專(zhuān)利名稱：除塵裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將氣體中含有Ca的粉塵在陶瓷過(guò)濾器中除塵、凈化氣體的除塵裝置以及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
陶瓷過(guò)濾器適合于除去含在高溫氣體中的粉塵。特別是在圖7所示的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)置陶瓷過(guò)濾器，有效地降低燃?xì)馔钙饺~片的磨損速度、降低大氣放出的燃燒排出氣體中的粉塵。
現(xiàn)針對(duì)圖7中以往的除塵裝置進(jìn)行說(shuō)明。在圖中，煤101、空氣102、脫硫劑103供給到加壓流化床燃燒爐1中。在閥14打開(kāi)時(shí)，脫硫劑103供給到加料器15中，在閥14關(guān)閉后，用氣體(圖中未示)對(duì)加料器15加壓，當(dāng)加料器13與加料器15的壓力相同時(shí)閥12打開(kāi)，脫硫劑103落入到加料器13中。脫硫劑103由供給器16定量給出，用空氣105進(jìn)行氣流輸送以將空氣與脫硫劑的混合物104供給到加壓流化床燃燒爐1中。
煤101在所供給的空氣102中一邊流動(dòng)化一邊燃燒，燃燒時(shí)所產(chǎn)生的SO2與脫硫劑103進(jìn)行反應(yīng)、被吸收。脫硫劑103由空氣105進(jìn)行氣流輸送，以空氣與脫硫劑的混合物104供給到加壓流化床燃燒爐1中。
加壓流化床燃燒爐1中所產(chǎn)生的燃燒氣體201在旋風(fēng)除塵器2中被除塵。所去除的粉塵202被排出到系統(tǒng)外。除塵后的氣體301沿另一分支被導(dǎo)入到過(guò)濾容器3a，3b中。過(guò)濾容器3a，3b內(nèi)設(shè)置有多個(gè)陶瓷過(guò)濾器31a，31b。本例中陶瓷過(guò)濾器31a，31b為管狀，其構(gòu)成為將旋風(fēng)除塵器出口的氣體302，303導(dǎo)入到其內(nèi)側(cè)，使燃燒氣體從內(nèi)側(cè)到外側(cè)貫通地流動(dòng)。
燃燒氣體302，303通過(guò)陶瓷過(guò)濾器31a，31b時(shí)，含在燃燒氣體302，303中的粉塵被捕捉到陶瓷過(guò)濾器31a，31b內(nèi)表面上。在陶瓷過(guò)濾器上所收集到的粉塵通過(guò)周期性流動(dòng)的反洗氣體306，307而從陶瓷過(guò)濾器31a，31b內(nèi)表面上剝離，落到陶瓷過(guò)濾器31a，31b內(nèi)，并從過(guò)濾容器3a，3b的底部回收。在緩沖儲(chǔ)罐33中儲(chǔ)留有被加壓的空氣304，通過(guò)閥32a，32b周期性的開(kāi)閉，反洗氣體306，307就供給到過(guò)濾容器3a，3b內(nèi)。
貫通陶瓷過(guò)濾器31a，31b的燃燒氣體401，402在過(guò)濾容器3外合流、形成燃燒氣體403，并導(dǎo)入到燃?xì)馔钙?中。燃燒氣體403驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙?，由此由發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生電力。燃?xì)馔钙匠隹诘娜紵龤怏w501供給到廢熱回收鍋爐5中，通過(guò)熱交換器9將燃燒氣體501的顯熱轉(zhuǎn)換成水蒸氣701的能量。水蒸氣701驅(qū)動(dòng)蒸汽透平7，由此通過(guò)發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生電力。出了蒸汽透平的水蒸氣801通過(guò)冷凝器8變成冷凝水，此水901被再次加壓，供給到廢熱回收鍋爐5的熱交換器9上。通過(guò)了廢熱回收鍋爐5的燃燒氣體501從煙囪6散發(fā)到大氣中。
當(dāng)加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷上升時(shí)，燃燒氣體301的溫度與負(fù)荷相應(yīng)地上升，因此，陶瓷過(guò)濾器31a，31b的溫度上升。該溫度一般地在50％負(fù)荷時(shí)約為650℃，在75％負(fù)荷時(shí)約為750℃，100％負(fù)荷時(shí)約為830℃。在圖7所示的以往的系統(tǒng)中，當(dāng)使用B石灰石作為脫硫劑103時(shí)，對(duì)于陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓在650℃時(shí)不隨時(shí)間變化，當(dāng)負(fù)荷上升、陶瓷過(guò)濾器31a，31b的溫度超過(guò)750℃時(shí)，會(huì)出現(xiàn)陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓隨著時(shí)間變化而上升的現(xiàn)象。當(dāng)設(shè)定陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓開(kāi)始上升的溫度后，陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓繼續(xù)增大，最終就不得不停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
以過(guò)濾器反洗壓力的上升作為降低該過(guò)濾器差壓的方法是有效的。然而，由于使過(guò)濾器反洗壓力上升時(shí)會(huì)導(dǎo)致陶瓷過(guò)濾器31a，31b的密封部破壞，或過(guò)濾容器內(nèi)的耐壓構(gòu)造部的破壞，因而過(guò)濾器反洗壓力有上限值。即使將反洗壓力設(shè)定成容許范圍的最大反洗壓力，B石灰石上過(guò)濾器溫度在750℃～810℃之間時(shí)過(guò)濾器差壓與時(shí)間同時(shí)上升，也存在著最終會(huì)使加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不得不停止的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)在除塵裝置的入口氣體中混入特定的礦物而能抑制陶瓷過(guò)濾器的差壓的上升速度、并且不會(huì)引起加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的停止運(yùn)轉(zhuǎn)的除塵裝置；進(jìn)一步還提供了一種在該除塵裝置中，調(diào)節(jié)該礦物的供給量而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
本發(fā)明為解決上述的目的提供了以下的(1)，(2)，(3)，(4)的除塵裝置，以及(5)的除塵裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
(1)一種除塵裝置，為內(nèi)裝陶瓷過(guò)濾器的除塵裝置，其特征是，在除塵裝置入口處設(shè)置有供給含有MgO，MgCO3，或Mg(OH)2的至少一種礦物或同類(lèi)礦物的物質(zhì)的供給手段。
(2)一種上述(1)中的除塵裝置，其特征是，所述供給手段是燃燒爐的石灰石供給裝置。
(3)一種上述(1)中的除塵裝置，其特征是，所述供給手段與設(shè)置在燃燒爐出口處的旋風(fēng)除塵器的入口或出口連接。
(4)一種上述(1)中的除塵裝置，其特征是，所述礦物或物質(zhì)是以水漿狀態(tài)供給到燃燒爐中的。
(5)一種除塵裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征是，在上述(1)～(4)中任意的除塵裝置中，根據(jù)陶瓷過(guò)濾器的前后差壓或除塵裝置入口的氣體流量調(diào)節(jié)所述礦物或物質(zhì)的供給量。
在上述本發(fā)明(1)～(4)的除塵裝置中，將含有MgO，MgCO3，或Mg(OH)2中至少一種的礦物或含有該礦物的物質(zhì)通過(guò)供給手段供給到除塵裝置中。并且，在(2)中，供給手段是作為燃燒爐的脫硫劑的石灰供給裝置；而且，在(3)中，供給手段與旋風(fēng)除塵器的入口或出口相連接；再有，在(4)中，礦物或物質(zhì)以水漿的狀態(tài)供給。所供給的含有MgO的礦物或物質(zhì)與燃燒氣體一起流入到陶瓷過(guò)濾器中，抑制過(guò)濾器的差壓上升速度。并且，MgO的量越多，其效果越顯著。借此，避免了使加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)停止的現(xiàn)象。
并且，(5)的發(fā)明是能調(diào)節(jié)含有MgO，MgCO3或Mg(OH)2中任何一種的礦物或含有該礦物的物質(zhì)的供給量的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，以最適當(dāng)?shù)牧抗┙o礦物或含有該礦物的物質(zhì)，使陶瓷過(guò)濾器的差壓經(jīng)常保持穩(wěn)定。


圖1是使用了本發(fā)明第1實(shí)施例的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
圖2是顯示涉及本發(fā)明的除塵裝置的、在CO2的氣體氛圍中將MgO混合到CaO中的粒子間剪斷力的檢測(cè)結(jié)果的視圖。
圖3是顯示涉及本發(fā)明的除塵裝置所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)裝置的系統(tǒng)圖以及裝置構(gòu)成圖，該實(shí)驗(yàn)裝置用于確認(rèn)通過(guò)添加MgO而使過(guò)濾器差壓降低。
圖4是顯示涉及本發(fā)明的除塵裝置的、將在石灰石中添加了MgO時(shí)的差壓變化作為污染進(jìn)行速度值上升速度表示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的視圖。
圖5是使用了本發(fā)明第2實(shí)施例的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
圖6是使用了本發(fā)明第3實(shí)施例所涉及的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
圖7是使用了以往的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
以下，根據(jù)附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是使用本發(fā)明第1實(shí)施例的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。在圖1中，與圖7中所示的以往例的不同點(diǎn)在于，具有將石灰石103中混合了含有MgO或MgCO3的礦物106的混合物107供給到加壓流化床燃燒爐1中的供給手段。由于其它的構(gòu)成與圖1相同，省略了對(duì)這些部分的說(shuō)明。
在上述混合物107中的MgO的含有比例少的情況下，雖然產(chǎn)生使差壓上升速度降低的效果，但不存在著差壓上升停止的情況。根據(jù)差壓上升速度，石灰石中MgO的比例變化，但一般地，希望MgO的比例為1-15％的程度。
然而，差壓上升速度非常大的場(chǎng)合，可以考慮最好增加MgO濃度。圖1中沒(méi)有示出，但也可以將含有MgO或MgCO3的礦物106通過(guò)能定量供給的手段控制供給量。
其次，用粒子間剪斷力測(cè)定裝置，用以下的工序，在CO2的氣體氛圍中測(cè)量石灰石及石灰石與各種礦物的混合物的粒子間剪斷力。
圖2顯示了粒子間剪斷力的檢測(cè)結(jié)果。圖2的縱軸表示只有CaO的情況(在圖2中MgO的添加率為0％的情況)的790℃的粒子間剪斷力作為基準(zhǔn)。在只有CaO的情況，在770℃～800℃時(shí)粒子間剪斷力增加了。該現(xiàn)象與實(shí)際過(guò)濾器中的差壓上升特性相似。將各種礦物添加到CaO中的結(jié)果，如圖2所示，當(dāng)使MgO的添加量繼續(xù)增加時(shí)，粒子間剪斷力會(huì)出現(xiàn)繼續(xù)下降。
由于從上述的剪斷力測(cè)定裝置的結(jié)果明顯可知，MgO的添加會(huì)緩和粒子間的附著力，因而該現(xiàn)象與過(guò)濾器差壓的關(guān)系變得明了，為證明MgO的效果，使用了圖3所示的試驗(yàn)臺(tái)規(guī)模的過(guò)濾器評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置。
過(guò)濾器試驗(yàn)裝置由加壓流化床燃燒爐1、旋風(fēng)除塵器2、過(guò)濾容器3、及調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力的壓力調(diào)節(jié)閥39構(gòu)成。在過(guò)濾容器3內(nèi)容納陶瓷過(guò)濾器31c，31d。在陶瓷過(guò)濾器31c，31d的上部通過(guò)填密材料35a，35b設(shè)置金屬制的重塊34a，34b。并且，在陶瓷過(guò)濾器31c，31d與過(guò)濾器保持管40之間設(shè)置36a，36b，37a，37b作為密封填料。
作為密封填料的36a，36b，37a，37b完成使燃燒氣體301沿著陶瓷過(guò)濾器31c，31d不走捷徑流動(dòng)地進(jìn)行密封的任務(wù)，以及完成在反洗陶瓷過(guò)濾器31c，31d時(shí)進(jìn)行保護(hù)的任務(wù)，使得在由導(dǎo)入反洗氣體306，307時(shí)所產(chǎn)生的沖擊下、陶瓷過(guò)濾器31c，31d與過(guò)濾器保持管40不致發(fā)生直接沖突。由于用小型的實(shí)驗(yàn)裝置熱損失大，因而為使陶瓷過(guò)濾器31c，31d保溫，用環(huán)狀電爐38包圍陶瓷過(guò)濾器31c，31d。而陶瓷過(guò)濾器31c，31d則收容在過(guò)濾容器3中。
過(guò)濾器的差壓隨氣體粘度及氣體流速變化而變化。為比較溫度不同情況下的過(guò)濾器中的氣體流動(dòng)時(shí)的阻力值的變化，必須修正由氣體粘度及氣體流速而引起的變化。假定過(guò)濾器差壓由下式表示，由于在該式中的污染進(jìn)行速度表示為過(guò)濾器中的氣體流動(dòng)容易程度，因而能用其大小比較過(guò)濾器的阻力的大小。
(陶瓷過(guò)濾器的差壓)＝(污染進(jìn)行速度值)×(氣體流速)×(氣體粘度)，是否添加MgO以及MgO的添加量對(duì)于污染進(jìn)行速度值影響的研究實(shí)驗(yàn)程序，表示如下1)在實(shí)驗(yàn)中，供給A炭約8kg/h，B石灰石約0.5kg/h，并進(jìn)行加壓流化床燃燒，使燃燒氣體產(chǎn)生約80Nm3/h。在添加MgO的情況下混合到B石灰石中使用。
2)在旋風(fēng)除塵器2中除塵，使旋風(fēng)除塵器2出口的燃燒氣體301的粉塵濃度為0.2～0.5g/Nm3，并導(dǎo)入到過(guò)濾容器3中。
3)用環(huán)狀電爐38進(jìn)行溫度調(diào)整，使過(guò)濾容器3的壓力為10a大氣壓，過(guò)濾器溫度為650℃。
4)測(cè)量在650℃時(shí)隨著時(shí)間變化的過(guò)濾器的差壓和氣體量。氣體量的測(cè)量，在圖3中未示，而是在310a，310b的配管線上設(shè)孔，計(jì)量其阻力求出的。在650℃時(shí)過(guò)濾器差壓幾乎穩(wěn)定在1000mmH2O上。
5)其次使過(guò)濾器溫度上升、并設(shè)定在750℃，檢測(cè)過(guò)濾器的差壓和氣體量。測(cè)量在750℃時(shí)過(guò)濾器差壓隨時(shí)間的變化。圖4示出了用上述的工序所得出的、在750℃附近的B只加石灰石的情況下的污染進(jìn)行速度值變化率，以及在B石灰石中添加了2％，10％，以及50％的MgO(都是重量％)的情況下的污染進(jìn)行速度值變化率。
用以上的方式，通過(guò)在高溫氣體氛圍中測(cè)定CaO的粒子或CaO與其他礦物混合的混合物粒子的剪斷力，可以找出MgO作為降低含有CaO的粒子的附著性的添加劑，用模擬的試驗(yàn)裝置可發(fā)現(xiàn)其有效性。
下面，對(duì)上述通過(guò)添加MgO而含有CaO的粒子的附著性降低的作用進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)將CaO粒子或CaCO3粒子從分子上看時(shí)，Ca分子的部分呈陽(yáng)性帶電，O分子部分呈陰性帶電。這樣，在正負(fù)電分離的部分就分別容易被正負(fù)極性相反的部分所吸引。盡管對(duì)于SiO2及Al2O3來(lái)說(shuō)強(qiáng)度不同，但由于分別產(chǎn)生以正和負(fù)帶電的部分，因而不起緩解電的引力作用。但是，由于Mg原子比起其周?chē)腛原子格外的小，為僅能從外面看見(jiàn)O原子的構(gòu)造。因此，MgO表面整體帶負(fù)電，由于MgO進(jìn)入到以陰和陽(yáng)電荷分布的粒子間，MgO與這些電荷分布粒子相排斥，從而具有防止CaO粒子或CaCO3粒子間附著的效果。
根據(jù)以上說(shuō)明的第1實(shí)施例，由于將石灰石103中混合了含有MgO或MgCO3的礦物106的混合物107供給到加壓流化床燃燒爐1中，其排氣201在旋風(fēng)除塵器2中除塵，并將除塵后的氣體301供給到過(guò)濾容器3a，3b中，因而通過(guò)添加MgO能抑制圖4所示的過(guò)濾器的差壓上升速度，并且，明顯可知，添加越多的MgO，其效果越顯著。
圖5是使用了本發(fā)明第2實(shí)施例的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。在圖5中，與圖7中所示的以往例不同的部分是，在旋風(fēng)除塵器2的出口處設(shè)置了由加料器15，13、閥14，12、以及供給器16所構(gòu)成的聯(lián)鎖裝料器(ロツクホツパ)和定量供給裝置11作為MgO添加裝置。并且，設(shè)置了測(cè)定陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓的差壓計(jì)39a，39b，其它的構(gòu)成與圖7所示的以往例相同。
在上述的第2實(shí)施例中，可通過(guò)定量供給裝置11任意調(diào)節(jié)MgO的濃度。一邊用差壓計(jì)39a、39b檢測(cè)陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓，一邊添加隨著時(shí)間變化能穩(wěn)定陶瓷過(guò)濾器31a，31b差壓的量的MgO量。并且，為使氣體中的粉塵與含有MgO的礦物很好地混合，也可以將供給MgO的位置作為旋風(fēng)除塵器的入口。
圖6是使用了本發(fā)明第3實(shí)施例的除塵裝置的加壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。在圖6中，與圖7中所示的以往例不同的部分是，設(shè)置了定量供給泵17、以及測(cè)定陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓的差壓計(jì)39a，39b，定量供給泵17是用于將Mg(OH)2的水漿供給到加壓流化床燃燒爐1內(nèi)的。其它的構(gòu)成與圖7所示的以往例相同。
在上述的第3實(shí)施例中，通過(guò)定量供給泵17將Mg(OH)2的水漿109供給到加壓流化床燃燒爐1中。在加壓流化床燃燒爐1內(nèi)，Mg(OH)2的水漿中的Mg(OH)2分解，形成MgO和H2O，MgO的微粒子供給到陶瓷過(guò)濾器31a，31b中。并且，與第2實(shí)施例同樣地，一邊用差壓計(jì)39a，39b測(cè)定陶瓷過(guò)濾器31a，31b的差壓，一邊添加隨著時(shí)間變化能穩(wěn)定陶瓷過(guò)濾器31a，31b差壓的量的MgO量。
在上述說(shuō)明的第2、第3實(shí)施例中也與第1實(shí)施例同樣地，也通過(guò)如圖4所示的MgO的添加，能抑制過(guò)濾器的差壓上升，并且，添加較多的MgO其效果更佳。
權(quán)利要求
1 一種除塵裝置，是內(nèi)裝有陶瓷過(guò)濾器(31a，31b)的、將來(lái)自燃燒爐(1)的燃燒氣體(201)除塵的除塵裝置，其特征在于在除塵裝置入口氣體中設(shè)置有供給MgO，MgCO3，或Mg(OH)2中至少一種的礦物或含有該礦物的物質(zhì)(106，107，109)的供給手段。
2.按照權(quán)利要求1所述的除塵裝置，其特征在于所述供給手段使用上述燃燒爐(1)的石灰石供給裝置。
3.按照權(quán)利要求1所述的除塵裝置，其特征在于所述供給手段與設(shè)置在燃燒爐(1)出口處的旋風(fēng)除塵器(2)的入口或出口連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的除塵裝置，其特征在于所述礦物或含有該礦物的物質(zhì)(109)以水漿狀態(tài)供給到燃燒爐(1)中。
5.按照上述權(quán)利要求1～4中任意一種除塵裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于根據(jù)陶瓷過(guò)濾器(31a，31b)的前后差壓或除塵裝置入口的氣體流量調(diào)節(jié)所述礦物或含有該礦物的物質(zhì)(106，107，109)的供給量。
全文摘要
一種用陶瓷過(guò)濾器將含有Ca的粉塵除塵的除塵裝置,它能抑制過(guò)濾器的差壓上升速度。燃燒氣體201用旋風(fēng)除塵器2除塵,形成燃燒氣體301,該氣體進(jìn)入到具有陶瓷過(guò)濾器31a,31b的過(guò)濾容器3中,使粉塵被捕捉。粉塵被捕捉后的燃燒氣體403供入到燃?xì)馔钙?中,進(jìn)行發(fā)電,由該燃燒氣體501對(duì)廢熱回收鍋爐5進(jìn)行加熱,驅(qū)動(dòng)蒸汽透平7。在流入陶瓷過(guò)濾器31a,31b的燃燒氣體中借助含有MgO的礦物106而添加MgO時(shí),能抑制過(guò)濾器差壓上升速度,添加的MgO越多越顯著,且不會(huì)由差壓上升引起運(yùn)轉(zhuǎn)停止。
文檔編號(hào)B01D50/00GK1196970SQ9810570
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1998年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月18日
發(fā)明者勝木靖夫, 大西隆, 金子祥三, 藤岡祐一, 橋本彰, 德永喜久男, 瀨戶口稔彥 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社, 北海道電力株式會(huì)社