本發明涉及環保設備技術領域，具體涉及一種利用粉煤灰的半干法脫硫系統及工藝。
背景技術：
我國一次能源以煤為主，煤粉在鍋爐的爐膛中呈流化態燃燒，其中絕大部分可燃物都在爐內燃燒，同時產生含有so2等含硫氣體的高溫煙氣，部分不燃物經鍋爐尾部冷卻后形成粉煤灰，粉煤灰是燃煤鍋爐排出的主要固體廢物，也存在于燃燒之后的高溫煙氣中。
so2等含硫氣體會對自然生態環境、人類健康、工農業生產、建筑物及材料等方面造成嚴重的危害，出于國家節能減排的要求，含有so2等含硫氣體的高溫煙氣必須經過脫硫處理，符合國家排放標準之后才能進行排放。
脫硫的方法很多，根據脫硫產物的干濕形態分為濕法脫硫、干法脫硫、和半干法脫硫三種。濕法脫硫是以氫氧化鈣等堿性漿液為脫硫劑，脫硫劑在吸收塔中與二氧化硫發生氣液化學反應，雖然脫硫效率較高，但脫硫過程中防腐成本高、會產生大量廢水，處理復雜，而且脫硫之后的煙氣不易排放擴散；干法脫硫則是將干性脫硫劑加入爐內或噴入煙氣中，脫硫劑與二氧化硫發生氣固反應，雖然投資運行費用低，但脫硫效率也低；半干法脫硫則是脫硫劑以漿液的形式被噴入煙氣中，吸收劑與二氧化硫發生氣液化學反應的同時，漿滴水分全部蒸發，得到干態產物，由于半干法脫硫兼顧干法與濕法，既有濕法脫硫工藝反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法脫硫工藝無廢水廢液排放的優勢，是目前脫硫工藝的重要發展方向。
現有的半干法脫硫工藝多數為高溫煙氣通過預除塵器將煙氣中絕大部分的粉煤灰除去，引風機將預除塵之后的煙氣引入流化床脫硫塔，煙氣中的so2、so3與氫氧化鈣等脫硫劑反應生成caso4、caso3等而脫除，脫硫劑多采用氫氧化鈣漿液的形式或者生石灰加水消化的方式，但漿液易在塔壁積灰以致管道堵塞、脫硫成本高。而且預除塵器除去的粉煤灰的主要組成為sio2、al2o3、fe2o3、cao和少量mgo、tio等，作為工業廢渣，粉煤灰的主要用途為作為水泥、砂漿、混凝土的摻合料，用途較少，而且產品價值不高，因此粉煤灰的利用率低。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種利用粉煤灰的半干法脫硫系統，用于解決現有的半干法脫硫系統生產成本高、粉煤灰利用率低的問題。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種利用粉煤灰的半干法脫硫系統包括粉煤灰加料裝置、工藝熱水裝置、流化床脫硫塔以及除塵裝置，所述流化床脫硫塔分別與所述粉煤灰加料裝置、工藝熱水裝置以及除塵裝置連接，所述粉煤灰加料裝置提供的粉煤灰與含硫煙氣進入所述流化床脫硫塔，混合均勻，所述工藝熱水裝置提供的工藝熱水將粉煤灰內的氧化鈣增濕活化為氫氧化鈣，氫氧化鈣與含硫煙氣在所述流化床脫硫塔內進行脫硫反應，脫硫反應后經所述除塵裝置除塵得到脫硫灰和潔凈煙氣。
優選地，所述粉煤灰加料裝置包括順序連接的粉煤灰料倉、稱重給料器以及輸送裝置，所述輸送裝置與所述流化床脫硫塔的底部連接。
本發明提供的粉煤灰加料裝置減少了相應消化裝置或制漿裝置，簡化工藝流程，防止管道堵塞。
優選地，所述稱重給料器包括順序連接的旋轉給料器、稱重流化槽以及均勻給料器，所述旋轉給料器與所述粉煤灰料倉的出口連接，所述均勻給料器與所述輸送裝置連接。
本發明提供的稱重給料器為連續稱量給料設備，可以均勻的將粉煤灰定量輸送，輸送速度、輸送用量可控。
優選地，所述工藝熱水裝置提供的工藝熱水的溫度為80℃±5℃。
一方面，工藝熱水用于將粉煤灰中的cao增濕活化為ca(oh)2，由于粉煤灰作為水的載體，水分分布的會很均勻，不易粘壁堵塞；另一方面，工藝熱水用于為含硫煙氣降溫，使得含硫煙氣的溫度降至高于煙氣露點20℃左右，從而取得較佳的脫硫反應溫度，以保證脫硫效率，另外若是直接提供冷水，一旦水量過多，則脫硫后的煙氣的露點較低，影響后續裝置的使用壽命，本發明提供工藝熱水，則相對降低水量過多對煙氣露點溫度的影響，防止設備腐蝕。
優選地，所述除塵裝置為布袋除塵器。
布袋除塵器一般以低壓脈沖動態清灰，適應脫硫運行時的煙氣及粉塵條件，具有除塵效率高、對粉塵特性不敏感的特點。
優選地，所述利用粉煤灰的半干法脫硫系統還包括脫硫灰循環裝置，所述脫硫灰循環裝置分別與所述流化床脫硫塔以及除塵裝置連接，將所述除塵裝置除塵后的脫硫灰輸送入所述流化床脫硫塔循環脫硫。
循環脫硫使得一次未能反應完的脫硫劑繼續參與脫硫反應，粉煤灰內的活性鈣成分得以充分發揮，增加所述流化床脫硫塔內的鈣硫比，使酸性氣體盡可能地被吸收，實現高效脫硫。
優選地，所述輸送裝置和所述脫硫灰循環裝置均為流化斜槽。
本發明提供的流化斜槽安裝經濟、可靠，輸送量大，使得粉煤灰或者脫硫灰可以保持良好的流動性，輸送更加方便。
優選地，所述利用粉煤灰的半干法脫硫系統還包括灰庫，所述灰庫與所述除塵裝置連接，所述除塵裝置除塵后的脫硫灰通過氣力輸送至所述灰庫內回收。
回收的脫硫灰可用于筑路或礦井填埋等用途，不需特別處理，無二次污染。
本發明還提供一種利用粉煤灰的半干法脫硫工藝，利用上述任一項所述的利用粉煤灰的半干法脫硫系統進行脫硫，所述利用粉煤灰的半干法脫硫工藝包括以下步驟：
步驟一、粉煤灰加料裝置提供粉煤灰，粉煤灰與含硫煙氣分別從流化床脫硫塔的底部進入，并混合均勻；
步驟二、工藝熱水裝置提供工藝熱水，將步驟一中粉煤灰內的氧化鈣增濕活化為氫氧化鈣，氫氧化鈣與含硫煙氣在流化床脫硫塔內進行脫硫反應，得到含塵煙氣；
步驟三、步驟二中的含塵煙氣從流化床脫硫塔的頂部排出，經所述除塵裝置除塵，得到脫硫灰和潔凈煙氣，潔凈煙氣排入煙囪。
優選地，步驟三中，含塵煙氣的排放溫度為高于煙氣露點溫度10℃～20℃。
本發明控制含塵煙氣的排放溫度，可以防止含塵煙氣的溫度過低以致除塵裝置糊袋，有效提高除塵效率。
相比于現有技術，本發明提供的利用粉煤灰的半干法脫硫系統及其工藝具有以下優勢：
一、本發明將粉煤灰直接用作脫硫劑，代替了現有方法中生石灰消化為熟石灰或者熟石灰制漿的方式，減少了相應消化裝置或制漿裝置，簡化工藝流程，防止管道堵塞，有效降低生產成本，不產生廢水，無二次污染；
二、脫硫后的脫硫灰還可以制造建筑材料、砂漿摻合料等充分利用廢渣，同時也解決了環境污染問題；
三、本發明將粉煤灰內的活性鈣成分充分利用，提高了粉煤灰的利用率，實現了鍋爐粉煤灰的“以廢治廢”再利用，也提高了脫硫系統的經濟性。
附圖說明
通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。在附圖中：
圖1示出了本發明一種優選實施方式的利用粉煤灰的半干法脫硫系統的結構示意圖。
附圖標記
1-粉煤灰加料裝置，11-粉煤灰料倉，
12-稱重給料器，121-旋轉給料器，
122-稱重流化槽，123-均勻給料器，
13-輸送裝置，2-工藝熱水裝置，
3-流化床脫硫塔，4-除塵裝置，
5-脫硫灰循環裝置，6-灰庫，
7-引風機，8-煙囪。
具體實施方式
本發明提供了許多可應用的創造性概念，該創造性概念可大量的體現于具體的上下文中。在下述本發明的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本發明的具體實施方式的示例性說明，而不構成對本發明范圍的限制。
本發明提供的利用粉煤灰的半干法脫硫工藝原理為：
煤粉在鍋爐的爐膛中呈流化態燃燒，其中絕大部分可燃物都在爐內燃燒，同時產生含有so2等含硫氣體的高溫煙氣，部分不燃物經鍋爐尾部冷卻后形成粉煤灰，粉煤灰是燃煤鍋爐排出的主要固體廢物，也存在于燃燒之后的高溫煙氣中。
粉煤灰的主要組成為sio2、al2o3、fe2o3、cao和少量mgo、tio等，其中cao的含量為12％～21％。
工藝熱水將粉煤灰中的cao增濕活化為ca(oh)2，ca(oh)2和含硫煙氣中的so2、so3反應，反應如下：
cao+h2o＝ca(oh)2
ca(oh)2+so2＝caso3+h2o
ca(oh)2+so3＝caso4+h2o
下面結合附圖和具體的實施方式對本發明作進一步的描述。
如圖1所示，所述利用粉煤灰的半干法脫硫系統包括粉煤灰加料裝置1、工藝熱水裝置2、流化床脫硫塔3、除塵裝置4、脫硫灰循環裝置5、灰庫6、引風機7以及煙囪8，所述流化床脫硫塔3分別與所述粉煤灰加料裝置1、工藝熱水裝置2、除塵裝置4、以及脫硫灰循環裝置5連接，所述除塵裝置4分別與所述脫硫灰循環裝置5和灰庫6連接，所述除塵裝置4同時通過所述引風機7與所述煙囪8連接。
所述粉煤灰加料裝置1提供的粉煤灰與含硫煙氣進入所述流化床脫硫塔3，混合均勻，所述工藝熱水裝置2提供的工藝熱水將粉煤灰內的氧化鈣增濕活化為氫氧化鈣，氫氧化鈣與含硫煙氣在所述流化床脫硫塔3內進行脫硫反應，脫硫反應后經所述除塵裝置4除塵得到脫硫灰和潔凈煙氣，脫硫灰通過所述脫硫灰循環裝置5進入所述流化床脫硫塔3內循環脫硫，潔凈煙氣通過所述引風機7進入所述煙囪8排放。
所述粉煤灰加料裝置1包括順序連接的粉煤灰料倉11、稱重給料器12以及輸送裝置13，所述輸送裝置13與所述流化床脫硫塔3的底部連接。
所述粉煤灰料倉11用于存儲燃煤鍋爐產生的粉煤灰。
所述稱重給料器12是一種連續稱量給料設備，用于粉煤灰的定量輸送。其包括順序連接的旋轉給料器121、稱重流化槽122以及均勻給料器123，所述旋轉給料器121與所述粉煤灰料倉11的出口連接，所述均勻給料器123與所述輸送裝置13連接。
所述旋轉給料器121采用變頻調節，根據含硫煙氣中含硫量的大小及系統負荷大小自動調節粉煤灰的給料量；所述稱重流化槽122為設有稱重元件的流化槽，以確定粉煤灰的重量，具體的，流化槽指利用流態化輸送原理，達到干燥粉狀物料水平輸送的裝置；所述均勻給料器123用于將粉煤灰均勻的連續給料。
所述輸送裝置13為流化斜槽。流化槽指利用流態化輸送原理，達到干燥粉狀物料水平輸送的裝置，沿其輸送方向布置成一定的斜度的流化槽成為空氣輸送斜槽，也稱為空氣斜槽，流化斜槽。流化斜槽使得粉煤灰能夠以良好的流動性進入所述流化床脫硫塔3，不會在管道內堆積。
本發明將粉煤灰直接用作脫硫劑，代替了現有方法中生石灰消化為熟石灰或者熟石灰制漿的方式，減少了相應消化裝置或制漿裝置，簡化工藝流程，防止管道堵塞，有效降低生產成本，將粉煤灰內的鈣充分利用，提高了粉煤灰的利用率，實現了鍋爐粉煤灰的“以廢治廢”再利用，也提高了脫硫系統的經濟性。
所述工藝熱水裝置2為提供工藝熱水的裝置，工藝熱水通過高壓水泵以一定壓力通過噴嘴注入所述流化床脫硫塔3。所述工藝熱水裝置2提供的工藝熱水的溫度優選為80℃±5℃。
一方面，所述工藝熱水用于將粉煤灰中的cao增濕活化為ca(oh)2，由于粉煤灰作為水的載體，水分分布的會很均勻，不易粘壁堵塞；另一方面，含硫煙氣進入所述流化床脫硫塔3的溫度一般為120℃～150℃，為了提供一個最佳的化學反應環境，所述工藝熱水用于為含硫煙氣降溫，使得含硫煙氣的溫度降至高于煙氣露點20℃左右，從而取得較佳的脫硫反應溫度，將so2等酸性氣體與ca(oh)2的反應轉化為可以瞬間完成的離子型反應，以保證脫硫效率，另外若是直接提供冷水，一旦水量過多，則脫硫后的煙氣的露點較低，影響后續的所述除塵裝置4的使用壽命，本發明提供工藝熱水，則相對降低水量過多對煙氣露點溫度的影響，防止設備腐蝕。
所述流化床脫硫塔3為多個文丘里噴嘴的空塔結構，主要由進料段、下部方圓節、給料段、文丘里段、錐形段、直管段、上部方圓節、頂部方形段和出口段組成，全部采用鋼板焊接，塔內沒有任何運動部件和支撐桿件，也無需設防腐內襯。
在所述流化床脫硫塔3內，含硫煙氣和所述粉煤灰加料裝置1提供的粉煤灰從底部進入向上運動，運動過程中充分混合均勻，所述工藝熱水裝置2提供的工藝熱水將粉煤灰內的cao增濕活化為ca(oh)2，再與含硫煙氣中so2等酸性氣體反應。
在反應過程中，含硫煙氣和粉煤灰由于氣流的作用，氣固兩相產生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，一部分含硫煙氣產生回流，形成很強的內部湍流，當含硫煙氣上升到所述流化床脫硫塔3的頂部時，固體顆粒產生強烈回流，加強了顆粒之間的碰撞和摩擦，不斷形成聚團物向下返回，而聚團物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，使得氣固間的滑移速度高達單顆粒滑移速度的數十倍，極大地強化了氣固間的傳質與傳熱，因此內部湍流和固體顆粒回流增加了含硫煙氣與ca(oh)2的接觸時間，提高了粉煤灰內活性鈣的利用率和脫硫效率，而且在湍動中粉煤灰顆粒表面會粘附煙氣中微細塵粒，形成較大的絮狀顆粒，增大顆粒比表面積，利于進行脫硫反應，同時便于煙氣中煙氣與粉塵分離。
所述除塵裝置4用于將脫硫反應之后的氣固混合物進行分離，捕集其中的固體顆粒，得到滿足國家排放標準的潔凈煙氣和脫硫灰，潔凈煙氣通過所述引風機7排入所述煙囪8達標排放。
所述除塵裝置4優選為布袋除塵器。布袋除塵器一般以低壓脈沖動態清灰，適應脫硫運行時的煙氣及粉塵條件，具有除塵效率高、對粉塵特性不敏感的特點。
所述脫硫灰循環裝置5用于將所述除塵裝置4除塵后的脫硫灰輸送入所述流化床脫硫塔3循環脫硫。
脫硫灰中可能還含有尚未反應的cao或ca(oh)2，通過循環脫硫，一次未能反應完的脫硫劑繼續參與脫硫反應，使得參加反應的量遠遠大于新投加的粉煤灰量，即實際反應的cao或ca(oh)2與酸性氣體的摩爾比遠遠大于表觀摩爾比，相對延長了反應時間，粉煤灰內的活性鈣成分得以充分發揮，增加所述流化床脫硫塔內的鈣硫比，使酸性氣體盡可能地被吸收，實現高效脫硫。
所述脫硫灰循環裝置5優選為流化斜槽。流化斜槽安裝經濟、可靠，輸送量大，使得脫硫灰以良好的流動性循環回所述流化床脫硫塔3。
所述除塵裝置4除塵后的脫硫灰大部分通過自控閥進入所述脫硫灰循環裝置5，進而輸送至所述流化床脫硫塔3進行循環脫硫，少部分通過自控閥經氣力輸送至所述灰庫6內回收。
輸送到所述灰庫6的脫硫灰的量由所述除塵裝置4灰斗的料位、所述流化床脫硫塔3內的床層高度及脫硫后煙氣中二氧化硫的含量共同在線自控。回收的脫硫灰可用于筑路或礦井填埋等用途，不需特別處理，無二次污染。
本發明還提供一種利用粉煤灰的半干法脫硫工藝，利用所述利用粉煤灰的半干法脫硫系統進行脫硫，包括以下步驟：
步驟一、所述粉煤灰加料裝置1提供粉煤灰，粉煤灰與含硫煙氣分別從所述流化床脫硫塔3的底部進入，并混合均勻；其中含硫煙氣的溫度為140℃；
步驟二、所述工藝熱水裝置2提供工藝熱水，將步驟一中粉煤灰內的氧化鈣增濕活化為氫氧化鈣，氫氧化鈣與含硫煙氣在所述流化床脫硫塔3內進行脫硫反應，得到含塵煙氣；其中所述工藝熱水的溫度為80℃；
步驟三、步驟二中的含塵煙氣從所述流化床脫硫塔3的頂部排出，經所述除塵裝置4除塵，得到脫硫灰和潔凈煙氣，潔凈煙氣排入所述煙囪8；其中含塵煙氣的排放溫度為高于煙氣露點溫度10℃～20℃；
步驟四、步驟三中的大部分脫硫灰經所述脫硫灰循環裝置5進入所述流化床脫硫塔3循環脫硫，少部分脫硫灰經氣力輸送進入所述灰庫6回收。
在本實施例中，每小時通入190萬標方含硫煙氣，所述粉煤灰加料裝置1提供的粉煤灰為13t/h，所述工藝熱水裝置2的噴水量為18t/h，煙氣含硫量從400mg/nm3降到100mg/nm3，符合國家排放標準。
應該注意的是，上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。