制，進一步更重要的是積累了科學(xué)證據(jù)表明硫和氮的氧化物是酸雨的主要前體。
現(xiàn)已知道，減少硫的排放可以通過如下一種方法或其組合來實現(xiàn)使用低硫燃料，使用燃料脫硫方法，使用煙氣脫硫系統(tǒng)。然而，對于許多燃燒礦物燃料的大型蒸汽發(fā)生設(shè)備來說，使用低硫燃料是不可能的。燃燒脫硫方法包括常規(guī)的煤洗滌方法以及煤的液化和氣化技術(shù)。然而，煤的洗滌不能從煤體中除去有機硫，因此，煤的洗滌所除去的硫少于50％。煙氣脫硫在1935年始于英格蘭。從那時起，已開發(fā)了超過50種脫硫方法，它們使用的化學(xué)試劑和所得到的最終產(chǎn)物都不同。
石灰和石灰石洗滌是最古老和最常用的煙氣脫硫方法。第一個成功應(yīng)用石灰/石灰石閉路方法的是一個叫J.Howden and Company的英國公司。所進行的第一個小規(guī)模試驗的洗滌塔排出物流被循環(huán)到吸收塔。然而，不幸的是發(fā)現(xiàn)在吸收塔中存在結(jié)垢現(xiàn)象。當(dāng)確定了問題是洗滌塔內(nèi)石膏過飽和后，這一方法取得了重要的突破，這一問題的解決辦法是增加一個結(jié)晶罐并提高液氣比率。增加一個在高固體濃度下操作的結(jié)晶罐可以使鈣-硫化合物在洗滌塔外沉淀。由于沉淀反應(yīng)，循環(huán)到洗滌塔的吸收劑中的成垢石膏濃度較低。高液氣比率使洗滌塔內(nèi)的過飽和度升高最小，因此，使成垢的可能性更小。
后來，人們努力開發(fā)注入石膏石的洗滌方法并使之市場化。這一方法是將粉碎的石灰石與煤一起注入到爐中。所得到的焙燒石灰石、CaO與飛灰一起被夾帶在煙氣中。水洗滌塔用于從煙氣中除去飛灰、石灰石和SO2。已有幾種系統(tǒng)投入了操作，但存在結(jié)垢、添加劑利用率低、堵塞爐的對流面堵塞的問題，這與較早的Howden方法相同。
在典型的石灰/石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，來自爐的煙氣進入洗滌塔并與吸收劑漿液接觸，二氧化硫和少量的氧氣被同時吸收。用過的吸收劑返回反應(yīng)罐或洗滌塔流出物儲罐，溶解的硫化合物以鈣鹽的形式沉淀下來。加入新鮮的石灰石或石灰漿液以再生用過的吸收劑。
使加入的堿性添加劑最少以獲得所需SO2除去效率能降低煙氣脫硫系統(tǒng)的操作成本。為了確定影響添加劑使用的因素，需要理解添加劑的溶解過程以及系統(tǒng)操作條件、設(shè)計和添加劑性質(zhì)對這一方法的影響。
在石灰/石灰石SO2洗滌系統(tǒng)中，堿的加入被控制成中和吸收的SO2并使鈣-硫鹽沉淀。盡管在理論上石灰或石灰石的加入與除去的SO2量的化學(xué)當(dāng)量相等，然而，石灰石溶解過程的動力學(xué)表明需要使用過量的添加劑以實現(xiàn)所要求的SO2除去效率。
添加劑的化學(xué)當(dāng)量通常定義為相對于每摩爾吸收的SO2所輸入的添加劑的摩爾數(shù)，但雜質(zhì)除外。有時也可以定義為相對于進入洗滌塔的每SO2所需的添加劑摩爾數(shù)。
盡管意義不大，如HCl的其它酸性氣體的吸收也會影響吸收劑的利用。利用率可以更廣泛地定義為在洗滌塔內(nèi)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物的添加劑的百分數(shù)。為了提高利用率，可以降低添加劑的輸入量同時維持SO2的吸收效率，或者在給定的石灰石輸入量下提高SO2的除去效率。
堿性添加劑的溶解速率與溶液的pH成反比。因此，系統(tǒng)在較低的pH下操作可以得到較好的利用率。然而，降低pH也會降低SO2的除去效率。因此，在相同的系統(tǒng)pH下提高吸收塔的性能，或者在恒定的系統(tǒng)pH下提高添加劑的溶解和利用率是更有利的。
石灰或氧化鈣CaO是通過焙燒石灰石CaCO3得到的。石灰石的焙燒或“煅燒”條件對所生產(chǎn)的石灰石的反應(yīng)性有很大的影響。由于在市場上購買的石灰石具有高反應(yīng)性，可以提高利用率，高達95％，對系統(tǒng)剩余物的影響最小。為使利用率最高的主要設(shè)計參數(shù)是洗滌漿液的pH。當(dāng)pH維持在8.5時，由于煙氣中有10-50％體積百分比的二氧化碳，因此，會有大量的二氧化碳被吸收。二氧化碳以與二氧化硫相似的方式與石灰反應(yīng)形成碳酸鈣。在高pH下，碳酸鈣不溶于水并沉淀下來，從而妨礙了鈣與二氧化硫反應(yīng)?；谝延械臄?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH從7.5升高到9.0時，其利用率從95％下降到85％。因此，為了降低相對高成本的石灰的浪費，石灰系統(tǒng)的pH應(yīng)當(dāng)保持在8.5以下。
相對于石灰，在相同條件下操作的煙氣脫硫系統(tǒng)中，石灰石的反應(yīng)性通常較低。由于這一原因，需要改進系統(tǒng)以使石灰石的利用率超過90％至95％。
石灰石的溶解是懸浮石灰石的表面積以及溶液中氫離子濃度即pH的函數(shù)。為提高石灰石的溶解速度及其利用率，建議使用兩種方法，第一種方法是增加表面積，第二種方法是提高氫離子濃度，即降低pH。
在將石灰石注入到系統(tǒng)中之前細磨石灰石可以得到大表面積。在煙氣脫硫應(yīng)用中，石灰石通常粉碎到有80％-90％能通過325目篩?？梢阅サ酶?，但需要更多的能量。然而，這仍被證明是成本有效的。
石灰石的利用率還可以通過降低pH值來改進。然而，這會影響效率。即為了在降低的pH下維持相同的去除率，必需改進吸收塔的設(shè)計。例如，可以提高液氣比率，這伴隨著較高的泵送成本，或者可以增加塔高，這伴隨著較高的設(shè)備投資成本。因此，在實施之前，必須考查任何調(diào)整的成本-效率。
也可以用兩步法來操作，第一級在低pH下操作，以優(yōu)化石灰/石灰石的利用率，第二級在高pH下操作，以得到高的SO2去除率。為適應(yīng)這種操作方式，石灰石被輸入到第二級，在被排放之前，來自第二級的用過的漿液被輸入到第一級。
提高石灰石利用率的另一種方法是延長停留時間。為了實現(xiàn)這一目的，在固定的反應(yīng)速度下，石灰石顆粒在吸收塔/反應(yīng)罐環(huán)路中停留的時間越長，溶解的顆粒百分比越高。
固體顆粒在工藝過程中的停留時間是顆粒量和固體排放速度的函數(shù)。然而，在穩(wěn)定的操作狀態(tài)下，因為排放速率由SO2吸收速率固定，僅僅總量是可調(diào)節(jié)的。在這一點上，通過增加反應(yīng)罐的體積和/或固體濃度，可以增加固體的總量。但是，由于漿液是研磨的，因此，固體濃度實際上存在一個上限，為約50％。因此，罐的成本相對較低和攪拌器所需能量較少，因此在許多場合中建議增加罐的尺寸來改進石灰石的利用率。
為實現(xiàn)煙氣的廉價脫硫，盡管目前已認識到注入爐用石灰石是可行的工業(yè)技術(shù)，但是發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用有限，這是因為與使用爐用石灰石注入法相關(guān)的吸收劑利用率低。然而，當(dāng)注入爐用石灰石時，可以通過減少吸收劑顆粒的粒徑來提高吸收劑的利用率。如此做被認為是不經(jīng)濟的，因為通過粉碎來降低吸收劑、即石灰石的粒徑，這樣成本高。
進而，有人認為在礦物燃燒的發(fā)電廠中，用干法洗滌技術(shù)來取代濕法脫硫技術(shù)是可能的。用于干法洗滌技術(shù)的吸收劑是石灰，而最常用于濕法脫硫技術(shù)中的吸收劑是石灰石。然而，不幸的是，缺點不僅在于石灰比石灰石昂貴，還在于石灰在某些市場上不易買到。
人們曾試圖用爐用石灰石作為潛在的在干法洗滌技術(shù)中用作吸收劑的石灰來源。為了實現(xiàn)這一目的，將石灰石注入到爐中，石灰石在爐中焙燒成石灰，然后，這些石灰在爐內(nèi)與礦物燃料在爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的SO2反應(yīng)，這樣，這些石灰在爐內(nèi)吸收一些硫。
盡管由焙燒注入石灰石所產(chǎn)生的石灰在爐內(nèi)吸收了一部分硫，但是目的是要通過使用干法洗滌技術(shù)實現(xiàn)所需的最大量的硫吸收。就干法洗滌技術(shù)而論，活性物質(zhì)是Ca(OH)2，它是由夾帶在飛灰中的石灰與水反應(yīng)形成的，飛灰是礦物燃料在爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的。就石灰的這一反應(yīng)，即轉(zhuǎn)化為Ca(OH)2而論，其他限制因素是與飛灰的量相比，夾帶的石灰僅僅占飛灰含量的一小部分。另一限制因素是不能控制夾帶在飛灰中的石灰量，如可以有效地結(jié)合注入石灰石焙燒產(chǎn)生的石灰量與使用干法洗滌技術(shù)為實現(xiàn)所需性能所要求的石灰量。
至于人們所致力的主題，即致力于從石灰石生產(chǎn)石灰和/或改進吸收劑的SO2捕獲特征，以增強在煙氣脫硫系統(tǒng)中的利用率，一種努力的非限制性例子是US4867955所涉及的主題。US4867955是1989年9月19日授權(quán)公開的，其名稱是“燃燒氣體脫硫方法”。在US4867955中，提供了一種氣體燃燒產(chǎn)物的脫硫方法，包括以下步驟在燃燒室中燃燒含硫固體燃料以產(chǎn)生飛灰和含硫燃燒氣體；在燃燒室的選定的溫度區(qū)域內(nèi)將選自鎂、鈣和鈉碳酸鹽及其混合物的可焙燒顆?；衔锛訜嶙銐蜷L的停留時間，以將可焙燒化合物焙燒成相應(yīng)的氧化物，其中所選擇的可焙燒化合物的粒徑、選定的溫度區(qū)域和停留時間可以使大量的可焙燒化合物均焙燒成其相應(yīng)氧化物；從燃燒室中移出可焙燒化合物；從燃燒室移出燃燒氣體；以及用氧化物處理移出的燃燒氣體以從燃燒氣體中除去基本所有的含硫氣體。
另一個非限制性例子是US5006323所涉及的主題。US5006323是1991年4月9日授權(quán)公開的，其名稱為“燃燒氣體脫硫方法”。在US5006323中，提供了一種氣體燃燒產(chǎn)物的脫硫方法，包括以下步驟在燃燒室中燃燒含硫固體燃料以產(chǎn)生飛灰和含硫燃燒氣體；在燃燒室的選定溫度區(qū)域內(nèi)將選自鎂、鈣和鈉碳酸鹽及其混合物的可焙燒顆粒化合物加熱足夠長的停留時間，以將可焙燒化合物焙燒成相應(yīng)的氧化物，其中所選擇的可焙燒化合物的粒徑、選定的溫度區(qū)域和停留時間可以使基本上所有可焙燒化合物均焙燒成其相應(yīng)氧化物；從燃燒室中移出可焙燒化合物；從燃燒室移出燃燒氣體；形成含有可焙燒化合物的的漿液；用漿液處理移出的燃燒氣體以從燃燒氣體中除去基本所有的含硫氣體。
再一個非限制性例子是US5492685所涉及的主題。US5492685是1996年2月20日授權(quán)公開的，其名稱為“高表面積的水合石灰和從A氣流中除去SO2的方法”。在US5492685中，提供了a)一種具有高表面積、高孔隙率、小粒徑的優(yōu)良性質(zhì)的水合石灰；b)一種使用所述高表面積水合石灰作吸收劑以從廢氣流中除去SO2的方法；以及c)控制水合石灰的物理性質(zhì)，以優(yōu)化其在多種去除SO2的任何一種吸收劑注入系統(tǒng)中的適應(yīng)性。
還有一個非限制性例子被描述在題目為“FDG Experience AtPoland′s Rybnik Power Station:Dry Method WithHumidification”的科技論文中，其共同作者是:L.Pinko ofEnergopomiar；J.Chacula of the Rybnik Power Plant；W.Ellisonof Ellison Consultants；以及J.Podkanski of the Institute ofChemical Engineeriing,Polish Academy of Sciences。在該科技論文中描述了一種方法，其中石灰石被粉碎，在粉碎后，石灰石被吹入爐中。在爐中，石灰石被分解成氧化鈣和二氧化碳。氧化鈣與SO2反應(yīng)，然后，與煙氣和飛灰一起通過空氣再熱器系統(tǒng)。在這些空氣再熱器系統(tǒng)之后，煙氣通過一個導(dǎo)管被引導(dǎo)到并流反應(yīng)器上部，該導(dǎo)管被設(shè)計成保證煙氣、飛灰和吸收劑顆粒均勻流動。正好在反應(yīng)器之前，水合石灰和循環(huán)飛灰被吹入導(dǎo)管中。在反應(yīng)器中，煙氣被加溫和脫硫。在加濕和脫硫后，在反應(yīng)器的底部，煙氣與熱空氣混合，并被導(dǎo)入靜電除塵器中。之后，來自反應(yīng)器底部的飛灰和吸收劑，以及來自除塵器的一部分飛灰和吸收劑被循環(huán)。
還有一個非限制性例子被描述在題目為“B＆W′s E-LIDSTMProcess-Advanced SOx,Particulate,And Air Toxics Control ForThe Year 2000”的科技論文中，其共同作者為Deborah A.Madden和Michael J.Holmes，他們都是McDermott Technology,Inc.公司的。在該科技論文中，描述了一種以石灰石為基礎(chǔ)的爐法注入/干洗SO2除去方法，該方法包括三種煙氣凈化技術(shù)的集成爐法注入石灰石，干洗，和脈沖噴射織物過濾，并宣稱得到了工業(yè)證明。特別是按照所述方法，SO2的除去發(fā)生在鍋爐和對流通道中、干洗塔中和織物過濾器中。為了實現(xiàn)這一目的，石灰石被粉碎并以干粉的形式注入到鍋爐上部空間的煙氣中。由于如此注入，石灰石被焙燒成石灰，一部分在煙氣中與SO2反應(yīng)形成硫酸鈣。從鍋爐排出的煙氣最終通過干洗塔反應(yīng)器，煙氣與含有氫氧化鈣的漿液接觸。在干洗塔中，煙氣被冷卻和加濕到接近水飽合溫度。在這些條件下，氣體中的一部分SO2與氫氧化鈣反應(yīng)。當(dāng)液滴通過干洗塔反應(yīng)器時，含于漿液液滴中的水蒸發(fā)，反應(yīng)產(chǎn)物以干粉的形式離開干洗塔，并仍然懸浮在煙氣中。然后，煙氣進入袋濾器中，煤的飛灰、用過的吸收劑、未反應(yīng)的吸收劑顆粒被收集。袋濾器的使用被認為是關(guān)鍵因素，因為當(dāng)煙氣通過在袋濾器濾袋中的含有吸收劑的濾餅時，能額外除去SO2。在干洗塔的上游提供顆粒收集裝置以從煙氣中除去顆粒物質(zhì)。來自顆粒收集裝置的一部分固體被循環(huán)到反應(yīng)物制備系統(tǒng)，以生產(chǎn)用于干洗塔的氫氧化鈣漿液。
因此，盡管過去的努力已被證明能夠?qū)崿F(xiàn)所提出的目的，但是，現(xiàn)有技術(shù)中仍然需要一種新的改進方法以生產(chǎn)適用于燃燒氣體脫硫的SO2吸收劑。更具體地說，現(xiàn)有技術(shù)需要一種新的改進方法來生產(chǎn)SO2吸收劑，與生產(chǎn)已知SO2吸收劑的現(xiàn)有方法相比，該方法應(yīng)能以更有效的方式進行。
本發(fā)明的一個目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，與生產(chǎn)已知SO2吸收劑的現(xiàn)有方法相比，該方法應(yīng)能以更有效的方式進行。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于由所述方法生產(chǎn)的SO2吸收劑是石灰石顆粒，石灰石顆粒被“僵燒”從而產(chǎn)生不活潑的石灰顆粒。
本發(fā)明的再一目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于所述“僵燒”是通過將石灰石顆粒以粗顆粒的形式或其它形式注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中進行的，因此，在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽的同時，注入的石灰石顆粒被“僵燒”。
本發(fā)明的再一目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于除非石灰石顆粒已具有所希望的粒徑，否則，擬于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中“僵燒”的石灰石顆粒在粉碎機上游與固體燃料混合，使石灰石顆粒和固體燃料在粉碎機中粉碎。
本發(fā)明的還一目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于如果待于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中“僵燒”的石灰石顆粒并未在粉碎機上游與固體燃料混合，則其將在粉碎機下游與固體燃料混合，并以石灰石顆粒與固體燃料混合物的形式注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中；或者石灰石顆粒和固體燃料分別單獨注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中。
本發(fā)明的進一步的目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于擬于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中“僵燒”的石灰石顆粒經(jīng)特定路徑通過常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器，并同時在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽，以避免石灰石顆粒與常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中的硫混合。
本發(fā)明的最后一個目的是提供一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于它相對易于實施，其應(yīng)用相對簡單，并且相對廉價。
發(fā)明概述按照本發(fā)明，提供了一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，該SO2吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫。適合于燃燒氣體的脫硫的SO2吸收劑的所述生產(chǎn)方法包括如下步驟。以粗顆粒的形式或其它形式提供石灰石顆粒。石灰石顆粒在粉碎機上游與固體燃料混合，并且這二者在粉碎機中粉碎，或者如果石灰石已具有所希望的粒徑，則其在粉碎機下游與固體燃料混合；或者保持與固體燃料分開的狀態(tài)。石灰石顆粒和固體燃料以混合物的形式注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器，或者石灰石和固體燃料分別單獨注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器。在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽的同時，石灰石顆粒在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中“僵燒”而產(chǎn)生不活潑的石灰顆粒。在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽的同時，經(jīng)受“僵燒”的石灰石顆粒經(jīng)特定路徑通過常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器，以避免石灰石顆粒與常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中的硫混合。
對于本發(fā)明中適合于燃燒氣體脫硫的SO2吸收劑的生產(chǎn)方法，特別值得注意的是在本發(fā)明之前，人們相信如果石灰石在爐中在太高的溫度下被“焙燒”，由此產(chǎn)生的石灰是“僵燒的”，因此是不活潑的，由此產(chǎn)生的“僵燒的”、不活潑的石灰不適合于燃燒氣體的脫硫，即不適合于煙氣脫硫。按照現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)，為了在爐中進行“焙燒”，應(yīng)保證將待“焙燒”的石灰石注入到爐中的某一位置，該位置的溫度要足夠低以保證避免石灰石的“僵燒”，并且在石灰石被注入爐中后石灰石的停留時間不足以引起石灰石被“僵燒”。這與本發(fā)明的教導(dǎo)明顯相反，在本發(fā)明中，石灰石被注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中，注入的目的是保證“僵燒”。即石灰石被故意注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中的這樣一個位置其溫度高于現(xiàn)有技術(shù)認為適合于石灰石“焙燒”的溫度，并且石灰石在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中的停留時間超過現(xiàn)有技術(shù)中認為適合于石灰石“焙燒”的停留時間。
附圖簡述

圖1是常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器的縱剖示意圖，該蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)適合于注入石灰石顆粒以經(jīng)受本發(fā)明的“僵燒”并產(chǎn)生不活潑石灰顆粒，同時在常規(guī)固體燃料蒸發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽。
優(yōu)選實施方案的詳細描述參看圖1，示出了一種常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器，總體用數(shù)字10表示。由于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和操作模式對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的，因此在這里不需對圖1所示的常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10進行詳細描述。然而，為了深入理解常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10，它能用于實現(xiàn)本發(fā)明的生產(chǎn)適合于燃燒氣體脫硫的SO2吸收劑，只要詳細描述本發(fā)明上述固體燃料蒸汽發(fā)生器10的部件就足夠了。為了詳細說明常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的結(jié)構(gòu)和操作模式，可以參看現(xiàn)有技術(shù)US4719587，該專利于1988年1月12授權(quán)給F.J.Berte并被轉(zhuǎn)讓給與本申請相同的受讓人。
參看圖1，常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10包括燃燒區(qū)12。正如下面所要詳細描述的，燃燒區(qū)12位于常規(guī)蒸汽發(fā)生器10內(nèi)，在蒸汽發(fā)生器10內(nèi)，粉碎固體燃料和空氣以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式被激發(fā)燃燒。由粉碎固體燃料和空氣燃燒產(chǎn)生的熱氣體在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10內(nèi)上升。在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中上升的過程中，熱氣體以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式向流經(jīng)管道(為保證附圖的清晰，未示出)的流體釋放熱量，管道以已知方式排列在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的四壁上，因此可以用熱氣體傳遞的熱量來產(chǎn)生蒸汽。然后，熱氣體通過常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中的水平通道14排出常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10，再導(dǎo)入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的后氣體通道16。盡管為了清晰起見沒有在圖1中示出，但水平通道14和后氣體通道16共有其它熱交換表面以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式產(chǎn)生和過加熱蒸汽。之后，所產(chǎn)生的蒸汽一起通過渦輪機(未示出)，渦輪機構(gòu)成渦輪機/發(fā)電機裝置(未示出)的一個部件，蒸汽提供動能以驅(qū)動渦輪機(未示出)，進而驅(qū)動發(fā)電機(未示出)，發(fā)電機與渦輪機以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式連接，因此，由發(fā)電機(未示出)直接產(chǎn)生電力。
現(xiàn)在繼續(xù)描述圖1所示的常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10，常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10包括多個箱罩，每一個箱罩都優(yōu)選為主風(fēng)箱(windbox)的形式，由20表示。每一個主風(fēng)箱20都以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式由合適的支承裝置(未示出)支承在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的燃燒區(qū)12內(nèi)，以至于每一主風(fēng)箱20的縱軸線基本上沿常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的縱軸線平行延伸。按照已知的方式，每一主風(fēng)箱20包括多個空氣倉(為清晰起見未示出)和多個燃燒倉(為清晰起見未示出)，它們優(yōu)選以相互錯開的方式排列。進一步說，在每一空氣倉內(nèi)安裝一空氣噴嘴(未示出)，用于向常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的燃燒區(qū)12中注入所需空氣以進行燃燒。類似地，在每一燃料倉中安裝燃料噴嘴(未示出)，用于向常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的燃燒區(qū)12注入燃料以進行燃燒。為了更詳細地說明主風(fēng)箱20的結(jié)構(gòu)和操作模式，可以參看現(xiàn)有技術(shù)US5315939，該專利是1994年5月31日授予M.J.Rini并轉(zhuǎn)讓給與本申請相同的受讓人。
關(guān)于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的主風(fēng)箱20，一個空氣供應(yīng)裝置(為清晰起見未示出)連接多個空氣倉(未示出)中的每一個，更具體地說，連接于空氣噴嘴(未示出)，該空氣噴嘴安裝在空氣倉(未示出)內(nèi)。因此，空氣供應(yīng)裝置(未示出)向常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的燃燒區(qū)12供應(yīng)空氣。為了這一目的，已知形式的空氣供應(yīng)裝置(未示出)包括鼓風(fēng)機(未示出)和空氣導(dǎo)管(未示出)，導(dǎo)管的一端與鼓風(fēng)機(未示出)流通連接，另一端通過單獨的閥和控制元件(未示出)與安裝在空氣倉(未示出)內(nèi)的空氣噴嘴(未示出)流通連接。類似地，粉碎固體燃料的供應(yīng)裝置22與燃料噴嘴(未示出)連接，燃料噴嘴安裝在燃料倉(未示出)內(nèi)，因此，粉碎固體燃料的供應(yīng)裝置22將粉碎的固體燃料供應(yīng)到燃料倉(未示出)，更具體地說是將燃料供應(yīng)到燃料噴嘴(未示出)內(nèi)，從而將燃料注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的燃燒區(qū)12。為了實現(xiàn)這一目的，粉碎固體燃料的供應(yīng)裝置22包括粉碎機24以及粉碎固體燃料的導(dǎo)管26。粉碎機24以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式生產(chǎn)具有所希望細度的粉碎固體燃料。盡管為清晰起見未示出，粉碎機24與空氣供應(yīng)裝置(未示出)的鼓風(fēng)機(未示出)連接(空氣供應(yīng)裝置已在前面描述過了)，因此，空氣也從空氣供應(yīng)裝置(未示出)的鼓風(fēng)機(未示出)供應(yīng)到粉碎機24，因此，從粉碎機24向燃料噴嘴供應(yīng)的粉碎固體燃料在空氣流中通過粉碎固體燃料導(dǎo)管26以粉碎領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員已知的方式輸送。
下面描述石灰石顆粒注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的方式，這些石灰石顆粒將被“僵燒”以產(chǎn)生不活潑的石灰顆粒。為了實現(xiàn)這一目的，正如參看附圖1所理解的，本發(fā)明的常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10具有石灰石顆粒供應(yīng)裝置28，石灰石供應(yīng)裝置28包括合適的儲存器30和導(dǎo)管32，石灰石顆粒優(yōu)選從儲存器供應(yīng)，利用導(dǎo)管，石灰石顆?？梢詮膬Υ嫫?0中輸送到所希望的位置。
按照本發(fā)明，將要注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中并“僵燒”以產(chǎn)生不活潑石灰顆粒的石灰石顆?？梢越?jīng)幾個不同路徑的任何一個從儲存器30流入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的注入點。除了將要注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中的已具有所希望粒徑的石灰石顆粒外，石灰石顆?？梢栽诜鬯闄C24上游與固體燃料混合，即沒有達到所希望粒徑的石灰石顆粒如圖1的實線所示從儲存器30經(jīng)導(dǎo)管32達到圖1所示的點34，在這里石灰石顆粒與圖1中標號36所指的固體燃料合并，被供應(yīng)到粉碎機24中。由于石灰石顆粒與固體燃料在粉碎機24的上游合并，石灰石顆粒和固體燃料在粉碎機24中被粉碎，以致于在石灰石顆粒和固體燃料離開粉碎機24時都具有所希望的細度。一方面，如果石灰石顆粒已具有所希望的粒徑，擬于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中“僵燒”以產(chǎn)生不活潑石灰顆粒的石灰石顆粒將與固體燃料在粉碎機24的下游混合，即從儲存器30通過導(dǎo)管32′(圖1中的虛線所示)流到圖1中的點38，在這里與固體燃料合并，固體燃料已經(jīng)過了粉碎機24的粉碎，并以混合物的形式與固體燃料一起注入?；蛘撸沂w粒還未達到所希望的粒徑，如圖1中的虛線32″所示，從儲存器30直接流到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中，以致于石灰石顆粒和固體燃料分別單獨注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中。
正如從圖1中可以清楚看到的，不管石灰石顆粒注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10以經(jīng)受“僵燒”從而產(chǎn)生不活潑石灰顆粒的路徑如何，在每一種情形中，石灰石都被注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中，以致于石灰石顆粒暴露于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中的最高溫度區(qū)域。即進入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的燃燒區(qū)12，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的，它是常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10內(nèi)溫度最高的地方，不管石灰石顆粒離開儲存器30所流經(jīng)的路徑如何，石灰石顆粒均被注入到該區(qū)域。此外，因為燃燒區(qū)12位于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10的底部，不管在注入前所流經(jīng)的路徑如何，石灰石顆粒都注入到這一區(qū)域，因此在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中具有最長的停留時間。最后要提及是因為根據(jù)其相對密度，石灰石顆粒的密度低于固體燃料，石灰石顆粒的流動路徑以及在“僵燒”后不活潑石灰顆粒流經(jīng)常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10內(nèi)部的路徑不同于固體燃料的流動路徑。由于這些固有的傾向-石灰石顆粒和固體燃料在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10內(nèi)流經(jīng)不同路徑，石灰石顆粒與來源于固體燃料的硫的混合在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10中被避免。進一步說，一旦由于石灰石的“僵燒”產(chǎn)生了不活潑石灰顆粒，這些不活潑石灰顆粒與硫的混合基本上可以避免，即由于這些不活潑石灰顆粒的性質(zhì)，基本不會發(fā)生硫的捕獲。在以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式流過常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10后，燃燒氣體從后氧化通道16排出常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器10。由于不活潑石灰顆粒與燃燒氣體的分離，不活潑石灰顆粒的后續(xù)條件使之恢復(fù)了反應(yīng)活性，后者適合于燃燒氣體的脫硫。
因此，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，與現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于生產(chǎn)SO2的方法相比，它更為有效。此外，本發(fā)明提供了這樣一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，所述吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于所述方法生產(chǎn)的SO2吸收劑是經(jīng)“僵燒”的產(chǎn)生不活潑石灰的石灰石顆粒。進一步說，本發(fā)明提供了這樣一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，所述吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于石灰石顆粒的“僵燒”是通過以粗顆粒的形式或其它形式將石灰石注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器，同時在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽，注入的石灰石顆粒被“僵燒”。此外，本發(fā)明提供了這樣一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，所述吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于待于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中經(jīng)受“僵燒”的石灰石顆粒，除非已經(jīng)具有所希望的粒徑，否則，在粉碎機上游與固體燃料混合，使石灰石顆粒和固體燃料在粉碎機中粉碎。本發(fā)明提供了這樣一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，所述吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于待于常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中經(jīng)受“僵燒”的石灰石顆粒，如果在粉碎機上游沒有與固體燃料混合，那么將在粉碎機下游與固體燃料混合，并以石灰石與固體燃料混合物的形式注入到常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中，或者石灰石顆粒和固體燃料分別單獨注入常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中。另一方面，本發(fā)明提供了這樣一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，所述吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于待于同時產(chǎn)生蒸汽的常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器中經(jīng)受“僵燒”的石灰石顆粒經(jīng)特定通道流過常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器，避免石灰石顆粒在常規(guī)固體燃料蒸汽發(fā)生器與硫混合。最后，本發(fā)明提供了這樣一種生產(chǎn)SO2吸收劑的新的改進方法，所述吸收劑適合于燃燒氣體的脫硫，該方法的特征在于它是相對易于實施的、其應(yīng)用相對簡單、而且相對廉價。
盡管已描述了本發(fā)明的幾個具體實施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，上面暗示的某些方面也易于由本領(lǐng)域技術(shù)人員來實施。因此，權(quán)利要求覆蓋了暗示的改進和落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的其它改進。
權(quán)利要求
1．一種適合于使燃燒氣體脫硫的SO2吸收劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟a)提供一個具有燃燒區(qū)的固體燃料蒸汽發(fā)生器；b)向固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)注入固體燃料和燃燒空氣；c)使固體燃料和燃燒空氣在固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)中燃燒，以產(chǎn)生燃燒氣體；d)當(dāng)燃燒氣體流過固體燃料蒸汽發(fā)生器時，通過熱量傳遞從燃燒氣體產(chǎn)生蒸汽；e)向固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)注入石灰石顆粒；以及f)在產(chǎn)生蒸汽的同時，在固體燃料蒸汽發(fā)生器中使石灰石顆?！敖币援a(chǎn)生不活潑石灰顆粒。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，注入到固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)中的石灰石顆粒是粗顆粒。
3．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括在將固體燃料注入固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)之前，在粉碎機中粉碎固體燃料。
4．權(quán)利要求3的方法，其特征在于，還包括在將石灰石顆粒注入到固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)之前，在粉碎機上游混合石灰石顆粒和固體燃料，以使石灰石顆粒和固體燃料在粉碎機中粉碎。
5．權(quán)利要求3的方法，其特征在于，還包括在將石灰石顆粒注入到固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)之前，在粉碎機下游混合石灰石顆粒和團體燃料，以使石灰石顆粒和固體燃料以混合物的形式注入固體燃料蒸汽發(fā)生器的燃燒區(qū)。
全文摘要
一種適合于燃燒氣體脫硫的SO
文檔編號B01D53/50GK1300234SQ99805950
公開日2001年6月20日 申請日期1999年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月8日
發(fā)明者小·H·E·安德魯斯, M·S·麥卡特尼 申請人:Abb阿爾斯托姆能源公司