專利名稱：鈣基脫硫劑的改性裝置及改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過對鈣基脫硫劑的改性，提高脫硫劑脫硫效率的改性方法，屬于煙氣凈化的技術(shù)領(lǐng)域。
二、技術(shù)背景從本世紀(jì)六十年代起，隨著工業(yè)污染的不斷加劇，一些工業(yè)化國家相繼制定了嚴(yán)格的法規(guī)和排放標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制燃煤電站采用煙氣脫硫裝置，促進(jìn)了脫硫技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫技術(shù)具有投資少、占地小、易對中小鍋爐進(jìn)行改造等優(yōu)點，符合我國國情，但相對較低的脫硫效率限制了其被廣泛應(yīng)用。因此，通過某種方法來改善鈣基吸收劑顆粒的孔隙結(jié)構(gòu)，提高鈣基吸收劑的脫硫性能具有現(xiàn)實的意義。脫硫劑改性是近十幾年來發(fā)展起來的一種目的在于改善爐內(nèi)噴鈣脫硫過程中脫硫劑硫化效果的技術(shù)。許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究并取得了一定的成果。
脫硫劑改性方法現(xiàn)階段主要集中在向脫硫劑中添加某些化學(xué)試劑或經(jīng)過某種調(diào)質(zhì)處理(如浸泡在某種化學(xué)溶液里)，這些方法對提高鈣基脫硫劑的脫硫效率都有一定的作用，但經(jīng)過化學(xué)方法處理的脫硫劑在脫硫過程中，其中的化學(xué)成分會對鍋爐及其他設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕，有的化學(xué)溶液調(diào)質(zhì)過的脫硫劑在脫硫過程會產(chǎn)生二次污染(如NaCl等)，而且目前這些研究尚處于探索階段。
在鈣基脫硫劑中，石灰石的孔隙結(jié)構(gòu)按照大小可以分為大孔，＞1000nm；中孔，100～1000nm；微孔，＜100nm。大孔是石灰石顆粒本身的微裂隙和機(jī)械創(chuàng)傷等外孔，中孔是石灰石顯微組分構(gòu)成的內(nèi)孔和外孔，微孔包括由顯微組分構(gòu)成的孔向分子結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的孔的過渡以及石灰石分子結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的孔。氣體在大孔內(nèi)可以產(chǎn)生層流或紊流滲透，在過渡孔中可以產(chǎn)生毛細(xì)管凝結(jié)、物理吸附及擴(kuò)散現(xiàn)象。也有人認(rèn)為大孔和中孔內(nèi)氣體呈容積擴(kuò)散，在微孔中呈分子型擴(kuò)散和努森擴(kuò)散。在石灰石的煅燒過程中，大孔和中孔是反應(yīng)生成氣體CO2的擴(kuò)散通道而微孔為反應(yīng)提供反應(yīng)空間。孔徑大小對石灰石孔容積和比表面積有決定的影響。孔容積絕大部分由大孔孔容積構(gòu)成，而總的比表面積則主要由微孔的內(nèi)表面積構(gòu)成。孔容積及比表面積是影響石灰石脫硫效率的重要因素。
石灰石熱解產(chǎn)物CaO內(nèi)部孔徑在十幾nm以內(nèi)的小微孔，孔徑大小與擴(kuò)散氣體分子的平均自由程相當(dāng)，氣體分子無法在其中擴(kuò)散，因而是不能用于脫硫的。比這些孔稍大的微孔雖可脫硫，但極易造成孔閉塞。因此，通過某種方法改變其孔隙特性，使原來不能脫硫的許多小微孔擴(kuò)大到可脫硫孔徑范圍，同時增大孔隙間的連通性，減輕燒結(jié)影響和孔閉塞效應(yīng)，從而達(dá)到提高脫硫劑脫硫效率的目的是切實可行的。

發(fā)明內(nèi)容
1、技術(shù)問題本發(fā)明旨在提供一種提高鈣基脫硫劑脫硫效率、使性價比較高的爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)更易得到大范圍推廣的鈣基脫硫劑的改性裝置及改性方法。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的鈣基脫硫劑的改性裝置由安全閥接口、熱電偶接口、壓力表接口、出料閥、本體、加熱裝置、法蘭盤所組成，本體為圓柱形壓力容器，在本體的一端設(shè)有法蘭盤、在其另一端設(shè)有安全閥接口、熱電偶接口、壓力表接口、出料閥，加熱裝置設(shè)在本體的外表面。
本發(fā)明的鈣基脫硫劑的改性方法為首先將鈣基脫硫劑放入改性裝置的本體內(nèi)，然后加入水，將改性裝置封閉后，通入氮氣加壓至2～10MPa，再升溫至200～320℃，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆?？紫短匦浴?br> 首先將鈣基脫硫劑放入改性裝置的容器內(nèi)，將改性裝置封閉后，然后加入2～10MPa、200～320℃的高壓飽和水，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水合的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆粒孔隙特性。
本發(fā)明利用相變和氣體的熱壓效應(yīng)原理，使物料孔隙內(nèi)的水升溫，由于水具有分子量小、沸點低、汽化膨脹容易的特性，所以在高壓高溫條件下，水分子熱運動加劇，分子動能同時加大，在不超過飽和溫度的情況下，水分保持液態(tài)。閃蒸動力的產(chǎn)生主要由物料孔隙內(nèi)水分的能量釋放所致，突然卸壓時，過熱水快速蒸發(fā)，產(chǎn)生相變和蒸汽急劇膨脹，其結(jié)果必然造成對與之接觸的物料結(jié)構(gòu)的沖擊，當(dāng)這種沖擊力超出物料顆粒維持孔隙結(jié)構(gòu)的空間支撐力時，就會帶動孔隙結(jié)構(gòu)空間的擴(kuò)展變形，最終對物料孔隙進(jìn)行膨脹增擴(kuò)。
3、有益效果與現(xiàn)有的脫硫劑改性方法相比，本發(fā)明涉及的改性方法具有如下優(yōu)點1.脫硫劑適應(yīng)性廣，可對石灰石、消石灰、生石灰石以及白云石等多種鈣基脫硫劑進(jìn)行改性；2、投資費用較少，運行及維護(hù)費用低；3、不會對鍋爐本體設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，且不會產(chǎn)生二次污染。
四

圖1是本發(fā)明改性裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有安全閥接口1、熱電偶接口2、壓力表接口3、出料閥4、加熱裝置5、法蘭盤6、軸承7、本體8、壓力封頭9、固態(tài)繼電器10、溫度控制儀11。
五具體實施例方式
本發(fā)明的目標(biāo)是在自行獨創(chuàng)建造的改性裝置上實現(xiàn)的，以電加熱提供閃蒸熱源的裝置如附圖所示。除利用電加熱外，也可利用其它高溫高壓熱源(如鍋爐排污水)來達(dá)到閃蒸目的，此時閃蒸裝置結(jié)構(gòu)將可簡化；還可利用微波加熱方法。本發(fā)明的裝置由安全閥接口1、熱電偶接口2、壓力表接口3、出料閥4，本體8、加熱裝置5、法蘭盤6所組成，本體8為圓柱形壓力容器，在本體8的一端設(shè)有法蘭盤6、在其另一端設(shè)有安全閥接口1、熱電偶接口2、壓力表接口3、出料閥4，加熱裝置5設(shè)在本體8的外表面。
操作方法是首先將鈣基脫硫劑放入改性裝置的本體內(nèi)，然后加入水，將改性裝置封閉后，通入氮氣加壓至2～10MPa，再升溫至200～320℃，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆?？紫短匦??；蚴紫葘⑩}基脫硫劑放入改性裝置的容器內(nèi)，將改性裝置封閉后，然后加入200～320℃水，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水合的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆?？紫短匦?。
操作過程中，通過端部法蘭向改性裝置本體內(nèi)加入物料，然后由給水閥向物料加水，最后再向孔徑增擴(kuò)儀內(nèi)充入氮氣加壓，壓力加到設(shè)定值后通電加熱、直至達(dá)到設(shè)定的壓力、溫度后卸壓閃蒸，對物料進(jìn)行孔徑增擴(kuò)。
改性裝置的工作壓力和溫度范圍分別為(2～10)MPa和(200～320)℃。選取南京下關(guān)發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)所用的市郊孟墓石灰石、東北建昌石灰石、南京鋼鐵公司自備石灰石廠所用石灰石(簡稱南鋼石灰石)為樣品進(jìn)行閃蒸改性處理并進(jìn)行脫硫特性測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1、閃蒸改性處理后，上述三種石灰石的微孔孔徑峰值得到明顯改善。閃蒸改性石灰石的微孔孔徑峰值如下

2、上述三種石灰石閃蒸改性后熱解產(chǎn)物CaO孔隙結(jié)構(gòu)得到明顯改善，閃蒸改性后熱解產(chǎn)物CaO孔隙特性如下

3、在氣流反應(yīng)器進(jìn)行的脫硫?qū)嶒灲Y(jié)果顯示閃蒸改性后脫硫劑的脫硫效率大大提高，閃蒸改性后脫硫劑的脫硫效率如下

權(quán)利要求
1.一種鈣基脫硫劑的改性裝置，其特征在于該裝置由安全閥接口(1)、熱電偶接口(2)、壓力表接口(3)、出料閥(4)、本體(8)、加熱裝置(5)、法蘭盤(6)所組成，本體(8)為圓柱形壓力容器，在本體(8)的一端設(shè)有法蘭盤(6)、另一端設(shè)有安全閥接口(1)、熱電偶接口(2)、壓力表接口(3)、出料閥(4)，加熱裝置(5)設(shè)在本體(8)的外表面。
2.一種鈣基脫硫劑的改性方法，其特征在于改性的方法為首先將鈣基脫硫劑放入改性裝置的容器內(nèi)，然后加入水，將改性裝置封閉后，通入氮氣加壓至2～10MPa，再升溫至200～320℃，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆粒孔隙特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣基脫硫劑的改性方法，其特征在于改性的方法為首先將鈣基脫硫劑放入改性裝置的容器內(nèi)，將改性裝置封閉后，然后加入2～10MPa、200～320℃的高壓飽和水，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水合的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆?？紫短匦?。
全文摘要
鈣基脫硫劑的改性裝置及改性方法涉及一種通過對鈣基脫硫劑的改性，提高脫硫劑脫硫效率的改性方法，屬于煙氣凈化的技術(shù)領(lǐng)域。該裝置由安全閥接口1、熱電偶接口2、壓力表接口3、出料閥4、本體8、加熱裝置5、法蘭盤6所組成。本體為圓柱形壓力容器，在本體的一端設(shè)有法蘭盤、在其另一端設(shè)有安全閥接口、熱電偶接口、壓力表接口、出料閥，加熱裝置設(shè)在本體的外表面。改性的方法為首先將鈣基脫硫劑放入改性裝置的容器內(nèi)，然后加入水，將改性裝置封閉后，通入氮氣加壓至2～10MPa，再升溫至200～320℃，使高壓飽和水滲透入鈣基脫硫劑孔隙中，最后將改性裝置突然泄壓，利用加壓飽和水的閃蒸作用，使脫硫劑的孔隙擴(kuò)大，改變顆粒孔隙特性。
文檔編號B01D53/81GK1453061SQ0311349
公開日2003年11月5日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者趙長遂, 陳曉平, 吳新 申請人:東南大學(xué)