一种燃煤烟气脱氯系统及方法与流程

1.本发明涉及脱氯系统技术领域，尤其是涉及一种燃煤烟气脱氯系统及方法。


背景技术：

2.火力发电厂燃用大量煤炭等化石燃料，煤粉中的含氯物质燃烧后以hcl的形式存在于烟气中，hcl有很强的腐蚀性，排到大气中会对环境和人体健康造成严重影响。
3.然而，由于燃煤烟气中hcl含量相对较低，目前火力发电厂烟气处理尚未采用单独脱氯的措施，而是通过湿法脱硫系统将烟气中的绝大部分氯离子富集在脱硫塔内。湿法脱硫主要以石灰石-石膏法为主，使用石灰石浆液作为脱硫剂，脱硫效率为90％-95％，最高可达到99％，脱硫效率稳定，技术成熟可靠，副产物脱硫石膏可再次利用，是现在燃煤电厂烟气脱硫的主流技术路线。
4.将含氯气体在脱硫过程中进行协同脱除时，hcl溶解在脱硫浆液中，导致湿法脱硫设施运行一段时间后，氯离子在脱硫浆液内不断富集，氯离子在脱硫浆液内主要以cacl2的形式存在，当脱硫浆液中氯离子升高，导致ca
2+
浓度上升。此时作为脱硫剂的caco3的溶解反应受到影响，caco3(s)+h
+
ca
2+
+hco
3-化学平衡向左移动，导致ph下降，石膏中未反应的caco3含量增加，脱硫效率降低；同时氯离子影响石膏的正常结晶和脱水，造成石膏品质下降。因此，通常情况下，操作人员会将脱硫塔内氯离子浓度控制在20000ppm以下，如超出这一限制，将会通过排放废水、置换新鲜浆液等方式降低脱硫塔内氯离子浓度，即通过烟气进入脱硫系统的氯离子总量与废水排放量有显著的正相关性。
5.然而，常规的废水处理费用高昂，特别是在开展废水零排放处理的电厂，处理过程工艺复杂、成本很高，处理费用为80-200元/t不等，给电厂带来很大的运行压力。而氯离子富集造成ph值降低，石膏溶液的酸性增强，而由于脱硫系统中与浆液接触的金属构件或管道大多采用不锈钢制成，在ph偏低的情况下，不锈钢对cl-将会更加敏感，更易造成设备腐蚀，损坏管道、泵体及叶片等关键设备，严重影响脱硫系统安全。
6.因此，针对上述问题，开发一种新型的燃煤烟气脱氯系统及方法，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

7.本发明的第一目的在于提供一种燃煤烟气脱氯方法，该方法可将烟气中大部分含氯物质在进入脱硫塔前脱除；
8.本发明的第二目的在于提供一种燃煤烟气脱氯系统，该系统实现了烟气中含氯气体的高效脱除。
9.本发明提供一种燃煤烟气脱氯方法，包括以下步骤：
10.在燃煤烟气经过空预器之后，进入脱硫系统之前，向燃煤烟气中喷射消化石灰，将烟气中hcl转化为氯盐；优选地，所述氯盐在烟气进入脱硫系统之前被除尘器去除；优选地，所述消化石灰为干粉状。
11.为防止半干态或液体脱氯剂喷入烟道后发生粘结，本发明优选干态消化石灰。
12.作为本技术方案优选地，所述消化石灰的粒径大于425μm。
13.消化石灰的粒径选择大于425μm(40目)，可以有效防止微小粒径做脱氯剂发生团聚导致脱氯效率降低的问题。
14.作为本技术方案优选地，所述空预器之后的燃煤烟气的温度为130-150℃。
15.为便于反应后氯盐能够被除尘器吸附，氯盐呈结晶颗粒状有利于除尘器吸附并排出，因此，选择在空预器后的尾部烟道喷入脱氯剂，并控制经空预器后的烟气温度为130-150℃。
16.本发明还提供了上述燃煤烟气脱氯方法所使用的燃煤烟气脱氯系统，包括消化石灰供应机构、空预器、喷射机构和除尘器，沿烟气流动的方向，所述空预器和所述除尘器依次布设在烟道上；所述喷射机构布设在所述空预器后的尾部烟道上，且所述喷射机构与所述消化石灰供应机构连通。
17.作为本技术方案优选地，所述消化石灰供应机构包括依次首尾连通的石灰石消化器、旋风分离器、储料仓和送粉风机，所述旋风分离器的侧面设置有进料口，所述进料口与所述石灰石消化器连通；所述旋风分离器的顶端和底端分别开设有细粉出口和粗粉出口，所述细粉出口与所述石灰石消化器的入口连通，所述粗粉出口与储料仓连通，所述送粉风机与所述喷射机构连通；优选地，所述细粉出口与脱硫制浆系统连通。
18.作为本技术方案优选地，所述喷射机构包括多个均匀布设在烟道上的喷枪，每个所述喷枪固设于烟道并延伸至烟道的内部，所有所述喷枪均与送粉风机的出料端连通。
19.作为本技术方案优选地，所述喷枪上设置有一个或多个喷嘴。
20.本发明的燃煤烟气脱氯方法，与现有技术相比，具有以下技术效果：
21.本发明的燃煤烟气脱氯方法使用粉末状消化石灰作为脱硫剂，并在空预器之后除尘器之前喷射入燃煤烟气中，可将烟气中的hcl气体在进入脱硫系统之前脱除。相比于现有的通过脱硫塔去除hcl气体的方式，显著降低了酸性气体对尾部烟道及脱硫设施的腐蚀，优化了脱硫反应环境，提高了脱硫效率和石膏品质；同时，起到了协同减排so2等其他酸性气体、降低废水处理量的作用，为脱硫废水的后续处理降低了成本。
22.本发明的燃煤烟气脱氯系统，与现有技术相比，具有以下技术效果：
23.本发明的燃煤烟气脱氯系统包括消化石灰供应机构、空预器、喷射机构和除尘器，消化石灰供应机构中的消化石灰经喷射机构与烟气中的hcl气体进行反应，生成的氯盐颗粒被除尘器吸附并排出。其中，喷射机构布设在空预器后的尾部烟道上，在此烟道部位的烟气温度下，消化石灰与hcl气体反应后并固定的氯盐在此温度下可结晶成颗粒状，该氯盐颗粒可进一步被除尘器吸附并排出，进而被用作他用。因此，本系统可将大部分含氯物质在进入脱硫塔前脱除，显著降低了酸性气体对尾部烟道及脱硫设施的腐蚀。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明燃煤烟气脱氯系统示意图；
26.图2为本发明不同粒径消化石灰的脱氯效率示意图；
27.图3为本发明6kw cfb燃煤烟气喷射脱氯试验装置系统图。
28.附图标记：
29.1：除尘器；2：石灰石消化器；3：储料仓；4：送粉风机；5：旋风分离器；6：煤仓；7：螺旋给料器；8：流化床燃烧室；9：分离器；10：返料器；11：热交换器；12：微型螺旋给料器；13：吸附剂仓；14：吸附剂载气；15：回形烟道；16：第一取样点；17：第二取样点；18：第三取样点；19：第四取样点；20：第五取样点；21：第六取样点。
具体实施方式
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
32.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1所示，本发明提供了一种燃煤烟气脱氯系统，包括消化石灰供应机构、空预器、喷射机构和除尘器1，沿烟气流动的方向，所述空预器和所述除尘器1依次布设在烟道上；所述喷射机构布设在所述空预器后的尾部烟道上，且所述喷射机构与所述消化石灰供应机构连通。
34.针对目前燃煤电厂湿法脱硫设施富集烟气中的hcl所造成的脱硫环境恶化、脱硫效率降低、副产物石膏品质变差、废水处理成本增加等问题，本发明提出了一种燃煤烟气脱硫系统，在该燃煤烟气脱硫系统中，喷射机构布设在空预器的尾部烟道上，在此烟道部位的烟气温度在130-150℃范围内，当消化石灰供应机构中的消化石灰经喷射机构进入烟道内，消化石灰与烟气中的hcl气体反应生成颗粒状氯盐，生成的氯盐颗粒进一步被除尘器1吸附并排出。因此，本系统可将大部分含氯物质在进入脱硫塔前脱除，显著降低了酸性气体对尾部烟道及脱硫设施的腐蚀，脱硫环境得到明显改善，脱硫废水量也相应明显减少。
35.在上述技术方案的基础上，进一步，消化石灰供应机构包括依次首尾连通的石灰石消化器2、储料仓3和送粉风机4，所述送粉风机4与所述喷射机构连通。
36.具体地，将廉价的生石灰小块置于石灰石消化器2中进行消化，得到干态消化石灰，消化石灰进一步进行储料仓3待用，当需要对烟气进行脱氯时，使用送粉风机4将消化石灰粉料输送至布置在空预器后尾部烟道的喷射机构中，此时，消化石灰与烟气混合并与hcl发生中和反应。
37.本发明中的石灰石消化器2为三级石灰石消化器，并且其内置消化水和搅拌装置，
经过10-30min即可将生石灰完全消化，制得含水率小于5％的干态消化石灰，此时，干态消化石灰的粒径大小不一，并以大于75μm(200目)的分布最为广泛。
38.研究表明：直接采用上述干态消化石灰无法获得良好的脱氯效率；因此，本技术特设置旋风分离器5，控制消化石灰的粒径大于425μm(40目)，优选为425-850μm(20-40目)，此时，在实验室单独hcl和平衡气体的条件下，脱氯效率可达到96％；当粒径变小至小于250μm(60目)时，脱氯效率显著降低至78％，这是由于细颗粒易于发生团聚效应，降低了其利用率。因此，在本发明的消化石灰供应机构中还设置有旋风分离器5，并且旋风分离器5的侧面设置有进料口，该进料口与石灰石消化器2连通；而旋风分离器5的顶端和底端分别开设有细粉出口和粗粉出口，通过合理设计分离临界值可将其分为细粉和粗粉，其中，细粉出口与石灰石消化器2反向连通，粒径小于425μm(40目)的消化石灰ca(oh)2重新进入石灰石消化器2中再次溶解干燥，粗粉出口与储料仓3连通，以作为脱氯剂待用，以保证更高的脱除效率。
39.此外，细粉出口与脱硫制浆系统连通，粒径小于425μm(40目)的消化石灰ca(oh)2还可进入脱硫制浆系统作为脱硫剂使用。
40.在上述技术方案的基础上，为进一步提高消化石灰ca(oh)2与烟气混合的均匀性，所述喷射机构包括多个均匀布设在烟道上的喷枪，每个所述喷枪固设于烟道并延伸至烟道的内部，所有所述喷枪均与送粉风机4的出料端连通。并且，具体的喷枪上可以设置有一个或多个喷嘴。这样消化石灰在多个喷枪的作用下，可形成网格化的喷射面积，确保了与烟气的充分混合。
41.脱硫反应后的烟气进入除尘器1，随后由除尘器1下方的灰斗排出。
42.模拟最为优选的燃煤烟气脱硫系统，在6kw循环流化床燃煤烟气喷射脱氯中试试验装置上，开展了烟气脱氯试验，系统图如图2所示。在不同位置布置烟气取样点，检测烟气中hcl。
43.在模拟的系统中，煤仓6、螺旋给料器7、流化床燃烧室8、分离器9和返料器10共同组成烟气供应的系统，热交换器11变相当于空预器，微型螺旋给料器12、吸附剂仓13和吸附剂载气14共同组成消化石灰供应机构，回形烟道15相对于空预器后的尾部烟道。在本系统中，分别设置了6个取样点，第六取样点处的采集值用于计算脱氯效率。
44.实施例1
45.使用热交换器11将燃煤烟气的温度调为150℃，进入脱硫系统之前，向燃煤烟气中喷射含水率为5％、粒径为大于250μm(具体为小于60目)的消化石灰，将烟气中hcl转化为氯盐，氯盐在烟气进入脱硫系统之前被除尘器1去除。
46.实施例2
47.使用热交换器11将燃煤烟气的温度调为130℃，进入脱硫系统之前，向燃煤烟气中喷射含水率为5％、粒径为大于425μm(具体为20-40目)的消化石灰(干粉状ca(oh)2粉末)，将烟气中hcl转化为氯盐，氯盐在烟气进入脱硫系统之前被除尘器1去除。
48.实施例3
49.使用热交换器11将燃煤烟气的温度调为140℃，进入脱硫系统之前，向燃煤烟气中喷射含水率为4％、粒径为大于425μm(具体为20-40目)的消化石灰，将烟气中hcl转化为氯盐，氯盐在烟气进入脱硫系统之前被除尘器1去除。
50.经过中试实验结果，在实际燃煤烟气钙氯比为9的工况下，检测了实施例1中消化石灰ca(oh)2在燃煤烟气喷射脱氯试验中的脱氯效率为84.44％，而结合附图2研究结果，当使用使用大于425μm粒径范围内的脱氯剂时，脱氯效率将大于90％。
51.因此，本发明使用粒径大于425μm的粉末状干态消化石灰作为脱氯剂，其来源广泛，价格低廉，并且具有较高的脱氯效率。相比于现有的通过脱硫塔去除hcl气体的方式，显著降低了酸性气体对尾部烟道及脱硫设施的腐蚀，优化了脱硫反应环境，提高了脱硫效率和石膏品质；同时，起到了协同减排so2等其他酸性气体、降低废水处理量的作用，为脱硫废水的后续处理降低了成本。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。