使吸附剂能够重复使用的吸附剂再生方法

专利名称：使吸附剂能够重复使用的吸附剂再生方法
技术领域：
本发明涉及一种降低SO2排放量的方法，更具体地说，涉及一种以重复使用为目的的吸附剂再生方法，将吸附剂注入燃烧矿物燃料的燃烧器，以便在该燃烧矿物燃料的燃烧器内俘获矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。
在现有技术中早已经知道，采用含有CaO的吸附剂，可以在燃烧矿物燃料的燃烧器内有效地俘获矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。此外，已经证实，这种吸附剂在循环流化床燃烧器内，能特别有效地俘获天然固态矿物燃料的燃烧过程中释放的SO2。然而，虽然已经证实该吸附剂在循环流化床燃烧器中能够有效地用于俘获的SO2，但是却发现吸附剂的消耗和需要处置含有吸附剂灰分的费用，占循环流化床燃烧器运行费用的较大部分，上述灰分是在循环流化床的燃烧器内的燃烧过程中产生的。此外，可以预料到，随着将来对环境的要求越来越严格，上述费用还会不断增加。因此，总的来说，除非能够降低吸附剂的消耗量，否则，为了满足较高的硫去除率而增加钙-硫的摩尔比，这将极大地影响循环流化床工艺的成本效益。
根据循环流化床的工艺方法，可以采用任何一种不同形式的矿物燃料，如煤等等，在含有CaO的吸附剂存在的情况下，在循环流化床系统的燃烧器中燃烧矿物燃料，将这种吸附剂注入燃烧器中，以便当矿物燃料在燃烧器中燃烧时，吸附剂被煅烧并发生硫酸化反应。这样，当在燃烧器中燃烧矿物燃料时，这种吸附剂能够有效地俘获SO2。在这种情况下，吸附剂中并不是所有的CaO都能充分地用于俘获硫。这是由于在俘获硫的过程中，吸附剂中的CaO与硫化合为CaSO4的缘故。因此，由于CaSO4的比容大于CaO的比容，吸附剂的多孔结构会被CaSO4堵塞。也就是说，CaO表面会覆盖上一层CaSO4，这会极大地妨碍吸附剂颗粒内部未反应的CaO与SO2的进一步反应，也就是说阻碍吸附剂对硫的进一步俘获。
至今为止已经知道，将灰分回注到循环流化床系统的燃烧器中，以致力于重复利用含在这些灰分中的吸附剂。回注这种含吸附剂的灰分必定会减少吸附剂的回复使用。换句话说，吸附剂颗粒最终变得硫酸化，颗粒内部的孔被CaSO4堵塞。因此，吸附剂对硫的进一步俘获只能出现在吸附剂颗粒内部的CaO暴露的情况下。为暴露CaO曾进行过许多努力，下文将引述这些文件作为参考。
总之，至今为止在现有本专业技术领域已经作过许多努力，试图开发一种降低吸附剂消耗的新方法，以便减少固体废物的处置量，改进固体废物的利用。在这一方面，一个非限定性的例子是颁布于1994年8月30日的美国专利5,342,594，题目为“除去SOx的流化床方法”。如该美国专利5,342,594所述，在混合室内，将含有气态硫氧化物杂质的热的脏气体与一种含CaCO3的固态工艺物料相混合，使含硫氧化物杂质的气体与CaCO3相反应，生成一种含杂质的固态反应产物。此后，从脏气体中分离固态工艺物料和固态反应产物，由此得到净化后的气体。然后，使分离出的含杂质的固态反应产物和固态工艺物料回到混合室，再一次与脏气体相混合。
此外，在这一方面，另一个非限定性的例子是颁布于1994年9月13日的美国专利5,345,883，题目为“在流化床锅炉中吸附剂的再生”。根据该美国专利5,345,883的所述，在足够高的压力下，喷射一股水或蒸汽粉碎介质，并引导所喷射的水或蒸汽，使之撞击内部含有未反应吸附剂材料的吸附剂颗粒，由此对这些吸附剂颗粒进行机械粉碎，使内部含有的未反应的吸附剂暴露出来。为此，如美国专利5,345,883所所述，当在低于吸附剂颗粒温度的温度下喷射这种粉碎介质时，粉碎介质射到吸附剂颗粒上的热冲击的结果会使吸附剂颗粒粉碎。或者，如美国专利5,345,883所述，将如此喷射的粉碎介质直接喷向吸附剂颗粒上，通过撞击靶表面或其它颗粒，使吸附剂颗粒机械粉碎。
此外，在这一方面，另一个非限定性的例子是颁布于1994年9月6日的美国专利5,344,632，题目为“在燃烧过程中降低氧化硫排放的方法”。根据该美国专利5,344,883所述，在降低温度的条件下，使烟道气和被夹带的细小颗粒的混合物进入一个湿式反应器，上述被夹带的细小颗粒的一部分是石灰石颗粒，它们均未被硫酸化，却经化学转化成烧石灰，在湿式反应器内，温度降低是由于混合物早先的放热造成的。随后，水分散成许多细小水珠，使烟道气和被夹带的细小颗粒的混合物蒸发和增湿，再配合以混合物的温度降低，因此非常有助于在石灰石颗粒表面形成的一层氢氧化钙碱溶液的薄膜。然后，该碱溶液能有效吸收在烟道气和被夹带的细小颗粒的混合物中存在的氧化硫以形成硫酸钙和硫化钙沉淀。
最后，在这一方面，另一个非限定性的例子是颁布于1994年8月30日的美国专利5,341,753，题目为“改进吸附剂与燃烧废气相混合的循环流化床火电厂”。根据该美国专利5,341,753所述，可以知道下述事实，去除要求量的硫所需的钙硫比是要求气流中颗粒密度过量多少的函数，以便确保有足够量的二氧化硫分子与氧化钙颗粒相接触。因此，一般认为，最好改进钙与二氧化硫之间的接触。为此，向循环流化床锅炉注入高速蒸汽，以改进再循环固体与燃烧废气之间的混合，由此使燃烧含硫燃料的循环流化床锅炉能更有效地利用石灰石。
根据上述美国专利技术，通过对废灰的水合作用及简单的还原，接着将其回注到循环流化床系统的燃烧器中，以达到回注废灰的附加硫化，从而能提高来自循环流化床系统废灰的利用率。此外，根据上述美国专利技术，显然通过合适地选择废灰回注到循环流化床系统的位置，能够实现均匀的附加硫化。除上述美国专利技术之外，还知道在现有技术领域还有其它灰分活化/注入方法。总之，为便于参考，可将所有这些灰分活化/注入方法归纳如下直接回注未处理的废灰；机械研磨废灰，以便在废灰回注之前，暴露未反应的CaO；无任何废灰再循环的烟道气增湿；将吸附剂注入无任何废灰再循环的烟道气中；回注干燥的水合废灰；回注潮湿的水合废灰；以及回注浆液形式的水合废灰。
尽管一般来说，已经表明这些灰分活化/注入方法能够有效地实现它们想要实现的目的，然而，有证据证明在现有技术领域，还需要进一步改进这些灰分活化/注入方法。即在现有技术领域，需要有新的和改进的方法，以便在燃烧矿物燃料的燃烧器内，提高矿物燃料燃烧过程中排放的SO2的俘获率，尤其是，还需要一种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法，该吸附剂注入循环流化床系统的燃烧器中，以有效俘获在循环流化床系统的燃烧器内由矿物燃料燃烧过程排放的SO2。
为此，有证据证明在现有技术领域，还需要一种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法，该方法具有以下几个特征。特征之一是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法能够显著地降低俘获同样SO2所需的石灰石量，也就是说，对俘获同样量的SO2来说，所需的Ca/S比要比至今为止的其它方法的Ca/S低。另一特征是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法能够显著地降低所需处置的废灰量。特征之三是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法能够显著地降低最终必须被处置的废灰中存在的Ca量，由此使废灰更容易被处置。其特征之四是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法无需对燃烧过程进行任何改进，就可以实施该方法，由此在燃烧矿物燃料的燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。其特征之五是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法无需对燃烧矿物燃料的燃烧器作任何重大的设备改进，就可以实施本发明的方法，由此在该燃烧矿物燃料的燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2，就可以用吸附剂对其进行俘获。其特征之六是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法能够利用现有的任何形式的燃烧矿物燃料的燃烧器，由此在该燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2，就可以用吸附剂对其进行俘获。其特征之七是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法能够适用于任何新型燃烧矿物燃料的燃烧器。其特征之八是，这种新改进的以重复使用为目的的吸附剂再生方法适合于被改型以应用于现有的燃烧矿物燃料的燃烧器。
因此，本发明的一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，将吸附剂注入燃烧矿物燃料的燃烧器中，以便在燃烧矿物燃料的燃烧器中俘获在矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。
本发明的另一个目的是提供一种新改进的尤其适用于以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，将吸附剂注入循环流化床系统的燃烧器中，以便在循环流化床系统的燃烧器中俘获在矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。
本发明的再一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于通过使用该方法，能够显著地降低俘获同样量SO2所需的吸附剂量。
本发明的又一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于通过使用该方法，能够显著地降低需处置的废灰的量。
本发明的再一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于通过使用该方法，能够显著地降低最终必须被处置的废灰中的Ca量，由此使废灰更容易被处置。
本发明的又一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于无需对燃烧过程进行任何改进，就可以实施该方法，由此在燃烧矿物燃料的燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。
本发明的另一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于无需对燃烧矿物燃料的燃烧器作任何重大的设备改进，就可以实施本发明的方法，由此在该燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。
本发明的再一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于现有的任何形式的燃烧矿物燃料的燃烧器都可以采用本发明，由此在该燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。
本发明的再一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于该方法适用于各种新型燃烧矿物燃料的燃烧器。
本发明的再一个目的是提供一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂再生方法，其特征在于该方法适合于改型以应用于现有的各种燃烧矿物燃料的燃烧器。
本发明的概述根据本发明，提供了一种以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂再生方法，将CaO注入燃烧矿物燃料的燃烧器，以便在燃烧矿物燃料的燃烧器内俘获在矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。更具体地说，本发明的以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂再生的主体方法是通过蒸汽对含有未反应CaO的吸附剂进行再生。为此，废灰经预定温度和预定分压下的蒸汽处理，该废灰来自燃烧矿物燃料的燃烧器中的矿物燃料燃烧过程，其中含有含未反应CaO的吸附剂颗粒。废灰经蒸汽处理的结果是使吸附剂颗粒中所含的CaO与蒸汽的反应，将含在废灰中的吸附剂颗粒中的未反应的CaO转化成Ca(OH)2。此外，由于Ca(OH)2的体积大于CaO的体积，体积的增加致使吸附剂颗粒破碎，吸附剂颗粒以前含有未反应的CaO，但是现在却含有Ca(OH)2，由于吸附剂颗粒的破碎，其中的Ca(OH)2暴露出来。在废灰暴露于蒸汽之后，根据本发明的主体方法，将废灰回注到取出废灰的燃烧矿物燃料的燃烧器中，现该废灰中存在着含有Ca(OH)2而不是未反应CaO的吸附剂颗粒。为此，在一个其温度足够高如超过580℃的位置，将其中存在着含有Ca(OH)2的吸附剂颗粒的废灰回注到燃烧矿物燃料的燃烧器中，使回注废灰中吸附剂颗粒中含有的Ca(OH)2再一次转变为CaO，借助于回注的废灰分中的吸附剂颗粒的这种再生，就使回注的废灰中的吸附剂在燃烧矿物燃料的燃烧器中再一次有效地俘获在矿物燃料燃烧过程中排放的SO2。
附图的简要描述

图1是可实施本发明方法的燃料矿物燃料的燃烧器，也即循环流化床系统的侧面纵剖图。
图2是描述Ca(OH)2分解压作为基于热动力条件的温度函数的曲线图。
图3是描述水合烟灰随SO2转化的曲线图。
优选实施例的描述下面参照附图，图1描述的是一种能够实施本发明方法的燃烧矿物燃料的燃烧器。更具体地说，根据本发明的一个最佳实施方式，图1所示的燃烧矿物燃料的燃烧器包括循环流化床系统，图1中用标号10表示。沿图1中箭头12所示的方向，向循环流化床系统10的燃烧器14供给通常是煤的矿物燃料和通常是石灰石的吸附剂。沿图1中箭头16所示的方向，用已知方式向标号为18的气室供给经过预热的初级流化空气，气室位于燃烧器14的底部，坐落在标号为20的空气分布板的下方。
继续描述图1所示的循环流化床系统10，沿图1箭头22和24所示的方向，向燃烧器14供给助燃空气。通过标号为26的管道和标号为28的灰分冷却器，从燃烧器14中排出随矿物燃料在燃烧器14的燃烧过程所产生的灰分，该矿物燃料是从16进入燃烧器14的。
根据常规惯例，包含初级燃烧区的燃烧器14的底部通常都有耐火材料衬里，以便减少热量损失。另一方面，根据常规惯例，燃烧器14的上部通常都有炉壁蒸发水管排，在其中生成蒸汽。
随燃烧器14内矿物燃料燃烧过程产生的烟道气，与烟道气中夹带的任何固体一起，从燃烧器14穿过标号为30的管道流向标号为32的旋风分离器，上述矿物燃料是从16处引入燃烧器14的。在旋风分离器32中，夹带的固体从烟道气中分离出来。在固体被旋风分离器32从烟道气中分离出来之后，固体落入旋风分离器32的底部，而经去掉先前所夹带的固体的烟道气从旋风分离器32的顶部排出，后者如图1中标号34所示。然后从旋风分离器32的顶部34排出的经去除先前所夹带的固体的烟道气，穿过图1中标号为36的切向管流到循环流化床系统10的标号为38的对流通道中，根据常规惯例，通常其中有热交换表面。
再参见图1，图中所示的循环流化床系统10在旋风分离器32的底部还设置有标号为40的J形肘管或密封容器。J形肘管或密封容器40的作用是在克服燃烧器14中存在的压力情况下，将从烟道气中分离出来的被旋风分离器32收集的固体循环回燃烧器14中。也就是说，这些固体向下流到进口侧，也即图1中标号为40a的J形肘管或密封容器40的一侧，然后向上流动到出口侧，也即图1中标号为40b的J形肘管或密封容器40的另一侧，然后穿过标号为42的管道流回燃烧器14。根据常规惯例，标号为40c的J形肘管或密封容器40的底部通常借助于通入的空气呈流态化，使J形肘管或密封容器40中的固体能穿过它流动。如本专业普通技术人员所公知的，在其进口侧40a和出口侧40b之间固体量的位差就相应于沿J形肘管或密封容器40的压差。由此，进入J形肘管或密封容器40进口侧40a的固体会取代流出J形肘管或密封容器40而流入管道42中的固体。
继续参见图1，循环流化床系统10还包括标号为44的固体排放管和图1中箭头46所示的固体流量控制阀。参见图1，将固体排放管44和固体流量控制阀46合适地固定在J形肘管或密封容器40的下部40c。固体排放管44的作用是随固体控制阀46的操纵，将所需量的热循环固体从J形肘管或密封容器40输送到标号为48的外部流化床热交换器中。按已知构型，通常外部流化床热交换器48包括一个或多个标号为48a的隔室，多数隔室48a都有浸入式管束(为了保持附图的清晰度，未示出)，可将它们设计成蒸发运行和/或再热运行和/或过热运行和/或经济运行的热交换表面。然而，一些隔室48a未设置浸入式管束。为了使固体穿过外部流化床热交换器48流动，使进入外部流化床热交换器48的固体流化。在固体穿过外部流化床热交换器48的过程中，当它们逐渐从一个隔室流到另一个隔室48a时，将热量传递给其内的热交换表面。此后，固体从图1中标号为50的出口管流出外部流化床热交换器48，并回流到燃烧器14中。
围绕循环流化床系统10，也即穿过燃烧器14、旋风分离器32和外部流化床热交换器48循环的固体由未反应的矿物燃料灰分和仅部分参与了反应的吸附剂颗粒的混合物组成，因此，这些吸附剂颗粒的核心部分含有未反应的CaO，而其壳或外层部分由CaSO4组成。
下面将讨论在循环流化床系统10的燃烧器14中，用吸附剂俘获SO2的情况。在这一方面，通常可以用两个连续反应来描述所有SO2被加入循环流化床系统的由石灰石组成的吸附剂俘获的情况，即吸热煅烧和放热硫酸盐化，上述循环流化床系统可以是图1所示的循环流化床系统10。放热硫化是一个基本反应，如所述的分子反应机理，它不会被中断。高于700℃才有效的煅烧反应可产生多孔状的CaO颗粒。随着硫化反应的进行，CaO颗粒的孔结构不断改变，由于CaSO4的克分子体积大于CaO的克分子体积，这会导致靠近颗粒外层表面的孔被堵塞，进一步会妨碍SO2向吸附剂颗粒内部的扩散。尽管对来自循环流化床系统的飞灰小颗粒中，发现穿过该颗粒进行了相当均匀的硫化，但是，通常多数这种类型的不均匀反应都具有未反应的核心模型，它还能进行下列过程气态SO2扩散到固体颗粒的表面，SO2穿过CaSO4层渗透并扩散到未反应的核心部分，以及SO2与核心中的吸附剂反应。
通常只有25-45％的低钙利用率会导致大量的废物需要处置。因此，如果能够增加新吸附剂的利用率，可以显著地改进脱硫处理，从经济和控制污染的角度来看，都可达到目的。如上所述，在已经发现的有可能增加吸附剂利用率的方法之中，有效的方法是，通过在较低的温度下，用蒸汽再生使废吸附剂/灰分水合，并将再生后的吸附剂/灰分循环回流到燃烧器中。通过这种水合作用以提高吸附剂的利用率可归因为CaO与Ca(OH)2的克分子体积差。为此，当将用过的吸附剂/灰分暴露在蒸汽中时，水和未反应CaO之间的强亲和力会导致水吸附到颗粒的小孔中，由此使CaO转变为Ca(OH)2。
图2借助于标号52表示的曲线，描述了在与CaO和Ca(OH)2混合物相平衡的水的分压。曲线52有效地示出在致使CaO再水合的环境中的水蒸汽最小分压与温度的关系。曲线52是采用纯固体和气体的自由生成能和热容计算出来的。参见图2，可以看到，在高温下即250-700℃的温度范围内进行水合是可能的，水的分压高达1.0以上。此外，从图2还可以看出，Ca(OH)2在低于450℃的温度下是稳定的，其体积百分湿度为60％。这样，与SO2相比，水蒸汽分子较小，则水渗透到先前未利用的CaO位置就成为可能。此外，在合适的条件下，CaO到Ca(OH)2的就地再水合还会伴随体积的改变，并随之而来地使未反应的CaO表面暴露，于是，当将这种已经历这种CaO就地再水合化的吸附剂颗粒回注到循环流化床系统如图1所示的循环流化床系统10的燃烧器14中时，它会进一步俘获SO2。
至此，温度对部分硫化的石灰石水合作用的影响是若干研究的主题。这些研究发现，当在恒定湿度下，将温度从100℃增加到300℃时，CaO向Ca(OH)2的转变将降低。另外，这些研究还观察到随温度的降低，水合速率增加。此外，有人认为这是归因于蒸汽达到活性CaO位置的机理，并且提出抗蒸汽扩散的阻力部分是由于生成的Ca(OH)2使克分子体积增加而引起的。所以，与硫化过程中出现的现象相类似，可能是小孔的堵塞既引起了反应速率的降低，又使得最终转化减少，同时随着温度的升高，吸附剂颗粒的小孔被堵塞得越快。
进一步参照上述研究，由此还发现，吸附剂颗粒与蒸汽的水合速率远远低于与水的水合速率。这些研究假设这是由于水穿过吸附剂颗粒的迁移机理，而不是由于小孔的堵塞引起的。所以，这些研究认为，由于水的表面张力使水分子很快被吸附，并将水吸入吸附剂颗粒的小孔中，在此水与CaO相反应。
在这些研究过程中所作的所有试验都是在300℃的温度下进行的。在这些研究中，对在高于300℃的温度下进行再生没有表现出任何有计划的考虑，也许一定程度上是因为在300℃的温度下，Ca(OH)2的分解变得明显，热力学以及动力学因数变得重要的缘故。尤其是，需要蒸汽的最小分压高于Ca(OH)2分解压力，以便进行再生。
下面参照图3，其中示出了分别用标号54、56和58表示的一组曲线。曲线54、56和58表示的趋势可结合热力学和动力学因素来解释。热力学因素以两个途径涉及这种讨论。首先，根据图2的曲线52，确定是否在特定的温度下及给定的蒸汽分压下能进行再生。其次，确定热力学因素对反应速率的影响。
显然，如图3中曲线54、56和58所示，温度和蒸汽分压的影响可以用再生速率受蒸汽穿过废灰表层小孔扩散的限制来解释。所以，扩散速率与两个温度相关因素成比例，即扩散系数除以温度以及推动力。另外，推动力等于在大量气体内和吸附剂颗粒中心(分解压力)的蒸汽分压差。至于扩散系数，扩散系数会随温度的约1.5-0.5次方而增加，这取决于扩散是体积扩散还是努森扩散。然而，对于给定的蒸汽分压扩散的推动力将随温度降低，因为在吸附剂颗粒中心部分的蒸汽分压上升。这两种相反作用的结果是使再生速率出现一个最大值，只要扩散系数随温度的大于一次方而变化。图3曲线54、56和58所示的所有趋势都表明，由于扩散系数的增加，反应速率随温度增加到最大。此外，在温度高于该最大点时，反应速率随推动力的降低而降低，当体积扩散等于分解压力时，反应速率达到0。
可以在循环流化床系统10中的几个位置得到欲经本发明方法的蒸汽再生的废灰。也即，可以从灰分冷却器28，或从J形肘管或密封室40，或从外部流化床热交换器48得到欲经过本发明方法用蒸汽再生的废灰。此外，根据本发明的方法，还可以预料，可就地进行废灰的蒸汽再生。也就是说，蒸汽具有双重功能，即，使从旋风分离器32回注到燃烧器14的固体流态化，同时该蒸汽还对回注的固体进行就地蒸汽再生。为此，如图1中箭头60所示，可将用于此目的的蒸汽引入循环流化床系统10的出口管50。除了就地对废灰进行蒸汽再生以外，最好将经过本发明方法的蒸汽再生之后的废灰，在12处与欲燃烧的矿物燃料一起回注到燃烧器14中。
由此，根据本发明的方法，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，将吸附剂通入燃烧矿物燃料的燃烧器中，以俘获在燃烧矿物燃料的燃烧器中矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。此外，本发明还提供了一种新改进的尤其适用于以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，将吸附剂通入循环流化床系统的燃烧器中，以俘获在循环流化床系统的燃烧器中矿物燃料燃烧过程中释放的SO2。同样，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于通过使用该方法，能够显著地降低俘获同样量的SO2所需的吸附剂量。此外，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于通过使用该方法，能够显著地降低需处置的废灰量。此外，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于通过使用该方法，能够显著地降低必须被最终处置的废灰中的Ca量，由此使废灰更容易被处置。此外，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于无需对燃烧过程进行任何改进，就可以实施该方法，由此在燃烧矿物燃料的燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。另外，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于无需对燃烧矿物燃料的燃烧器作任何明显的设备改进，就可以实施本发明的方法，由此在该燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。另外，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于现有的任何形式的燃烧矿物燃料的燃烧器都可以采用本发明，由此在该燃烧器中燃烧矿物燃料，其释放出的SO2就可以用吸附剂对其进行俘获。再有，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于该方法适用于任何新的燃烧矿物燃料的燃烧器。最后，根据本发明，提供了一种新改进的以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其特征在于该方法适合于改型以应用于现有的燃烧矿物燃料的燃烧器。
权利要求
1.在燃烧矿物燃料的燃烧器中，注入含有Ca的吸附剂，以在燃烧矿物燃料的燃烧器中俘获矿物燃料燃烧过程中释放的SO2，一种改进的以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，该方法由以下步骤组成a、提供一种含有未反应CaO的吸附剂的废灰，该废灰是在含有Ca的吸附剂存在的情况下，在燃烧矿物燃料的燃烧器中，随矿物燃料的燃烧而产生的；b、对含有含未反应CaO的吸附剂的废灰提供在预定温度和预定分压下的蒸汽，使废灰中的吸附剂中含有的未反应的CaO有效地转变为Ca(OH)2，结果Ca(OH)2的体积大于CaO的体积，致使吸附剂破碎，从而使Ca(OH)2暴露出来；c、在该燃烧矿物燃料的燃烧器内的温度下，将含有含Ca(OH)2的吸附剂的废灰回注到燃烧矿物燃料的燃烧器中，使回注废灰中包含的吸附剂中所含有的Ca(OH)2转变为CaO；以及d、利用含有再转变的CaO的吸附剂，在燃烧矿物燃料的燃烧器中俘获矿物燃料燃烧过程中排放的SO2。
2.一种如权利要求1所述的在燃烧矿物燃料的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中为含有含未反应CaO的吸附剂提供250-700℃温度范围内的蒸汽。
3.一种如权利要求2所述的在燃烧矿物燃料的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰提供0.0-1.2分压范围内的蒸汽。
4.一种如权利要求1所述的在燃烧矿物燃料的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中在燃烧矿物燃料的燃烧器内超过580℃的温度下，将含有含Ca(OH)2的吸附剂的废灰回注到燃烧矿物燃料的燃烧器中。
5.一种如权利要求1所述的在燃烧矿物燃料的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中在燃烧矿物燃料的燃烧器外部，为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰提供蒸汽。
6.一种如权利要求1所述的在燃烧矿物燃料的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰就地提供蒸汽。
7.在一个包括燃烧器、旋风分离器和热交换器的循环流化床系统中，将含有Ca的吸附剂注入循环流化床系统的燃烧器中，以在循环流化床系统的燃烧器中俘获矿物燃料燃烧过程中释放的SO2，一种改进的以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，该方法由以下步骤组成a、提供一种含有未反应CaO的吸附剂的废灰，该废灰是在含有Ca的吸附剂存在的情况下，在循环流化床系统的燃烧器中，随矿物燃料的燃烧而产生的；b、为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰提供在预定温度和预定分压下的蒸汽，使废灰中的吸附剂中含有的未反应的CaO有效地转变为Ca(OH)2，结果Ca(OH)2的体积大于CaO的体积，致使吸附剂破碎，从而使Ca(OH)2暴露出来；c、在该循环流化床系统的燃烧器内的温度下，将含有含Ca(OH)2的吸附剂的废灰回注到循环流化床系统的燃烧器中，使废灰中包含的吸附剂中所含有的Ca(OH)2转变为CaO；以及d、利用含有再转变的CaO的吸附剂，在循环流化床系统的燃烧器中俘获矿物燃料燃烧过程中排放的SO2。
8.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中为含有含未反应CaO的吸附剂提供250-700℃温度范围内的蒸汽。
9.一种如权利要求8所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰提供0.0-1.2分压范围内的蒸汽。
10.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中在循环流化床系统的燃烧器内超过580℃的温度下，将含有含Ca(OH)2的吸附剂的废灰回注到循环流化床系统的燃烧器中。
11.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中提供的含有含未反应CaO的吸附剂的废灰是从循环流化床系统的燃烧器中得到的。
12.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中提供的含有含，未反应CaO的吸附剂的废灰是从循环流化床系统的旋风分离器中得到的。
13.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中提供的含有含未反应CaO的吸附剂的废灰是从循环流化床系统的热交换器中得到的。
14.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中在循环流化床系统的外部，为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰提供蒸汽。
15.一种如权利要求7所述的在循环流化床系统的燃烧器中，以重复使用为目的的含有未反应CaO的吸附剂的再生方法，其中为含有含未反应CaO的吸附剂的废灰就地提供蒸汽。
全文摘要
一种以重复使用为目的的包含在废灰中的含未反应CaO的吸附剂的再生方法,该废灰是在含有Ca的吸附剂存在的情况下,在燃烧矿物燃料的燃烧器(14)中,随矿物燃料的燃烧而产生的。含有未反应CaO的吸附剂经预定温度和预定分压下的蒸汽处理,使未反应的CaO有效地转变为Ca(OH)
文档编号B01J20/30GK1199353SQ96197493
公开日1998年11月18日 申请日期1996年7月29日 优先权日1995年8月21日
发明者邱正海 申请人:Abb研究有限公司