用于清除燃烧废气中硫的氧化物的改进湿法清洗方法和装置制造方法及图纸

利用水成石灰石浆以更高的效率和投资运行经济性从燃烧废气中清洗硫的氧化物ＳＯ↓［ｘ］。在单循环、开式塔逆流石灰石湿法清洗塔中，废气流的速率大大增加，同时Ｌ／Ｇ值和反应罐中滞留时间减小。改进的分离器设计、新的喷嘴位置和间距以及使用水力旋流器来把石灰石的更细颗粒与副产品石膏分离并循环使用前者，都促成了上述优点。石灰石变成非常细的颗粒，例如约８μ或更小，其中按重量计算９９％的颗粒小于４４μ，它们被引入与含ＳＯ↓［ｘ］的废气接触的清洗浆中。保持着清洗浆的反应能力，并既使是在较低的ｐＨ值下，这是通过不断地运行一个水力旋流器来保证含钙的化合物和含硫的化合物的摩尔比大于约１．３∶１，同时也保持低的氯化物和低的非反应固体的含量来实现的。水力旋流器除去大颗粒硫酸钙并提供一股细碳酸钙和非反应固体颗粒的循环流，若要保持所希望的低氯化物和非反应固体的含量，可排掉部分循环流。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及清除燃烧废气中硫的氧化物(SOx)的改进，其具有更高的效率并且投资和运行花费都更经济。含硫量相当多的碳质材料如矿物燃料和废物的燃烧，在世界范围内正受到政府的严格控制。这些材料的燃烧会导致硫和氧的原子团在高温下结合，生成各种硫的氧化物，它们也就是所指的SOx。许多国家也施行各种法规减少排放到大气中的硫的氧化物，从而减轻与酸雨有关的问题。目前，正采取多种策略来减少排放到大气中的SOx，其有在燃烧之前清除燃料中硫的方法；燃烧过程中用化学方法“钝化”硫的方法；和从燃烧废气中清除硫的氧化物的方法。这些处理燃烧废气来除去SOx的方法是湿法或干法清洗。湿法清洗技术发展良好，也很有效；然而，需要很大的设备而成本则成比例上升。用湿法清洗消除燃烧废气中SOx的技术提供了多种不同结构形式的气-液接触。最主要的有单循环和双循环逆流喷射塔和采用顺流和逆流区的塔。采用碳酸钙和SOx反应的单循环、开式塔系统在结构和操作方面是最简单的。这些系统通常被优化采用，因为它们操作时压力降低，并且产生结垢或堵塞的趋势小。然而，它们简单而可靠的优点在有些场合被它们的较大尺寸所抵消。例如，因为它们采用任何塔盘或填料来改进废气和清洗塔之间的接触，塔高通常很高，并采用多层喷嘴来保证良好的接触。在开式喷射塔中，清洗液从气体中吸收SOx的能力取决于液体的有效碱度。湿法清洗系统中碱性的最有效来源通常上是碳酸钙。然而，随洗液的碱性提高，碳酸钙的溶解性能通常下降。带有填料和塔盘的塔通过使碳酸钙在气-液接触区停留较长时间而提高吸收，从而为更多地溶解提供了机械作用，结果，就能更高效地使用清洗液。另一方面，开式喷射塔通常设计得较高，从而提供尽可能长的接触时间，通常使用多个喷射层以便最有效地将清洗液引入塔中。人们希望改进采用碳酸钙来处理含SOx的燃烧废气的单循环，开式塔湿法清洗，即通过改进工艺效率，并相应带来较高的处理效益，同时减小塔的外形尺寸；提高碳酸钙的利用率，保持高可靠性，减少能量消耗；和取得高的生产率和高的SOx减少百分率来实现。人们还希望通过不依靠化学添加剂而提高清洗浆的反应能力的方法，来改进采用碳酸钙来处理含有SOx的燃烧废气的单循环、开式塔湿气清洗法。Rader和Bakke在“Incorporating Full-Scale Experience Into AdvancedLimestone Wet FGD Designs”一文中讨论了采用石灰石的单循环逆流喷射塔的设计和操作，该论文是1991年9月12日在华盛顿特区举行的IGCI Forum91上发表的(以前是工业废气清洗协会，现在是清洁空气公司协会，在华盛顿特区)。开式喷射塔(也就是，那些没有填料，塔盘和其它实现气-液接触装置的塔)设计起来很简单，并能提供高可靠性。它们特别用于燃煤电站，其中氯化物的生成和发展已带来了若干问题，它包括降低了清洗液的反应能力和对清洗塔内部的严重腐蚀。喜欢利用开式塔的另一因素在于它们固有的低压力降和随之而来的风机动力经济性。已经有人建议使用各种各样的反应物，但是，最好的反应物是那些用起来很有效、又不需要高的添加层、价格便宜、储存和运输没有特殊要求的反应物。碳酸钙(市场上有多种形式，包括石灰石)是一种可选择的材料，因为它满足这些要求。当经适当处理时，生成的工艺副产品可以简单地填埋处理，或当作石膏出售。在Rader和Bakke讨论的那种单循环、逆流、开式清洗塔中，碳酸钙基的清洗液向下流动，而含有SOx的废气向上流动。他们为一些参数总结了经验值，包括吸收气体的速度(给出了最小值为6英尺/秒，最大值为15英尺/秒，也就是大约2米/秒到小于5米/秒之间)，指明吸收气体的速度对液-气比例(L/G)的影响很小，L/G比是投资和运行花费的一个关键因素。在这些塔中，喷射接触区的高度没有给出，但是典型的值在6～15米的量级，在设计一个可望能从燃烧废中可靠地清除至少95％的SOx的高效系统时，它一直被认为是一个重要的因素。在这种类型的现有的塔中，浆液量和气体量的比例(L/G)被认为是唯一最重要的设计参数、L/G比影响泵的花费、接受罐的花费和其它运行和经济因素。泵送石灰浆的花费和塔的高度成比例。最好减小对L/G的要求并减低开式喷射塔的高度。硫的氧化物(SOx)，主要是SO2，被吸收到清洗浆中，并收集到一个反应罐中，在这里形成固态亚硫酸钙和固态硫酸钙。最好，反应罐中充氧，以强制生成硫酸盐。一旦硫酸盐晶体长到足够大，它们从反应罐中的浆液里分离出来。在K.R.Hegemann等所著的一篇名为“THE BISCHOFF FLUE GASDESULFURIZATION PROCESS”(比肖夫法废气除硫方法，于1988年10月25～28日在由EPA和EPRI共同举办的第一届废气除硫和二氧化硫控制联合研讨会上发表的)的论文中，介绍了一种清洗塔，它包括一个水力旋流器循环，该循环把来自一湿法清洗塔中的一股石膏浆，分离成一股粗固体流和一股细固体流，并将细固体流送回到清洗塔中。在美国专利US No.5,215,672中，Rogers等介绍了一个和Hegemann等所介绍的相似的工艺过程，其中，它采用一个水力旋流器当作一个主脱水器，在后一种情况下，在从富含石膏的粗固体流中分离出细固体流以后，对作为稠化细流的一部分的水进行处理，同时，除去至少一部分细流，然而两种方法都没有表明如何采用水力旋流器当作主脱水器来改进整个处理效率及相应更高的处理效益并减小塔的整体尺寸要求、改进反应物的利用、保持高可靠性、减少能量消耗、并取得高的生产率和高的SOx减低百分率。该工艺还提供了填料塔，Radar和Bakke指出虽然这种类型的塔就降低成本来说有某些优点，但同时存在另外的危险。填料和其它气-液混合装置可能会堵塞或腐蚀，并造成意想不到的旁路或压力降，导致停机时间的延长。最好，采用一种开式塔，它具有填料塔的优点却不需要填料，并且比现有结构的开式塔小。现有技术并没有直接指出取得下述改进所需的技术要点，在用于减少SOx的单循环、开式塔、逆流石灰石湿气清洗塔，其效果可与填料塔所得的效果相媲美，但不用填料，也没有与其有关的问题。在Rader和Bakke所讨论的那种单循环、逆流、开式清洗塔中，包含碳酸钙、硫酸钙、亚硫酸钙和其它非反应固体的清洗浆向下流动，同时，含SOx的废气向上流动。SOx，主要是SO2、被吸收到下降的清洗浆中，收集到一个反应罐中，在此形成亚硫酸钙和硫酸钙。最好，对反应罐中充氧而迫使从亚硫酸钙生成硫酸钙。一旦硫化物晶体长到足够大，他们从反应罐中取走并从浆液中分离出来。回溶杂质，如氯化物，也被抽出。这些塔制造和运行起来比较经济，但在该两个方面的花费取决于清洗浆的反应能力。实事上，这些花费受到清洗浆中的高度溶解的氯化物浓度的有害影响，它抑制了碳酸钙的反应能力。人们都知道采用排污流来减少清洗浆中氯化物的含量。典型地，排污流来自反应罐或来自工艺过程中石膏回收中所得到的回收水。例如，在美国专利US No.3,995,006中Downs等从一个吸收储槽中抽出浆液，将它送到一水力旋流分离器中，从一股富含较大的碳酸钙颗粒的流中分离出一股富含细亚硫酸钙颗粒的流。在亚硫酸钙的第二次分离以后，排放出一股含有亚硫酸钙的稠化流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少废气中ＳＯ↓［ｘ］浓度的单循环、开式塔、逆流石灰石湿法清洗方法，包括：（ａ）引导含ＳＯ↓［ｘ］的废气流以大于４．５米／秒整体速度通过一立式清洗塔向上流动；（ｂ）在上述塔中的一竖直清洗区中，引入细碎碳酸钙、硫酸钙和惰性固体 的水成喷射浆，使之逆废气流方向通过塔中向下流动，同时和废气接触；（ｃ）和废气接触以后，将液浆收集在一反应罐中；（ｄ）从反应罐中抽出液浆；（ｅ）对从反应罐中引出的液浆进行处理，使之分成两股，一股是循环流，它富含碳酸钙细颗粒；另一股 流中富含硫酸钙颗粒；（ｆ）向处理过程中返回大部分富含碳酸钙颗粒的循环流；（ｇ）向系统中加入作为供料的新鲜的碳酸钙，使它足以弥补抽出和未循环再用、以及溶解和与清洗区中液相所吸收的ＳＯ↓［ｘ］反应的钙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳斯S克林斯波尔，埃文巴基，杰拉尔德E布雷索瓦，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆动力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]