专利名称：钙基脱硫剂的改性装置及改性方法
技术领域：
本发明涉及一种通过对钙基脱硫剂的改性，提高脱硫剂脱硫效率的改性方法，属于烟气净化的技术领域。
二、技术背景从本世纪六十年代起，随着工业污染的不断加剧，一些工业化国家相继制定了严格的法规和排放标准，强制燃煤电站采用烟气脱硫装置，促进了脱硫技术的应用和发展。炉内喷钙尾部增湿活化脱硫技术具有投资少、占地小、易对中小锅炉进行改造等优点，符合我国国情，但相对较低的脱硫效率限制了其被广泛应用。因此，通过某种方法来改善钙基吸收剂颗粒的孔隙结构，提高钙基吸收剂的脱硫性能具有现实的意义。脱硫剂改性是近十几年来发展起来的一种目的在于改善炉内喷钙脱硫过程中脱硫剂硫化效果的技术。许多学者进行了大量的研究并取得了一定的成果。
脱硫剂改性方法现阶段主要集中在向脱硫剂中添加某些化学试剂或经过某种调质处理(如浸泡在某种化学溶液里)，这些方法对提高钙基脱硫剂的脱硫效率都有一定的作用，但经过化学方法处理的脱硫剂在脱硫过程中，其中的化学成分会对锅炉及其他设备产生一定的腐蚀，有的化学溶液调质过的脱硫剂在脱硫过程会产生二次污染(如NaCl等)，而且目前这些研究尚处于探索阶段。
在钙基脱硫剂中，石灰石的孔隙结构按照大小可以分为大孔，＞1000nm；中孔，100～1000nm；微孔，＜100nm。大孔是石灰石颗粒本身的微裂隙和机械创伤等外孔，中孔是石灰石显微组分构成的内孔和外孔，微孔包括由显微组分构成的孔向分子结构单元构成的孔的过渡以及石灰石分子结构单元构成的孔。气体在大孔内可以产生层流或紊流渗透，在过渡孔中可以产生毛细管凝结、物理吸附及扩散现象。也有人认为大孔和中孔内气体呈容积扩散，在微孔中呈分子型扩散和努森扩散。在石灰石的煅烧过程中，大孔和中孔是反应生成气体CO2的扩散通道而微孔为反应提供反应空间。孔径大小对石灰石孔容积和比表面积有决定的影响。孔容积绝大部分由大孔孔容积构成，而总的比表面积则主要由微孔的内表面积构成。孔容积及比表面积是影响石灰石脱硫效率的重要因素。
石灰石热解产物CaO内部孔径在十几nm以内的小微孔，孔径大小与扩散气体分子的平均自由程相当，气体分子无法在其中扩散，因而是不能用于脱硫的。比这些孔稍大的微孔虽可脱硫，但极易造成孔闭塞。因此，通过某种方法改变其孔隙特性，使原来不能脱硫的许多小微孔扩大到可脱硫孔径范围，同时增大孔隙间的连通性，减轻烧结影响和孔闭塞效应，从而达到提高脱硫剂脱硫效率的目的是切实可行的。
发明内容
1、技术问题本发明旨在提供一种提高钙基脱硫剂脱硫效率、使性价比较高的炉内喷钙脱硫技术更易得到大范围推广的钙基脱硫剂的改性装置及改性方法。
2、技术方案本发明的钙基脱硫剂的改性装置由安全阀接口、热电偶接口、压力表接口、出料阀、本体、加热装置、法兰盘所组成，本体为圆柱形压力容器，在本体的一端设有法兰盘、在其另一端设有安全阀接口、热电偶接口、压力表接口、出料阀，加热装置设在本体的外表面。
本发明的钙基脱硫剂的改性方法为首先将钙基脱硫剂放入改性装置的本体内，然后加入水，将改性装置封闭后，通入氮气加压至2～10MPa，再升温至200～320℃，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。
首先将钙基脱硫剂放入改性装置的容器内，将改性装置封闭后，然后加入2～10MPa、200～320℃的高压饱和水，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水合的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。
本发明利用相变和气体的热压效应原理，使物料孔隙内的水升温，由于水具有分子量小、沸点低、汽化膨胀容易的特性，所以在高压高温条件下，水分子热运动加剧，分子动能同时加大，在不超过饱和温度的情况下，水分保持液态。闪蒸动力的产生主要由物料孔隙内水分的能量释放所致，突然卸压时，过热水快速蒸发，产生相变和蒸汽急剧膨胀，其结果必然造成对与之接触的物料结构的冲击，当这种冲击力超出物料颗粒维持孔隙结构的空间支撑力时，就会带动孔隙结构空间的扩展变形，最终对物料孔隙进行膨胀增扩。
3、有益效果与现有的脱硫剂改性方法相比，本发明涉及的改性方法具有如下优点1.脱硫剂适应性广，可对石灰石、消石灰、生石灰石以及白云石等多种钙基脱硫剂进行改性；2、投资费用较少，运行及维护费用低；3、不会对锅炉本体设备产生腐蚀作用，且不会产生二次污染。
四
图1是本发明改性装置的结构示意图。其中有安全阀接口1、热电偶接口2、压力表接口3、出料阀4、加热装置5、法兰盘6、轴承7、本体8、压力封头9、固态继电器10、温度控制仪11。
五具体实施例方式
本发明的目标是在自行独创建造的改性装置上实现的，以电加热提供闪蒸热源的装置如附图所示。除利用电加热外，也可利用其它高温高压热源(如锅炉排污水)来达到闪蒸目的，此时闪蒸装置结构将可简化；还可利用微波加热方法。本发明的装置由安全阀接口1、热电偶接口2、压力表接口3、出料阀4，本体8、加热装置5、法兰盘6所组成，本体8为圆柱形压力容器，在本体8的一端设有法兰盘6、在其另一端设有安全阀接口1、热电偶接口2、压力表接口3、出料阀4，加热装置5设在本体8的外表面。
操作方法是首先将钙基脱硫剂放入改性装置的本体内，然后加入水，将改性装置封闭后，通入氮气加压至2～10MPa，再升温至200～320℃，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。或首先将钙基脱硫剂放入改性装置的容器内，将改性装置封闭后，然后加入200～320℃水，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水合的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。
操作过程中，通过端部法兰向改性装置本体内加入物料，然后由给水阀向物料加水，最后再向孔径增扩仪内充入氮气加压，压力加到设定值后通电加热、直至达到设定的压力、温度后卸压闪蒸，对物料进行孔径增扩。
改性装置的工作压力和温度范围分别为(2～10)MPa和(200～320)℃。选取南京下关发电厂脱硫系统所用的市郊孟墓石灰石、东北建昌石灰石、南京钢铁公司自备石灰石厂所用石灰石(简称南钢石灰石)为样品进行闪蒸改性处理并进行脱硫特性测定，结果发现1、闪蒸改性处理后，上述三种石灰石的微孔孔径峰值得到明显改善。闪蒸改性石灰石的微孔孔径峰值如下
2、上述三种石灰石闪蒸改性后热解产物CaO孔隙结构得到明显改善，闪蒸改性后热解产物CaO孔隙特性如下
3、在气流反应器进行的脱硫实验结果显示闪蒸改性后脱硫剂的脱硫效率大大提高，闪蒸改性后脱硫剂的脱硫效率如下
权利要求
1.一种钙基脱硫剂的改性装置，其特征在于该装置由安全阀接口(1)、热电偶接口(2)、压力表接口(3)、出料阀(4)、本体(8)、加热装置(5)、法兰盘(6)所组成，本体(8)为圆柱形压力容器，在本体(8)的一端设有法兰盘(6)、另一端设有安全阀接口(1)、热电偶接口(2)、压力表接口(3)、出料阀(4)，加热装置(5)设在本体(8)的外表面。
2.一种钙基脱硫剂的改性方法，其特征在于改性的方法为首先将钙基脱硫剂放入改性装置的容器内，然后加入水，将改性装置封闭后，通入氮气加压至2～10MPa，再升温至200～320℃，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。
3.根据权利要求2所述的钙基脱硫剂的改性方法，其特征在于改性的方法为首先将钙基脱硫剂放入改性装置的容器内，将改性装置封闭后，然后加入2～10MPa、200～320℃的高压饱和水，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水合的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。
全文摘要
钙基脱硫剂的改性装置及改性方法涉及一种通过对钙基脱硫剂的改性，提高脱硫剂脱硫效率的改性方法，属于烟气净化的技术领域。该装置由安全阀接口1、热电偶接口2、压力表接口3、出料阀4、本体8、加热装置5、法兰盘6所组成。本体为圆柱形压力容器，在本体的一端设有法兰盘、在其另一端设有安全阀接口、热电偶接口、压力表接口、出料阀，加热装置设在本体的外表面。改性的方法为首先将钙基脱硫剂放入改性装置的容器内，然后加入水，将改性装置封闭后，通入氮气加压至2～10MPa，再升温至200～320℃，使高压饱和水渗透入钙基脱硫剂孔隙中，最后将改性装置突然泄压，利用加压饱和水的闪蒸作用，使脱硫剂的孔隙扩大，改变颗粒孔隙特性。
文档编号B01D53/81GK1453061SQ0311349
公开日2003年11月5日 申请日期2003年5月16日 优先权日2003年5月16日
发明者赵长遂, 陈晓平, 吴新 申请人:东南大学