專利名稱：以固體熱載體為初熱源流化床氧化半干法脫硫產(chǎn)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種氧化半干法脫硫產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化的技術(shù)，特別是以固體熱載體為初熱源和在流化床內(nèi)氧化半干法脫硫產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
半干法脫硫工藝不存在濕法脫硫時(shí)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的問題，因此用戶樂于采用，但其脫硫產(chǎn)物中含有大量亞硫酸鈣，目前尚無法應(yīng)用，只能堆放，而堆放時(shí)會(huì)進(jìn)入附近水體，由于亞硫酸鈣緩慢氧化而使相關(guān)水體缺氧造成新的污染。常溫下亞硫酸鈣氧化緩慢，一旦超過350°C，氧化加速。氧化后亞硫酸鈣變成無水硫酸鈣，部分氫氧化鈣因高溫脫水成為氧化鈣，其他如碳酸鈣、硅鋁雜質(zhì)等均無變化。氧化后的產(chǎn)物既是優(yōu)質(zhì)建材又可作塑料充填劑。然而氧化是放熱反應(yīng)，因此整個(gè)氧化過程前期需要加熱以達(dá)到快速氧化所需溫度，后期則需要冷卻，使產(chǎn)品降溫。加熱固然可以用燃燒煙氣為熱源直接加熱，煙氣直接加熱看似簡單但有諸多缺點(diǎn)，首先是粉體停留時(shí)間短，一般只有幾秒鐘，燃燒煙氣稀釋了氧濃度，氣固接觸又難以充分，為實(shí)現(xiàn)充分反應(yīng)，氧化空氣要大比例過量，因此達(dá)到快速氧化的起始溫度所需熱量相應(yīng)增多；直接加熱時(shí)，氧化終點(diǎn)的氣體和固體溫度都因吸收反應(yīng)熱而遠(yuǎn)高于快速氧化的起始溫度，數(shù)量大和溫度高導(dǎo)致有大量余熱需要處理，而后續(xù)余熱回收能力有限，熱效率低；另外，氣體沖刷受熱面的傳熱系數(shù)小，粉體又易沾污受熱面，造成用于余熱回收和產(chǎn)品冷卻的受熱面太多；燃燒煙氣與氧化乏氣總量太大，凈化設(shè)備龐大。
發(fā)明內(nèi)容
為使氣固充分接觸、以較小的過量空氣實(shí)現(xiàn)充分反應(yīng)，提高熱效率和減小受熱面以及凈化設(shè)備，本發(fā)明采用固體熱載體為初熱源和在流化床內(nèi)完成氧化與冷卻。
前置燃燒爐燃燒煤或煤氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^氣固換熱器被降溫，而固體熱載體被加熱。高溫固體熱載體顆粒首先與部分待氧化的半干法脫硫產(chǎn)物混合進(jìn)入氧化流化床，從氧化流化床底部送入的空氣既是氧化介質(zhì)又是流化介質(zhì)?；旌衔锪铣跏紲囟葹?00°C左右，氧化后將升溫，再加入其余的待氧化物料，分級(jí)加料既降低燃燒熱量又減少氧化乏氣和物料攜帶的余熱。氧化流化床密相區(qū)上部橫斷面是一個(gè)長細(xì)比很大的長方形，以減少物料返混，大部分粉體物料會(huì)在流化床內(nèi)長時(shí)間停留并逐漸被氧化。氧化流化床垂直物料流動(dòng)方向的斷面從物料進(jìn)口到出口逐漸由長方形變成斜度越來越大的梯形，即底部寬度逐漸減少，在長方形和小斜度區(qū)域固體熱載體和脫硫產(chǎn)物粉體較好混合，隨著斜度加大，二者逐漸分離，粒徑較粗的固體熱載體顆粒在密相區(qū)下部，而較細(xì)的氧化產(chǎn)品在上部，在氧化流化床終端，固體熱載體由底部排出，而粉體則由密相區(qū)表面溢出。從氧化流化床終端底部排出的固體熱載體(含少量產(chǎn)物粉體)進(jìn)入氣力提升管，由提升氣體攜帶進(jìn)入氣固換熱器頂部上方旋風(fēng)分離器中完成分離，固體熱載體顆粒落入氣固換熱器頂部的倉，繼而進(jìn)入氣固換熱器再次被加熱，實(shí)現(xiàn)循環(huán)載熱，而所夾帶的細(xì)小的產(chǎn)物粉體隨著氣流返回氧化流化床上部空間，它們與從氧化流化床密相區(qū)流出的氣體混合。從氧化流化床密相區(qū)表面溢流出的產(chǎn)物粉體團(tuán)進(jìn)入流化床冷卻器，流化床冷卻器密相區(qū)中依次布置加熱流化和提升用空氣以及煤氣的預(yù)熱管和循環(huán)水管，產(chǎn)品物料被冷卻，流化床內(nèi)物料對(duì)受熱面的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于氣體沖刷時(shí)的傳熱系數(shù)，受熱面不會(huì)被沾污，余熱回收和產(chǎn)品冷卻設(shè)備緊湊；只有氧化乏氣、流化氣和熱載體提升氣體含細(xì)微粉體，凈化設(shè)備體積小。離開流化床冷卻器的氣體與來自氧化流化床和氣力提升管的含塵氣體混合并摻入一定量的冷空氣進(jìn)入布袋除塵器，所分離的細(xì)粉是產(chǎn)品的一部分，凈化后的氣體經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪。離開氣固換熱器的煙氣進(jìn)入燃燒用空氣預(yù)熱器，再經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后，同樣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪。
圖1為該發(fā)明的系統(tǒng)圖；其中編號(hào)分別代表:(I)前置燃燒爐、(2)煙氣、⑶固體熱載體、⑷氣固換熱器、
(5)J形閥、⑶氧化流化床、(7)50 70%的原料、(8)30 50%的原料、⑶氧化-流化空氣、(10)粗物料出料管、(11)提升管、(12)提升氣、(13)料倉、(14)旋風(fēng)分離器、(15)氧化流化床上部空間、(16)高溫產(chǎn)品、(17)溢流口、(18)冷卻換熱流化床、(19)煤氣預(yù)熱管、(20)流化和提升空氣預(yù)熱管、(21)循環(huán)冷卻水管、(22)流化風(fēng)、(23)產(chǎn)品、(24)布袋除塵器、(25)冷空氣、(26)煙氣、(27)燃燒用空氣預(yù)熱器、(28)旋風(fēng)除塵器、(29)引風(fēng)機(jī)、(30)煙囪
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:氧化含亞硫酸鈣的半干法脫硫產(chǎn)物的初熱源是高溫固體熱載體顆粒，氧化和氧化完成后的余熱回收以及冷卻是在流化床內(nèi)完成。如圖一所示，前置燃燒爐(I)燃燒煤或煤氣產(chǎn)生1000 1400°C煙氣(2)，煙氣與固體熱載體(3)在氣固換熱器(4)中進(jìn)行熱交換，固體熱載體顆粒被從300 400°C加熱到800 1000°C，煙氣被降到350 450°C。高溫固體熱載體顆粒通過位于 氣固換熱器底部的J形閥(5)進(jìn)入氧化流化床(6)，待氧化的半干法脫硫產(chǎn)物分兩次送入氧化流化床，首先是50 70%的原料(7)被送入J形閥出口，與固體熱載體混合，其余30 50%的原料(8)從氧化流化床中部送入,進(jìn)料端混合物料溫度為350 450°C，業(yè)經(jīng)預(yù)熱至200 300°C的氧化-流化空氣(9)從氧化流化床底部送入，其數(shù)量為氧化所需當(dāng)量的I 1.4倍。。氧化流化床出料端底部有粗物料出料管(10)，從中流出的物料進(jìn)入提升管(11)，在其中被提升氣(12)提升進(jìn)入位于氣固換熱器頂部的倉(13)上方的旋風(fēng)分離器(14)，粗顆粒的固體熱載體被分離落入氣固換熱器頂部的倉并重新返回氣固換熱器循環(huán)使用，提升氣體以及夾帶的已完成氧化的細(xì)粉返回氧化流化床上部空間(15)。已完成氧化的高溫產(chǎn)品(16)從位于氧化流化床出口端床表面的溢流口(17)流入冷卻換熱流化床(18)。冷卻換熱流化床密相區(qū)從高溫到低溫依次布置煤氣預(yù)熱管(19)、流化和提升空氣預(yù)熱管(20)以及循環(huán)冷卻水管(21)，冷卻換熱流化床流化風(fēng)(22)不預(yù)熱，被冷卻至40 70°C的產(chǎn)品(23)從冷卻流化床流出。從氧化和冷卻流化床上部排出的氣體含有粉塵，在進(jìn)入布袋除塵器(24)前按除塵器耐溫程度加入冷空氣(25)，從除塵器分離的顆粒同樣是產(chǎn)品。離開氣固換熱器的煙氣(26)經(jīng)燃燒用空氣預(yù)熱器(27)、旋風(fēng)除塵器(28)、引風(fēng)機(jī)(29)排入煙囪(30)。從布袋除塵器排出的氣體同樣經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種氧化含亞硫酸鈣的半干法脫硫產(chǎn)物的方法，其特征是以高溫固體熱載體為初熱源，氧化和氧化完成后的余熱回收以及冷卻是在流化床內(nèi)完成；
2.依據(jù)權(quán)利要求1，前置燃燒爐燃燒煤或煤氣產(chǎn)生1000 1400°C煙氣，煙氣與固體熱載體在氣固換熱器中進(jìn)行熱交換，固體熱載體顆粒被從300 400°C加熱到800 1000°C，煙氣被降到350 450°C ；
3.依據(jù)權(quán)利要求1，高溫固體熱載體顆粒通過位于氣固換熱器底部的J形閥進(jìn)入氧化流化床，待氧化的半干法脫硫產(chǎn)物分兩次送入氧化流化床，首先是50 70%的原料被送入J形閥出口，與固體熱載體混合，其余30 50%的原料從氧化流化床中部送入,進(jìn)料端混合物料溫度為350 450°C ；
4.依據(jù)權(quán)利要求1，業(yè)經(jīng)預(yù)熱至200 30(TC的氧化-流化空氣從氧化流化床底部送入，其數(shù)量為氧化所需當(dāng)量的I 1.4倍。
5.依據(jù)權(quán)利要求1，氧化流化床密相區(qū)上部橫斷面是一個(gè)長寬比為5 10的長方形，氧化流化床垂直物料流動(dòng)方向的斷面從物料進(jìn)口到出口逐漸由長方形變成斜度越來越大的梯形，即氧化流化床密相區(qū)表面寬度不變，而底部寬度逐漸減少，前后寬度比例為I: 0.2 0.5，靜止料層厚度為0.7 1.2m。氧化流化床底部的空塔標(biāo)態(tài)氣速為0.1 0.3m/s，表面標(biāo)態(tài)氣速由進(jìn)料端的0.1 0.3m/s逐漸降低，在出料端降至0.02 0.15m/s ；
6.依據(jù)權(quán)利要求1，氧化流化床出料端底部有粗物料出料管，從中流出的物料進(jìn)入提升管，在其中被提升氣提升進(jìn)入位于氣固換熱器頂部的倉上方的旋風(fēng)分離器，粗顆粒的固體熱載體被分離落入氣固換熱器頂部的倉并重新返回氣固換熱器循環(huán)使用，提升氣體以及夾帶的已完成氧化的細(xì)粉返回氧化流化床上部空間；
7.依據(jù)權(quán)利要求1，已完成氧化的高溫產(chǎn)品從位于氧化流化床出口端床表面的溢流口流入冷卻換熱流化床。冷卻換 熱流化床密相區(qū)從高溫到低溫依次布置煤氣預(yù)熱管、流化和提升空氣預(yù)熱管以及循環(huán)冷卻水管，冷卻換熱流化床流化風(fēng)不預(yù)熱，被冷卻至40 70°C的產(chǎn)品從冷卻流化床流出；
全文摘要
本發(fā)明是一種氧化含亞硫酸鈣的半干法脫硫產(chǎn)物的方法，其特征是以高溫固體熱載體為初熱源，氧化和氧化完成后的余熱回收以及冷卻是在流化床內(nèi)完成。燃燒爐燃燒煤或煤氣產(chǎn)生煙氣，煙氣與固體熱載體在氣固換熱器中進(jìn)行熱交換。高溫固體熱載體顆粒通過位于J形閥進(jìn)入氧化流化床，待氧化的半干法脫硫產(chǎn)物分兩次送入氧化流化床，部分原料被送入J形閥出口，與固體熱載體混合，其余原料從氧化流化床中部送入。氧化-流化空氣從氧化流化床底部送入，從該床出料端底部流出的物料被提升進(jìn)入旋風(fēng)分離器，粗顆粒的固體熱載體被分離重新返回氣固換熱器循環(huán)使用，提升氣體以及細(xì)粉返回氧化流化床。完成氧化的高溫產(chǎn)品流入冷卻換熱流化床。
文檔編號(hào)C04B11/26GK103172287SQ201110433618
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者張 誠 申請(qǐng)人:張 誠