專利名稱：：干型廢氣脫硫裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般地涉及一種脫硫裝置，更具體地說，涉及一種適合用于減少廢氣中氧化硫的脫硫裝置。諸如重油和煤之類的礦物燃料被廣泛地用在燃燒裝置中，例如，用在熱電站中。從這類燃燒裝置中排放出的廢氣常常含有100至5000ppm的有害的酸性物質(zhì)，例如氧化硫(SOx)和鹽酸(HCl)。這些有有害物質(zhì)在排放到大氣中時造成酸雨和光化學(xué)霧。為了處理這類有害物質(zhì)，安裝了一種脫硫裝置。脫硫方法大致分成濕型和干型。濕型的代表性實例是石灰石-石膏法，這是特地用來實現(xiàn)高效能的脫硫。相反，干型的主要特點是無廢氣(排放)產(chǎn)生，干型的實例包括用活性碳吸附法和用堿金屬或類似物質(zhì)進行反應(yīng)處理的反應(yīng)法。具體地說，就回收單位重量的二氧化硫而言，后一方法最經(jīng)濟合算。在這種方法的典型實施中，鍋爐廢氣經(jīng)空氣加熱器冷卻，送入脫硫柱中。將脫硫劑(例如熟石灰)以噴入煙道、空氣加熱器出口煙道、或脫硫柱中的方式供入。這時，來自水管的水和來自霧化氣體管的空氣同時由塔頭的噴水孔噴入，以便冷卻廢氣，並且還使?jié)穸忍岣?，從而促進脫硫反應(yīng)。此時，水可以與脫硫劑分開地供入，或是與脫硫劑一起以漿體形式供入。反應(yīng)過的脫硫劑與廢氣中的灰分一起被集塵裝置捕集。在某些情形里，將一部分含有未反應(yīng)脫硫劑的被捕集的粒子輸送到脫硫劑制備裝置中，再次供入煙道或脫硫柱中供脫硫用。相對濕度越高，脫硫率越好。其理由如下。當脫硫柱內(nèi)的濕度升高時，吹入脫硫柱內(nèi)的熟石灰Ca(OH)2粒子表面上吸附的水分增加，氣體中的二氧化硫(SO2)容易溶在這種水分(H2O)中形成酸性的H2SO3。H2SO3和Ca(OH)2之間的反應(yīng)是中和反應(yīng)，此反應(yīng)迅速進行，生成CaSO3，並且在此條件下被固定。此時，如果熟石灰的水含量大，則溶于其中的SO2數(shù)量也大，因此高濕度條件是可取的。所生成的CaSO3膨脹。因此，覆蓋著熟石灰的CaSO3被破壞並暴露出熟石灰的表面，從而促進了反應(yīng)。因此，最好是盡可能多地提高相對濕度。但是，在實際設(shè)備中當相對濕度高時，水會凝結(jié)在脫硫柱的低溫部位和隨后的集塵裝置及管道中。這就造成了諸如冷凝水形成、結(jié)垢和H2SO3或H2SO4腐蝕材料等問題。另外，當相對濕度高時，脫硫柱的下料斗中的溫度降低，結(jié)果在料斗壁面上發(fā)生冷凝，或是脫硫劑粉末變潮，于是脫硫劑粉末在脫硫柱中的流動性減小。這就造成了脫硫劑粉末不能從脫硫柱的下料斗順利排出的問題。因此，通常將低料斗控制成其出口溫度比飽和溫度約高10℃。這時相對濕度約為60%，而且與溫度控制有關(guān)，相對濕度不能高于此值，因此脫硫率也低。另一方面，為了在保持相對濕度約為60%的同時提高脫硫效能，曾經(jīng)提出一種對策(日本未審查公告2-152520等)。即，在含硅化合物(例如煤灰)和水加到脫硫劑(例如熟石灰和生石灰)中之后，將漿體加熱以使脫硫劑具有高比表面和高的吸收SO2的能力。但是，當用上述步驟制備脫硫劑時，必須如日本專利未審查公告2-152520所述，將脫硫劑在高于100℃以上的高溫長時間(十幾小時至幾十小時)加熱。因此，制備脫硫劑的裝置尺寸變大，為加熱所需的能量也增加，如果加熱的溫度或時間減小，會產(chǎn)生脫硫效能變差的問題。在以上工藝中，雖然通過提高脫硫柱內(nèi)的相對濕度使脫硫效能增強，但是水可能會凝結(jié)在脫硫柱和集塵裝置中，氣體內(nèi)的灰塵和脫硫劑會沉積在裝置的內(nèi)表面上形成積垢，而且材料在積垢沉積區(qū)會發(fā)生腐蝕。但是，這些問題未被考慮，因此脫硫柱不能長期穩(wěn)定工作，整個系統(tǒng)的操作有時受到影響。相反，如果升高脫硫柱內(nèi)的氣體溫度(即，降低相對濕度)，則積垢和腐蝕可有所抑制，但是脫硫效能下降。本發(fā)明的目的之一是提供一種干型脫硫裝置，它保持高的脫硫效能，同時防止裝置內(nèi)結(jié)垢和發(fā)生腐蝕。本發(fā)明的以上目標可以通過以下方法〔1〕-〔6〕中的一種來達到?！?〕一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括向燃燒裝置的爐中或向輸送來自燃燒爐的含氧化硫廢氣的煙道中加入脫硫劑的裝置，該脫硫劑含有選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的至少一種化合物;還包括燃燒含有硫化合物的礦物燃料(例如石油和煤)的燃燒爐，安裝在下游一邊的脫硫柱，安裝在脫硫柱內(nèi)或在脫硫柱入口部位的噴水裝置，以及在脫硫柱內(nèi)沿廢氣流動方向位于中間的產(chǎn)生渦旋的裝置，該裝置用來在脫硫柱內(nèi)形成高相對濕度的區(qū)域，以便使含有上述化合物的脫硫劑被混入到高相對濕度的區(qū)域中?！?〕一種干型廢氣脫硫方法，其中包括向燃燒裝置的廢氣中加入脫硫劑以除去廢氣中的氧化硫和用集塵裝置回收脫硫劑及燃燒灰分的步驟，其中脫硫劑是輸送到溫度不超過200℃的廢氣區(qū)域，用集塵裝置回收與廢氣中二氧化硫反應(yīng)過的脫硫劑，隨后將捕集的含有未反應(yīng)脫硫劑粒子再送入到溫度為500℃至900℃的廢氣煙道中，以便與廢氣中的二氧化硫反應(yīng)?！?〕一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括，向燃燒爐或廢氣煙道中噴入脫硫劑的裝置，脫硫劑中含有選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的至少一種化合物，安裝在下游一邊的脫硫柱，在脫硫柱內(nèi)噴水以促進從廢氣中除去二氧化硫反應(yīng)的裝置，一種用來捕集反應(yīng)過的脫硫劑的集塵裝置，和用來將加熱流體鼓入脫硫柱下部的裝置?！?〕一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括，用來向燃燒爐或輸送來自爐中的含二氧化硫廢氣的煙道中加入脫硫劑的裝置，脫硫劑中含有至少一種選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的化合物，安裝在下游一邊並且有入口部分和出口部分的脫硫柱，用來在脫硫柱內(nèi)或在其入口部分噴水以降低廢氣溫度，由于氣體間的接觸以便促進脫硫劑與二氧化硫之間的反應(yīng)從而將其除掉的裝置，用來檢測由噴水裝置噴出的水滴直接撞擊的局部部位溫度的裝置，和用來根據(jù)測得的溫度調(diào)節(jié)噴水量、從而控制脫硫柱出口部分氣體溫度的裝置。〔5〕一種制備脫硫劑的方法，包括以下步驟將供硅物質(zhì)與至少一種堿土金屬的氧化物混合形成混合物，向混合物中加水使氧化物與供硅物質(zhì)藉助堿土金屬氧化物水化時產(chǎn)生的水化熱發(fā)生反應(yīng)，以便從混合物中除去多余的水，形成粉末。〔6〕一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括，用來將硅酸鈉加到含有堿土金屬化合物、供硅物質(zhì)和水的漿體中的裝置，和用來將漿體或由漿體得到的粉末送入燃燒裝置的爐體中或輸送燃燒爐廢氣的煙道中的裝置。附圖的簡要說明圖1是實施例1和4的脫硫裝置示意圖;圖2A和2B是表示示于圖1的脫硫柱中噴水狀態(tài)的示意圖;圖3是表示實施例2和3的脫硫柱中噴水孔排列的示意圖;圖4是示于圖3的噴水孔及安裝在它周圍的渦旋分離氣體管道的示意圖;圖5A和5B是表示當水通過示于圖4中的噴水孔噴入廢氣中時渦旋形成狀態(tài)的示意圖;圖6表示了安裝在示于圖4的噴水孔之上的分散板;圖7是表示脫硫率與示于圖5的噴水孔的噴水角之間關(guān)系的示意圖;圖8是表示脫硫率與從示于圖5的噴水孔噴入的水滴平均直徑之間關(guān)系的示意圖;圖9是表示脫硫率與使用示于圖5的噴水孔時的表面速度之間關(guān)系的示意圖;圖10是表示脫硫率與使用示于圖5的噴水孔時廢氣孔角度之間關(guān)系的示意圖;圖11表示實施例5的脫硫柱中的噴水狀態(tài);圖12示意表示了實施例1至5的試驗結(jié)果;圖13是實施例6的脫硫裝置示意圖;圖14表示絕熱飽和溫度與脫硫率之間的關(guān)系;圖15是實施例7的脫硫裝置示意圖;圖16是實施例8的脫硫裝置示意圖;圖17表示實施例9煙道中廢氣溫度與脫硫率之間的關(guān)系;圖18A和18B是實施例10中脫硫劑粒子的示意圖;圖19表示實施例10中脫硫劑加入量(Ca/S)與脫硫率之間的關(guān)系;圖20是實施例13的脫硫裝置的示意圖;圖21是實施例14的脫硫裝置的示意圖;圖22是實施例14脫硫裝置的一種改良形式的示意圖;圖23是實施例15的脫硫裝置示意圖;圖24是示于圖23的脫硫柱中裝有噴水裝置的那一部分的細部圖;圖25是實施例17的脫硫劑制備裝置的流程圖;圖26表示實施例18和先有技術(shù)的Ca/S與脫硫率之間的關(guān)系;圖27表示實施例18中硅酸鈉加入量與脫硫率之間的關(guān)系;圖28表示實施例20中氫氧化鈉加入量與脫硫率之間的關(guān)系;圖29是實施例21的脫硫劑制備裝置的流程圖;圖30表示實施例21的脫硫率與水化裝置內(nèi)溫度之間的關(guān)系;圖31是實施例24的脫硫劑制備裝置的流程圖;圖32表示實施例25和對比實施例的脫硫率和Ca/S之間的關(guān)系;圖33表示實施例26中脫硫率和硅酸鈉加入量之間的關(guān)系;圖34表示實施例26中硅酸鈉加入量與比表面之間的關(guān)系;圖35表示實施例27中生石灰溫度和脫硫率之間的關(guān)系;圖36是實施例30的脫硫裝置示意圖;圖37表示實施例31和對照例的Ca/S與脫硫率之間的關(guān)系;圖38表示實施例32和對照例的脫硫率與粒子平均停留時間的關(guān)系;圖39表示實施例33中脫硫率與硅酸鈉加入量之間的關(guān)系;圖40表示實施例34的脫硫劑制備裝置內(nèi)攪動漿體時的剪切速度與脫硫率之間的關(guān)系;圖41是實施例36的脫硫裝置示意圖;圖42表示實施例36中脫硫率與硅酸鈉粘度的關(guān)系;圖43是實施例37的脫硫裝置示意圖;圖44是實施例38的脫硫裝置示意圖;圖45表示脫硫率與噴霧位置的關(guān)系。實施例1本實施例的脫硫裝置以熟石灰作為脫硫劑脫除燒煤鍋爐的廢氣中的硫。參照圖1，鍋爐1的廢氣用空氣加熱器3冷卻，經(jīng)過煙道6送入到脫硫柱4中。將脫硫劑(熟石灰)5經(jīng)過脫硫劑加入管10加到煙道13中。在脫硫柱4內(nèi)裝有帶噴水孔12的集管21。由水管14向噴水孔12供水，同時由噴霧氣管15向噴水孔12供應(yīng)空氣或蒸汽。噴水孔12是一種雙流體孔以便用空氣將水霧化。由噴水孔12噴出的水滴與溫度約150℃的鍋爐廢氣接觸以便汽化。一個分散筒16緊靠在各個噴水孔12的上方。參照圖2A，噴出的水滴被分散筒遮斷，繞道而行向上流動。水滴與分散筒16上方的廢氣激烈混合，同時生成大量的高濕度氣體渦旋17(即，Kármán渦旋)。水滴被限制在渦旋17內(nèi)並且汽化。由于渦旋17的生成，渦旋17的內(nèi)部避免了與渦旋17外面的廢氣混合，因此渦旋17內(nèi)部總是維持高濕度。渦旋17含有廢氣中的SO2和脫硫劑5，它們在分散筒的上方混合在一起，SO2與脫硫劑5在高濕度條件下彼此反應(yīng)，從而顯示出高的脫硫效能。不存在渦旋17的那些部分的濕度低。渦旋17在朝脫硫柱4的出口移動時逐漸消失。在所有水滴都汽化之后，濕度上升到某個平均水濃度，因此可以實現(xiàn)與此濕度相應(yīng)的脫硫反應(yīng)。即，在脫硫柱4內(nèi)確實局部地形成了高水濃度區(qū)域，也就是高濕度渦旋區(qū)，從而提高了在渦旋內(nèi)的反應(yīng)活性，因此也提高了在脫硫柱4出口處的總脫硫率。本方法與常規(guī)方法不同，在本方法中使水滴和廢氣良好混合以提高汽化速度，從而迅速達到水的均勻濃度，利用本發(fā)明的這一方法可獲得高的脫硫效能。這一裝置的脫硫試驗是在以下條件下進行的。即，在鍋爐1內(nèi)燒煤A(廢氣中SO2濃度為2000ppm)。用熟石灰作脫硫劑5，其加入量與廢氣中所含SO2的摩爾比(以后稱作Ca/S)為2。由噴水孔12噴入水，以使脫硫柱出口處的氣體溫度能達到70℃。液-氣比(供水量/氣體導(dǎo)管中含二氧化硫的廢氣之量)為0.04升/標準立方米，水滴的平均直徑為30微米，噴水孔12與脫硫柱4的氣體入口間距1.5米，噴水孔12，噴水角A為50°，氣體在脫硫柱4內(nèi)的表面速度為2米/秒。如圖2B所示，噴水孔12的噴水角A是在噴水的垂直橫截面內(nèi)擴展的角度。在除掉了氣體中的水分之后，測定在鍋爐1的出口處和集塵裝置8的出口處的SO2濃度。SO2濃度分別為2000ppm和400ppm。即，廢氣中的80%SO2已被除掉。在集塵裝置8的下部回收到的脫硫劑粒子中，Ca的利用率為40%。實施例2參照圖3至圖5B，裝在脫硫柱4內(nèi)的集管21有噴水孔12，它們的噴水方向與氣體的流動方向相反。如圖4中詳細表示的，水管14的末端安裝在噴水孔12的中心部位，而霧化氣管15的末端部分安裝在水管14的周圍。因此，由水管14供應(yīng)的水被由霧化氣管15供應(yīng)的霧化氣霧化，由孔12的末端噴出。另外，在噴水孔12的周圍裝有渦旋分離氣體管18，因此，含有從孔12的末端噴出的細水珠的渦旋容易與孔12分離開。因為霧化的水是在與廢氣流動方向相反的方向噴出，所以在噴水孔12附近產(chǎn)生如圖5A和5B所示穩(wěn)態(tài)渦旋17′。因為穩(wěn)態(tài)渦旋17′封閉了噴出的水滴並且與孔12分開，所以產(chǎn)生了高濕度的渦旋列17。在圖5A中，水是在和廢氣流動方向成180°孔角下噴霧，而在圖5B中，水以和廢氣流動方向成135°的孔角噴霧。這里所說的“孔角”是用以脫硫柱4內(nèi)廢氣的流動方向作為標準(此處為垂直向上的方向)或0度而測得的噴水角度。穩(wěn)態(tài)渦旋17′在同一位置上生成，很難與周圍混合。因此，從渦旋分離氣管18噴出氣體(例如空氣)以便將這些渦旋17′從噴水孔12的附近分離出去。分離出的渦旋17′被廢氣夾帶著向上流動，從而連續(xù)生成新鮮的高濕度的渦旋17。雖然渦旋分離氣可以恒速流動，但是間歇地流出這種氣體可以達到更大的效果。水以與廢氣流動相反的方向噴入到高濕度的渦旋17中，因此水流被減速，隨后被廢氣帶走。由于渦旋17的形成，脫硫劑和含SO2的廢氣充分混合并進入渦旋17。因為渦旋17中有水滴存在，水滴在其中汽化，所以相對濕度可以達到近100%。從孔12附近分離開的渦旋17只限于和周圍的廢氣混合並且朝廢氣流動的下游一邊流動，同時保持高濕度。因此，渦旋17的內(nèi)部顯示出高的脫硫效能。在脫硫柱4的出口處高濕度渦旋17與周圍的廢氣混合，于是水濃度增加到某個均勻水平，從而顯示出高的總脫硫效能。因為脫硫柱4的直徑制成大于廢氣導(dǎo)管13的直徑，所以在圖3所示的放大的連接部分20處流速變慢，形成一個逆流區(qū)。因此，流過廢氣導(dǎo)管13的脫硫劑5的粒子進入此逆流區(qū)，以漂浮的方式滯留，從而形成了一個脫硫劑粒子濃度很高的區(qū)域。這一區(qū)域從廢氣導(dǎo)管13的出口延伸一段通常等于脫硫柱4直徑的距離，利用在此區(qū)域內(nèi)噴水，使高濃度的脫硫劑與高濕度的渦旋17接觸，則可以達到更高的脫硫效能。本裝置的脫硫試驗在與實施例1相同的條件下進行。在除去氣體中的水分之后，在鍋爐1的出口處和集塵裝置8的出口處測定SO2的濃度。SO2濃度值分別為2000ppm和400ppm。也就是說，廢氣中80%的SO2被除掉。從集塵裝置下部回收到的脫硫劑粒子之中，Ca利用率為40%。對照例按照與實施例1相同的條件，用常規(guī)的脫硫裝置對煤A進行脫硫試驗。在此對照例中所用的脫硫裝置與實施例1裝置的區(qū)別在于，脫硫柱內(nèi)水集管的噴水孔采用與廢氣流動相同的方向彼此平行地噴水。此時，集塵器出口處的SO2濃度為800ppm，所達到的脫硫率為60%。由集塵裝置下部回收到的脫硫劑粒子的Ca利用率為30%。實施例3在此實施例中，使用與實施例2相似的脫硫裝置。與實施例2中一樣，在脫硫柱內(nèi)水以與廢氣流動方向相交的方向噴霧。在與實施例1的相同條件下對煤A進行脫硫試驗。如圖6所示，此實施例與實施例2的不同在于分散板16裝在緊靠各噴水孔12的上方以便肯定地形成渦旋17。噴出的水滴被分散板16遮斷，繞道而行向下游流動。水滴與分散板16上方的廢氣激烈混合，與此同時生成了大量的氣體渦旋17。結(jié)果是，渦旋17的內(nèi)部保持高濕度，促進了SO2與脫硫劑之間的反應(yīng)。在進行脫硫試驗時，集塵裝置出口處的SO2濃度為300ppm，由集塵裝置下部回收的脫硫劑粒子的Ca利用率為42.5%。如上所述，當水和霧化氣吹入沿反向流動的廢氣中時，產(chǎn)生了高濕度區(qū)。因此，通過改變各種參數(shù)，對于實施例2的裝置和對照例中水與廢氣平行地噴霧的裝置進行了各種脫硫試驗。所用的參數(shù)如下噴水孔的噴角A(見圖2B)為10°、20°、30°、50°、70°、120°、140°、160°或180°，水滴的平均直徑為10、20、30、50、70、100、140、170或200微米，脫硫柱內(nèi)氣體的表面速度為0.5、1、3、5、7、10或15米/秒。試驗結(jié)果示于圖7、8和9中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當含水流體在以下條件下吹入反流中時，與吹入平行流相比脫硫效能更高。噴水孔的噴水角A20°至90°噴霧水滴的平均直徑20至140微米氣體在脫硫柱內(nèi)的表面速度1至10米/秒實施例4為了檢驗示于圖5B的噴水孔12相對于氣流的合適的安裝角度，改變此角度進行脫硫試驗。在與實施例2相同的條件下對煤A進行此裝置的脫硫試驗。實驗的結(jié)果示于圖10。當含水流體以40°至180°的噴水孔安裝角吹入時，與平行流動相比，其脫硫效能較高。在集塵裝置出口處的SO2濃度為400ppm，脫硫率達到80%。從集塵裝置下部回收的脫硫劑粒子的Ca利用率為40%。如果液-氣比小于0.02升/標準立方米，廢氣的溫度變高，脫硫效能降低，因此這是不實用的。另一方面，如果液-氣比大于0.05升/標準立方米，廢氣溫度變得接近飽和溫度，氣體中的水含量常常接近露點，因此這也是行不通的。據(jù)此，液-氣比應(yīng)該在0.02至0.05升/標準立方米之間。噴水孔的安裝位置將參照圖3的脫硫柱結(jié)構(gòu)加以說明。如果噴出的水與脫硫柱4的壁面或脫硫柱4內(nèi)的附屬結(jié)構(gòu)相接觸，水會使接觸部位變濕，使塵粒得以沉積在變濕的部位上。為防止這一現(xiàn)象，在與氣體流動相垂直的平面內(nèi)，濕度必須從柱的中央向柱壁方向減小，柱出口處的氣體溫度還必須保持高于飽和溫度。總之，在脫硫柱中與氣體流動相垂直的平面內(nèi)以及在沿氣體流動方向的平面內(nèi)，噴水孔12都要排列得使柱壁部分的濕度能夠盡量低。另外，脫硫柱從孔開始沿氣體流動方向的有效長度需要是預(yù)定數(shù)值。如果噴水孔12裝在高部位，脫硫柱的總高度增加，這是不經(jīng)濟的。因此，噴水孔最好是安裝得使L/D(離入口的距離/脫硫柱的直徑)不超過1(圖3)。在廢氣處理容量不小于每小時幾萬標準立方米的實際設(shè)備中，孔應(yīng)該設(shè)置在廢氣上游一邊離脫硫柱入口5米之內(nèi)處。實施例5在示于圖11的實施例5中，設(shè)置了一組彼此相對的噴水孔12，于是從孔中噴出的射流在脫硫柱4內(nèi)彼此撞擊。在噴水孔12的出口處于廢氣流動的下游一邊產(chǎn)生了穩(wěn)態(tài)渦旋17。由于射流彼此撞擊，撞擊部位的壓力升高，于是射流上下和左右振蕩。由于這種振蕩，穩(wěn)態(tài)渦旋17從噴水孔12的附近分離出去並向上運動，于是渦旋17繼續(xù)生成。這就產(chǎn)生了將噴霧的水滴封閉在渦旋17內(nèi)的效果，象以上實施例一樣，脫硫柱4出口處的脫硫效能提高。在與實施例1相同的條件下用此裝置對煤A進行脫硫試驗。集塵裝置出口處的SO2濃度為400ppm，脫硫率為80%。從集塵裝置的下部回收的脫硫劑粒子的Ca利用率為40%。圖12表示以上實施例的試驗結(jié)果。顯然，本發(fā)明達到的脫硫效果高于常規(guī)方法?？傊迷诿摿蛑鶅?nèi)氣體流動的中間位置上形成渦旋，局部地形成了相對濕度較高的區(qū)域(渦旋)，通過將脫硫劑混入這些區(qū)域，促進了SO2與脫硫劑之間的反應(yīng)，從而實現(xiàn)了高脫硫效能。為了有效地控制供水量和用來分散水的流體的流速，可以在脫硫柱4內(nèi)或脫硫柱4的出口處安裝至少一個溫度傳感器、濕度傳感器和水濃度傳感器，這時根據(jù)這些傳感器發(fā)出的信號控制供水量和用來將水分散的液體流速。實施例6圖13圖示了將本發(fā)明用于某個商品鍋爐的實施例。從燒煤或燒量油的鍋爐1排出的廢氣(其中含SOx)在空氣加熱器3中被冷卻到約150℃。此時，在燒煤鍋爐的情形里，廢氣中的水含量約為7%至約10%，在燒重油的鍋爐的情形，廢氣中水含量約為12%至15%。將廢氣輸送到熱交換器30中，與自脫硫柱4排放的氣體進行熱交換，于是廢氣的溫度進一步降低。廢氣進入脫硫柱4，向脫硫柱4內(nèi)加入由熟石灰等構(gòu)成的脫硫劑5和水，于是廢氣中的SOx被除掉。此時，脫硫效能在很大程度上取決于脫硫柱4內(nèi)的溫度，即，脫硫柱4內(nèi)的溫度與絕熱飽和溫度之差。本實施例的裝置的特點是在脫硫柱4排放的脫硫廢氣進入集塵裝置8之前先用熱交換器30加熱。在此裝置中，脫硫柱4出口處的溫度可以降低到剛好在絕熱飽和溫度之上的水平，以便使上述差別變小，從而可以達到很高的脫硫。使用能準確控制濕度的裝置，改變反應(yīng)氣的溫度，檢驗此溫度與絕熱飽和溫度之差和脫硫率的關(guān)系。其結(jié)果示于圖14。如圖14所示，脫硫率與此溫差很有關(guān)系，顯然，當脫硫柱內(nèi)的溫度接近絕熱飽和溫度時，脫硫率變高。使用與圖13中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的試驗裝置進行一項試驗，現(xiàn)在敘述其結(jié)果。在燃燒重油的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生了水分含量約10%的200標準立方米/小時的空氣，使用二氧化硫氣體鋼瓶將SO2混入熱空氣中，從而生成與鍋爐廢氣相應(yīng)的模擬廢氣，其中SO2濃度為2000ppm。用冷卻器將模擬氣的溫度保持在150℃，與空氣加熱器3的出口溫度相應(yīng)。當把以上條件下的模擬廢氣送入再生型氣體熱交換器中時(Jungstorm型空氣預(yù)熱器)，氣體熱交換器的出口溫度降至90℃。然后，將這種模擬廢氣進一步送入脫硫柱中，向脫硫柱中加入熟石灰和水。熟石灰的加入量應(yīng)使熟石灰與SO2氣的摩爾比為2。通過監(jiān)測裝在脫硫柱中心部位的溫度計，調(diào)節(jié)供水量使溫度能比絕熱飽和溫度高5℃。在本情形里，該溫度為59℃。在脫硫柱出口處的SO2濃度為350ppm至360ppm，脫硫率約為83%。另一方面，從氣體熱交換器排放出的廢氣溫度約為90℃，比絕熱飽和溫度約高30℃，在試驗之后立即折開集塵裝置用肉眼檢查其內(nèi)部。結(jié)果未發(fā)現(xiàn)冷凝物。對照試驗在以上試驗裝置中進行對照試驗。在這種情形里，不使用氣體熱交換器，代之以將廢氣直接送入集塵裝置中。此時，在監(jiān)測溫度計的同時，逐漸供水以使脫硫反應(yīng)物容器出口處的氣體溫度可以達到絕熱飽和溫度之上10℃(本情形中為64℃)，這能夠防止在集塵裝置內(nèi)實際裝置積垢上的結(jié)露腐蝕。脫硫反應(yīng)容器出口處的SO2濃度為850ppm，脫硫率不高，為58%。實施例7在示于圖15的本實施例中，將作脫硫劑用的石灰5吹入鍋爐1中進行高溫脫硫，水9則噴入裝在廢氣煙道13內(nèi)的脫硫柱4中進行低溫脫硫。此時，在煙道13中于空氣加熱器3和脫硫柱4之間裝有一個氣體熱交換器，在其中進行送入脫硫柱4的廢氣與從脫硫柱4排出的脫過硫的廢氣之間的熱交換。在此實施例中，脫硫柱4內(nèi)的反應(yīng)溫度也能夠降低，可以達到與實施例6中相似的效果。在實施例6和7中，因為熱交換是在欲引入脫硫柱4中的廢氣和從脫硫柱4排出的廢氣之間進行，因此，即使脫硫柱4內(nèi)的廢氣溫度降低到剛好高于絕熱飽和溫度之上，也能夠防止在集塵裝置8中冷凝。因此，即使使用與集塵裝置整體連接的脫硫柱4，脫硫柱4的操作也不會因為集塵裝置8的腐蝕而停止。另外，因為脫硫效能與相對濕度有關(guān)，可以通過降低脫硫柱4的入口溫度使達到相同濕度所需的水量減小，並且能提高脫硫效應(yīng)。實施例8用示于圖16中的裝置評價脫硫效能。該裝置除掉一部分含有未反應(yīng)的和反應(yīng)的脫硫劑及灰分的粒子(被集塵裝置8捕集的，以后稱作“捕集的粒子”)，其余的經(jīng)由管線22噴入煙道6中，煙道中廢氣溫度為600℃至900℃，隨后粒子與廢氣中的有害氣體(例如SO2)再次反應(yīng)。使用這一裝置，進行燃燒煤B(該煤的硫含量為0.8%)時的脫硫效能試驗。用熟石灰作脫硫劑，Ca/S比為1.5。噴入的水量為廢氣的3%，此時水可以與空氣一起用雙流體孔噴霧，也可以單獨地單流體孔噴霧。這時，脫硫柱4出口處的溫度約為70℃。將集塵裝置8捕集的粒子的一半(重量)丟棄，其余的用噴霧法經(jīng)由管線22再次供入煙道6中，煙道中的廢氣溫度為600℃。在除掉氣體中的水分之后，在鍋爐1的出口處和集塵裝置8的出口處的SO2濃度分別為640ppm和60ppm。也就是說，脫硫率為91%。實施例9使用與實施例8相同的裝置，在與實施例8相同的條件下測定脫硫率。但是，改變捕集的粒子用噴霧法供入的位置。檢驗煙道6中的廢氣溫度與脫硫率之間的關(guān)系。其結(jié)果示于圖17中。脫硫率隨煙道6中廢氣的溫度而變，發(fā)現(xiàn)溫度從500℃至900℃較好。對于各種煤和脫硫劑進行類似的檢驗，溫度范圍500℃至900℃較好，這一點變得更為清楚。當溫度足夠高時，例如，當使用熟石灰作脫硫劑時，發(fā)生以下反應(yīng)式表示的脫水反應(yīng)。Ca(OH)2→CaO+H2O在這種情形下，當水汽化時，覆蓋在脫硫劑表面上的亞硫酸鈣和硫酸鈣殼層被破壞，于是脫硫劑5的粒子中的孔的體積增大。結(jié)果，脫硫劑與廢氣中SO2的接觸效率增加(見圖18A)。當廢氣溫度低時，以上反應(yīng)不發(fā)生，因此達不到高脫硫率(見圖18B)。另一方面，在高于900℃的溫度下，廢氣中的二氧化碳(CO2)與脫硫劑(例如熟石灰)反應(yīng)生成碳酸鈣(CaCO3)，結(jié)果使能與SO2反應(yīng)的脫硫劑的數(shù)量減少，而且脫硫劑5的粒子因高溫而燒結(jié)，結(jié)果孔不能增加。因此，利用將捕集的粒子制成漿體、然后再次送入鍋爐1(在氣體溫度為1000℃至1200℃下)中的常規(guī)方法，不能達到高的脫硫率。實施例10使用與實施例8相同的裝置，在與實施例8相同的條件下測定脫硫率。但是，脫硫劑的用量(Ca/S)在1.0至3.0之間變化。其結(jié)果示于圖19中。即使脫硫量的供應(yīng)量(Ca/S)為1.0，脫硫率也達到約80%。實施例11使用與實施例8相同的裝置，在與實施例8除煤之外均相同的條件下測定脫硫率。使用從C到G的五種煤。對于這些煤，表1列出了硫含量、鍋爐1出口處和集塵裝置8出口處廢氣中的SO2濃度、以及在集塵裝置8置的反應(yīng)過的脫硫劑(亞硫酸鈣和硫酸鈣)中硫酸鈣的比例(以后稱為“氧化率”)。對于所有這些煤，均得到了高的脫硫率和高的氧化率。表1實施例12使用與實施例8相同的裝置，在與實施例8相同的條件下測定脫硫率。但是，分別使用CaO、CaCO3、NaOH和Mg(OH)2作為脫硫劑，檢驗它們的脫硫效能。其結(jié)果示于表2。表2對照例2使用與對照例1中的同樣裝置，對于從B到G的六種煤在與實施例8和11相同的條件下測定脫硫率和氧化率。但是，用噴霧法向煙道6中供入為廢氣重量3%的水，將50%(重量)的捕集在集塵裝置8中的粒子丟棄，其余的經(jīng)過管道22用噴霧法再次加到脫硫柱4中。結(jié)果示于表3中。與本發(fā)明的實施例相比，脫硫率和氧化率均變差。對照例3使用與對照例1相同的常規(guī)裝置，在與實施例10相同的條件下測定煤B的脫硫率。結(jié)果示于圖19。與本發(fā)明脫硫方法的脫硫率相比，脫硫率總的來說較低，而且二者的差距在脫硫劑用量較低的范圍內(nèi)有變大的趨勢。對照例4使用與對照例1相同的裝置，用CaO、CaCO3、NaOH和Mg(OH)2作脫硫劑，象實施例12一樣地測定脫硫率。結(jié)果示于表4。與本發(fā)明的脫硫方法相比，脫硫率低，在集塵裝置8的出口處的SO2濃度高。實施例13在圖16所示的裝置中，雖然是將干粉形式的捕集粒子通過噴霧法送入到廢氣溫度為600℃的煙道6中，但是也可以將捕集的粒子與水混合成漿，用噴霧法送入煙道6中。如圖20所示，一部分捕集的粒子由集塵裝置8送入脫硫劑制備裝置37中，與來自管線28的水混合成漿體。通過泵29將此漿體送入煙道6中。將漿體噴入煙道6中的這一方法的優(yōu)點在于，脫硫劑質(zhì)點表面上的反應(yīng)產(chǎn)物殼層易于去除，而且脫硫劑粒子不易與廢氣中的CO2反應(yīng)。結(jié)果是，可以達到高的除硫效能。關(guān)于將從管10引入的脫硫劑再循環(huán)的方法，在將水加到捕集的粒子中之后，把這些粒子再干燥，脫硫反應(yīng)產(chǎn)物的殼層被破壞，然后將粒子再次送入煙道6中。利用這一方法，由于在干燥過程中脫硫反應(yīng)產(chǎn)物的殼層破壞，粒子不團聚，結(jié)果使脫硫劑5的噴霧性能提高。實施例14在示于圖21的實施例中，用空氣加熱器3將鍋爐1的廢氣冷卻。脫硫劑5經(jīng)由管道10由孔11噴出。脫硫劑5經(jīng)過煙道13流入脫硫柱4中。在脫硫柱4內(nèi)，從噴水孔12噴水以冷卻廢氣。以便促進脫硫劑5和廢氣中的氧化硫反應(yīng)，從而除去廢氣中的氧化硫。反應(yīng)過的脫硫劑被集塵裝置8收集並丟棄之。然后從煙囪7排出廢氣。在以上的脫硫系統(tǒng)中，正如前面所提到的，流動性差的潮濕粉末沉積在脫硫柱4的下部。因此，必須保持下料斗的溫度比廢氣飽和溫度高5℃，以便順利地排出潮濕的粉末。于是，經(jīng)過支管23抽取一部分廢氣，用鼓風(fēng)機24送到脫硫柱4的下部。在這種情形下，在料斗的下部安置一個環(huán)形集管26;將廢氣由環(huán)形集管26沿料斗的角度向上吹入。此時，送入環(huán)形集管26中的廢氣量根據(jù)裝在料斗下部的溫度傳感器27控制。即，為了使下料斗部分的溫度能保持比廢氣飽和溫度高5℃，根據(jù)傳感器27探測的料斗部分的溫度用鼓風(fēng)泵24控制廢氣的鼓入量。沉積在脫硫柱4下部的脫硫劑5經(jīng)由排放管25排放。在裝置連續(xù)操作100小時之后，粉末可以順利地自下料斗中排出。在裝置停止工作后，檢查脫硫柱4的內(nèi)部，未發(fā)現(xiàn)任何象脫硫劑之類的固體。圖22代表一個實施例，其中使用鼓風(fēng)系統(tǒng)向脫硫柱的下料斗供應(yīng)廢氣。實施例15在圖23和24所示的一項實施例中，鍋爐1的廢氣流過煙道6，被空氣加熱器3冷卻，經(jīng)過煙道13進入脫硫柱4。脫硫劑(熟石灰)5經(jīng)過脫硫劑引入管10從孔11噴霧進入煙道13中，脫硫劑5被夾帶著通過煙道13到達脫硫柱4。在脫硫柱4內(nèi)，從集管21的孔12噴水以降低廢氣的溫度。此時，用熱電偶57測量噴霧水滴直接撞擊的局部位置55的溫度。將熱電偶57的信號經(jīng)過檢測器58送入計算裝置59中以計算出噴霧水量。也就是說，用供水控制閥60控制水的噴霧量，以便使脫硫柱4出口處的氣體溫度可以高于檢測出的這一溫度。將脫硫柱4排出的廢氣送入集塵裝置8中。在脫硫柱4內(nèi)，脫硫劑5與有害的酸氣(例如SO2)反應(yīng)，反應(yīng)過的脫硫劑與廢氣中的灰分一起被集塵裝置8捕集，丟棄之。廢氣經(jīng)煙囪7排放。使用這種裝置進行脫硫試驗，試驗中燃燒煤A(廢氣中SO2濃度為2000ppm)。用熟石灰作脫硫劑5，熟石灰的供入量為廢氣中SO2含量的2倍(摩爾比)，即，“Ca/S”＝2?？刂泼摿蛑?的出口溫度使其比用熱電偶57測出的位置55的溫度高10℃，根據(jù)熱電偶發(fā)出的信號調(diào)節(jié)孔12的噴水量。在除去了氣體中的水分之后，鍋爐1出口處和集塵裝置8出口處的SO2濃度分別為2000ppm和400ppm，即，廢氣中的80%SO2被除掉。在該裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)100小時之后，檢查脫硫柱4的內(nèi)部，未發(fā)現(xiàn)象脫硫劑5之類的任何固體。實施例16使用與實施例15中同樣的裝置，在與實施例15相同的條件下測定脫硫率。但是，控制脫硫柱4出口處的氣體溫度，使其比用熱電偶57檢測出的位置55的溫度高5℃，根據(jù)熱電偶57的信號調(diào)節(jié)孔12的噴水量。在除去了氣體中的水分之后，鍋爐1出口處和集塵裝置8出口處的SO2濃度分別為2000和200ppm。即，除掉了廢氣中90%的SO2。象實施例15一樣，在裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)100小時之后，檢查脫硫柱4的內(nèi)部，未發(fā)現(xiàn)象脫硫劑5之類的任何固體。對照例5使用與對照例1中同樣的常規(guī)裝置，在與實施例15相同的條件下對煤A進行脫硫試驗。象實施例15一樣，在該裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)100小時之后，檢查脫硫柱4和集塵裝置8的內(nèi)部，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉積了約2千克象脫硫劑5之類的固體(約為脫硫劑供入量的1%)。另外，觀察到脫硫柱內(nèi)帶孔管的表面被腐蝕。對照例6使用與對照例1中同樣的常規(guī)裝置，在與實施例16相同的條件下對煤A進行脫硫試驗。象實施例16一樣，在裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)100小時之后，檢查脫硫柱4和集塵裝置8的內(nèi)部，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉積了10千克象脫硫劑5之類的固體(約為脫硫劑供入量的5%)。另外，觀察到脫硫柱內(nèi)帶孔管的表面被腐蝕。熱電偶57可以安裝在任何位置，只要噴霧的水滴直接撞擊在該處，在本發(fā)明中，熱電偶可以安裝在孔的上方。在常規(guī)方法中，為了防止脫硫劑在脫硫柱內(nèi)壁上沉積，脫硫柱出口溫度需高出飽和溫度10℃到20℃。但在本發(fā)明中，即使出口溫度比飽和溫度高5℃，裝置仍可穩(wěn)定操作，並且能達到高脫硫率。實施例17圖25表示一個制備脫硫劑的裝置的實例。在加熱爐中將石灰石加熱以形成生石灰。然后，將生石灰和煤灰在混合器中混合。將生石灰和煤灰的混合物由混合器送入水化裝置中，在水化裝置內(nèi)向混合物加水，于是生石灰和煤灰彼此反應(yīng)，生成具有高比表面的脫硫劑。在圖25所示的制造脫硫劑的裝置中，利用加熱爐使石灰石脫去二氧化碳生成生石灰。可以使用任何類型的爐子作加熱爐，只要它們能使石灰石脫除二氧化碳。如果從水化裝置中排放出的脫硫劑粒子團聚，可以用粉碎機將它們再次分散。對于煤A，在脫硫裝置中向煙道13的廢氣中噴入這樣制得的脫硫劑(圖1)，試驗裝置的脫硫效能。石灰石的用量應(yīng)使“Ca/S”為2。煤灰的加入量為生石灰重量的60%(生石灰∶煤灰＝5∶3)。供水量為生石灰摩爾數(shù)量的3.5倍。粒子在水化裝置內(nèi)的平均停留時間為1小時。其它條件與實施例1中相同。在除去了氣體中的水分之后，鍋爐1出口處和集塵裝置8出口處的SO2濃度分別為2000ppm和200ppm。即，脫硫率達到90%。實施例18使用與實施例17相同的裝置，在與實施例17相同的條件下試驗脫硫率，但是，脫硫率試驗是在改變生石灰加入量(Ca/S)下進行。生石灰與煤灰的比例與實施例17相同。結(jié)果示于圖26。Ca/S越高，脫硫率越高。即使Ca/S＝1.0，脫硫率也超過，75%。實施例19使用實施例17中的同樣裝置，在與實施例17相同的條件下試驗脫硫速度。但是，在欲注入脫硫劑制備裝置水化設(shè)備中的水里加入硅酸鈉。圖27表示硅酸鈉加入量(用相對于生石灰的重量百分數(shù)表示)和脫硫率的關(guān)系。硅酸鈉的加入量為0%意味著僅加入數(shù)量為生石灰的3.5倍(摩爾比)的水。即使硅酸鈉的加入量只有0.01%也可覺察到脫硫效能提高的效果。當此數(shù)量為10%至20%時，脫硫效能最高。對其它的煤進行試驗時發(fā)現(xiàn)，從脫硫效能和經(jīng)濟角度考慮，硅酸鈉的用量宜為生石灰的5%至20%(重量)。實施例20使用實施例17中的同樣裝置，在與實施例17相同的條件下試驗脫硫率。但是，不用水而用氫氧化鈉水溶液加到脫硫劑制造裝置的水化設(shè)備中。圖28表示氫氧化鈉加入量(用相對于煤灰的重量百分數(shù)表示)和脫硫率的關(guān)系。即使氫氧化鈉加入量只為煤灰的0.01%(重量)，也可覺察到提高脫硫效能的效果。當此數(shù)量為10%至20%重量時，脫硫效能一般恒定。從經(jīng)濟觀點來看，此數(shù)量宜為5%至20%重量。實施例21在實施例17中，雖然在制造脫硫劑時未控制水化設(shè)備的工藝溫度，但是可以利用控制此工藝溫度的方法提高脫硫劑的效能。圖29表示了這樣一個實例。為控制水化設(shè)備內(nèi)部的溫度，將加熱氣流和冷卻水分別供入水化設(shè)備中。在與實施例17相同的條件下使用本實施例制得的脫硫劑進行脫硫試驗。水化設(shè)備內(nèi)的溫度與脫硫率之間的關(guān)系示于圖30。脫硫劑制造裝置的水化設(shè)備中的溫度最好是在80℃至130℃的范圍內(nèi)。如果溫度在此范圍之外，脫硫效能降低。實施例22在實施例17的同樣裝置中，用五種硫含量不同的煤，在與實施例1相同的條件下進行脫硫試驗。結(jié)果示于表5中。表5實施例23在實施例1的同樣的裝置中，用碳酸鎂(MgCO3)和碳酸鎂鈣(CaCO3·MgCO3)在與實施例相同的條件下進行脫硫試驗。結(jié)果示于表6中。表6實施例24圖31表示脫硫劑制造裝置的一個實例。將石灰石在加熱爐中加熱形成生石灰。將生石灰送入混合器中。在混合器內(nèi)向生石灰加入硅酸鈉水溶液，生石灰與硅酸鈉水溶液中的硅酸鈉反應(yīng)，再將它們攪拌預(yù)定的一段時間，以生成具有高比表面的脫硫劑。在示于圖31的制造脫硫劑的裝置中，利用加熱爐使石灰石脫去二氧化碳。可以使用任何型式的爐子作為加熱爐，只要它能脫除石灰石的二氧化碳?；旌掀骺梢允悄軘嚢璺勰┑娜魏晤愋偷幕旌掀?。用噴霧法將這樣制得的脫硫劑加到圖1所示的鍋爐1的煙道13中的廢氣里。于是，脫硫劑被用來進行脫硫處理。使用這種脫硫劑，在圖1所示的裝置中燃燒煤M(煤的硫含量1.9%;灰分12.4%)。試驗脫硫效能。供入加熱爐的石灰石(熟石灰)使Ca/S＝1.5。向混合物中加入數(shù)量為生石灰重量5%的硅酸鈉(水玻璃)。硅酸鈉水溶液中的水量為生石灰數(shù)量的2.5倍(摩爾比)。在脫硫裝置中，水由水管14噴入脫硫柱4中，其數(shù)量為廢氣重量的3%。將集塵裝置8捕集的粒子的50%經(jīng)由管22送回到脫硫柱4中。其余的則丟棄。集塵裝置8捕集的粒子中含有的未反應(yīng)的脫硫劑未算在Ca/S值內(nèi)。在除去了氣體中的水分之后，鍋爐1出口處和集塵裝置8出口處的SO2濃度分別為1540ppm和180ppm。即，除掉了廢氣中88%的SO2。實施例25使用實施例24中的同樣裝置，在與實施例24相同的條件下測定脫硫率，但是生石灰的供入量(Ca/S)改變。結(jié)果示于圖332。脫硫率一般比后面提到的對照例高。Ca/S越高，脫硫率越高。即使在Ca/S＝1.0時，脫硫率也高于70%。實施例26使用實施例24中的同樣裝置，在與實施例24相同的條件下測定脫硫率，但是改變脫硫劑制造裝置中的硅酸鈉的數(shù)量。圖33表示硅酸鈉數(shù)量(用相當于石灰重量的%表示)與脫硫率之間的關(guān)系。硅酸鈉的數(shù)量為0%意味著在混合器中只加入數(shù)量為生石灰的2.5倍(摩爾比)的水。即使硅酸鈉的數(shù)量只有0.01%，仍可覺察到脫硫效能增加的效果。當此數(shù)量為10%至20%時，脫硫效能最高。當硅酸鈉之量超過50%時，脫硫效能只處在等于或低于不加硅酸鈉時所達到的脫硫效能水平。從經(jīng)濟觀點考慮，硅酸鈉之量最好是1%至20%重量。雖然脫硫效能隨硅酸鈉的過量而下降的原因仍不清楚，但是，估計是由于在硅酸鈉過量時生石灰與硅酸鈉之間反應(yīng)，使曾經(jīng)形成的孔又被封閉。圖34表示了硅酸鈉數(shù)量和比表面(用氮氣BET法測量)之間的關(guān)系?？梢钥闯?，隨著硅酸鈉數(shù)量的增加，曾經(jīng)加的比表面又降低下來。實施例27使用實施例24中的同樣裝置，在與實施例脫除二氧化碳然后冷卻，在將硅酸鈉水溶液加到生石灰中時，改變欲加入混合器內(nèi)的生石灰的溫度。圖35表示脫硫效能與加入硅酸鈉水溶液時生石灰溫度的關(guān)系。當生石灰溫度低于100℃時，脫硫效能會有所降低。硅酸鈉水溶液最好是加到溫度不低于100℃的生石灰中。實施例28使用實施例24的同樣裝置，用5種硫含量不同的煤，在與實施例24相同的條件下進行脫硫試驗。結(jié)果示于表7。表7實施例29在實施例24的相同裝置中，用碳酸鎂(MgCO3)和碳酸鎂鈣(CaCO3·MgCO3)在與實施例24相同的條件下進行脫硫試驗。結(jié)果示于表8。表8對照例7使用對照例1中的同樣裝置，在與實施例24的相同條件下對煤M測定脫硫率。改變Ca/S時得到的脫硫率示于圖32。與本發(fā)明相比，脫硫率較低。對照例8按照與實施例7相同的步驟(但是，Ca/S＝1.5)，對示于實施例28中的5種煤測定脫硫率。結(jié)果列在表9。與本發(fā)明的方法相比，各種煤的脫硫率都降低。表9對照例9使用與對照例1相同的裝置，在與實施例28相同的條件下對煤M測定脫硫率。結(jié)果示于表10。與本發(fā)明的方法相比，脫硫率較低。表10在以上的實施例17至29中，雖然將石灰石加熱除去二氧化碳以形成生石灰，但也可以將熟石灰加熱形成生石灰，然后使用這種生石灰。另外，可以使用任何合適的土壤礦物，只要能通過熱處理或類似方法由它得到堿土金屬的氧化物。實施例30在此實施例中，將熟石灰和煤灰的混合漿體加熱制得脫硫劑。用噴霧法將該漿體加到煙道中的廢氣里，于是燒煤鍋爐的廢氣被脫硫。在圖36中，用空氣加熱器3將鍋爐1的廢氣冷卻，送入脫硫柱4中。將熟石灰、含有從集塵裝置8中回收的脫硫劑粒子的煤灰、水和硅酸鈉加到脫硫劑制備裝置37中，用攪拌器攪動混合。攪拌器可以是任何類型，只要它能攪拌此混合物。此混合物是具有高比表面的脫硫劑漿體，將它噴入煙道13或脫硫柱4中以便與有害的酸性物質(zhì)(例如SO2)反應(yīng)。此時，可以向煙道13或脫硫柱4中加入以冷卻廢氣，從而提高濕度。一部分已經(jīng)反應(yīng)的脫硫劑與廢氣中的灰分一起被集塵裝置8捕集，將一部分輸送到脫硫劑制備裝置37中。剩余的脫硫劑和灰分則丟棄之。在脫硫劑制備裝置37內(nèi)是熟石灰、煤灰、水和硅酸鈉。使用這種裝置，測定燒煤M時的脫硫效能。熟石灰的加入量應(yīng)使Ca/S＝1.5。硅酸鈉(水玻璃)的加入量為脫硫劑制備裝置37中固體粒子重量的5%。噴入脫硫柱4內(nèi)的水量為廢氣重量的3%。所制得的脫硫劑用噴霧方式經(jīng)管22送入煙道13中。在脫硫劑制備裝置37內(nèi)，將脫硫劑漿體的濃度調(diào)節(jié)到30%重量，加熱溫度為100℃，柱子的平均停留時間為2小時。在脫硫劑制備裝置37內(nèi)用攪拌器攪動脫硫劑漿體時，切速達到10秒-1。將集塵裝置8捕集的粒子的50%送回到脫硫劑制備裝置37中，其余的丟棄。在集塵裝置8捕集的粒子中含有的未反應(yīng)的脫硫劑未計入Ca/S值。在除去了氣體中的水分之后，鍋爐1出口處和集塵裝置8出口處的SO2濃度分別為1540ppm和150ppm。即，脫硫率為90%。脫硫劑在脫硫反應(yīng)之前的比表面為65平方米/克。從熟石灰或煤灰的比表面為每克幾平方米至十幾平方米這一事實可以看出，本實施例中的熟化處理使比表面增加。實施例31使用與實施例30相同的裝置，在與實施例31相同的實驗條件下測定脫硫率。但是，脫硫率在改變熟石灰加入量(Ca/S)的情形下測定。結(jié)果用圖37中的曲線(a)表示。Ca/S越高，脫硫率越高。即使Ca/S＝1.0，脫硫率也不低于75%。圖37中的曲線(b)表示了不用硅酸鈉、只用煤灰和水在脫硫劑制備裝置中混合并加熱時所得之值。使用與實施例30相同的裝置，在與實施例30相同的條件下測定脫硫率。但是，調(diào)節(jié)脫硫劑制備裝置37內(nèi)的容納量，使粒子的平均停留時間改變。圖38中的曲線(a)表示了粒子的平均停留時間和脫硫率之間的關(guān)系。如圖所示，即使平均停留時間很短，也能達到充分高的脫硫率。圖38中的曲線(b)表示了不用硅酸鈉、只用煤灰和水在脫硫劑制備裝置中混合并加熱時所得之值。實施例33使用與實施例30相同的裝置，在與實施例30相同的條件下測定脫硫率，但是硅酸鈉對固體粒子的相對數(shù)量變化。結(jié)果示于圖39中。即使當硅酸鈉的加入量只為固體粒子重量的0.1%時也觀察到有影響。在煤M的情形，如果加入量超過10%重量，脫硫率已不再增加，因此從經(jīng)濟觀點看，硅酸鈉的加入量最好是從0.1%至10%重量。對于硫含量不同的其它煤作了類似的檢驗，發(fā)現(xiàn)硅酸鈉的加入量最好是固體粒子重量的0.1%至30%。實施例34使用與實施例30相同的裝置，在與實施例相同的條件下測定脫硫率，但是改變脫硫劑制備裝置37中的攪拌器的轉(zhuǎn)速，試驗剪切速度和脫硫效能之間的關(guān)系。結(jié)果示于圖40中。利用高剪切速度，漿體中粒子的分散變好，因此脫硫率提高。從脫硫率的角度看來，最好在剪切速度不低于10秒-1下進行攪動。實施例35在與實施例30相同的裝置中，在與實施例30相同的條件下用5種硫含量不同的煤進行脫硫試驗。結(jié)果示于表11中。表11</tables>實施例36使用圖41所示的裝置，對于煤M測定脫硫效能。在此實施例中，欲加入的硅酸鈉在粘度調(diào)節(jié)槽38內(nèi)與水混合，然后送入脫硫劑制備裝置37中。硅酸鈉水溶液的粘度隨其濃度變化很大。如果將高粘度的水溶液加到脫硫劑制備裝置37中，硅酸鈉不易溶解在漿體中。結(jié)果使?jié){體中硅酸鈉濃度局部過高，造成熟石灰或生石灰的粒子團聚，因此不能制得高比表面的脫硫劑。為解決這一問題，用水將硅酸鈉稀釋，使粘度調(diào)節(jié)槽38中的硅酸鈉粘度能降到不超過10帕·秒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將這樣調(diào)節(jié)過的硅酸鈉加到脫硫劑制備裝置37中可以解決上述問題。圖42表示了硅酸鈉的粘度(通過改變硅酸鈉在粘度調(diào)節(jié)槽38中的稀釋率來調(diào)節(jié))與脫硫率(脫硫條件與實施例30的相同)之間的關(guān)系。當粘度超過10帕·秒時，脫硫劑的比表面逐漸增加。硅酸鈉的粘度最好是不超過10帕·秒。實施例37使用示于圖43的裝置，對煤M測定脫硫效能。在此實施例中，在脫硫劑制備裝置37之前裝有研磨機39，在煤灰、熟石灰、水和硅酸鈉存在下進行濕法研磨。將磨過的漿體由研磨機39送入脫硫劑制備裝置37中，在攪拌下加熱，從而制得具有高比表面的脫硫劑。熟石灰和煤灰的研磨提高了二者的反應(yīng)活性，因此可以制得吸收SO2能力高的脫硫劑。在研磨熟石灰和煤灰時加入硅酸鈉，可以提高研磨效率，從而可以制得比表面更大和SO2吸收能力更高的脫硫劑。在與實施例30相同的條件下對煤M測定脫硫效能，表12表示了加與不加硅酸鈉以及研磨和不研磨時的脫硫效能。即使在相同的條件下，脫硫效能也因加入硅酸鈉而提高。表12<tablesid="table12"num="012"><tablealign="center">無硅酸鈉5％硅酸鈉未研磨35％90％研磨58％96％</table></tables>如果在研磨機39的機殼外圍裝有加熱套，以便在研磨機39內(nèi)同時進行研磨和熟化處理，則可以省去脫硫劑制備裝置37。在以上實施例中，雖然是將脫硫劑的漿體噴入煙道13或脫硫柱4中，但也可以將從脫硫劑制備裝置37中排放出的漿體干燥成粉末，然后將其噴入煙道13或脫硫柱4中。實施例38在圖44所示的此實施例中，不是將上述實施例30至37的脫硫劑制備裝置37中的脫硫劑漿體加熱，而是將熟石灰、煤灰、水和硅酸鈉在混合器33中混合，然后將該漿體用噴霧法加到鍋爐1或煙道13中。利用這種方法，可以在短時間內(nèi)達到與熟化相同的效果?；旌掀?5只將粒子混合，其尺寸可以比脫硫劑制備裝置37小，而且此混合器35可以是管道混合器。圖45表示把脫硫劑噴入鍋爐1或煙道13中時的溫度與脫硫率的關(guān)系，該脫硫劑是在與實施例30相同的條件(除加熱以外)下制備的。從脫硫率的角度看，溫度最好是在300℃至1000℃的范圍內(nèi)。在高于1000℃的溫度下，脫硫劑粒子被燒結(jié)，而在溫度低于300℃下，熟石灰與煤灰之間不發(fā)生反應(yīng)，由于這些原因，認為在以上溫度范圍之外脫硫率會降低。對照例10按照與對照例1相同的條件(但是，Ca/S＝1.5)，對示于實施例35的5種煤測定了脫硫率。結(jié)果示于表13。與本發(fā)明的實施例相比，各個煤的脫硫率都下降。表13在以上的實施例30至38中，雖然是使用熟石灰和煤灰分別作為堿土金屬化合物和供硅物質(zhì)使用，但是也可以用石灰石、亞硫酸鈣和硫酸鈣作為堿土金屬化合物，用煤灰、石英砂、膨潤土和高嶺土作為供硅物質(zhì)。當然，可以將上述的兩種或多種物質(zhì)組合使用。另外，雖然用水玻璃(JIS№.1)作為硅酸鈉，但是也可以用其它種類的硅酸鈉。在以上實施例1至38中使用熟石灰、生石灰、碳酸鎂或碳酸鎂鈣作為脫硫劑，但是也可以使用堿金屬或堿土金屬的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽，例如氫氧化鈉和碳酸鈉。由于下面提到的原因，本發(fā)明可以得到比常規(guī)方法更高的脫硫效能，而且脫硫裝置的尺寸可以較小，所用的脫硫劑的數(shù)量較少。(1)因為在脫硫柱內(nèi)局部形成了高濕度區(qū)，脫硫效能提高。(2)用集塵裝置捕集未反應(yīng)的脫硫劑，然后用噴霧法再次送入500℃至900℃的廢氣中。結(jié)果是，未反應(yīng)的熟石灰發(fā)生脫水作用(Ca(OH)2→CaO+H2O)，于是，表面上的亞硫酸鈣或硫酸鈣的殼層被破壞，脫硫劑和SO2的接觸變好，從而提高了脫硫效能。(3)將一部分廢氣或加熱空氣鼓入脫硫柱的下料斗中。由于這一措施，即使脫硫柱內(nèi)的相對濕度高，仍可防止脫硫劑在脫硫柱下料斗上的凝結(jié)，而且沉積的脫硫劑的濕度降低，從而提高了流動性。結(jié)果是，脫硫柱的下料斗不會卡死或堵塞，從而使沉積的脫硫劑能順利地從脫硫柱中排出，保持高的脫硫效能。(4)檢測了噴霧液滴直接撞擊的局部部位的溫度，利用這一檢測信號控制噴水量，以便將脫硫柱出口處氣體溫度保持在比水的冷凝點高的水平。采用這些措施，防止了會形成結(jié)垢的水的冷凝，而且可以保持脫硫柱內(nèi)的高相對濕度。結(jié)果是，脫硫效能提高，脫硫柱能長期穩(wěn)定地操作，而且裝置的結(jié)構(gòu)緊湊。(5)將供硅物質(zhì)與選自堿金屬和堿土金屬氧化物的至少一種物質(zhì)混合，然后向此混合物中加水，氧化物水化時產(chǎn)生的水化熱使二者彼此反應(yīng)，與此同時除去了多余的水，從而制得具有高比表面的脫硫劑。因此，可以達到高脫硫效能。(6)將硅酸鈉加到含有供鈣物質(zhì)粒子的脫硫劑中，以便使供鈣物質(zhì)粒子和供硅物質(zhì)粒子在水中的分散度提高。結(jié)果是，二者之間的反應(yīng)活性提高，可以更經(jīng)濟地(在較低的溫度用較短的處理時間)制造具有較高脫硫效能的脫硫劑。另外，即使Ca/S小而且漿體在漿體混合裝置中的停留時間長，仍可獲得高脫硫率。(7)以上的硅酸鈉、供鈣物質(zhì)和供硅物質(zhì)在水中的分散度因為加熱而進一步提高。另外，供鈣物質(zhì)和供硅物質(zhì)的分散度由于剪切或攪動裝置對漿體混合物的剪切作用和研磨裝置對漿體混合物的粉碎作用而進一步提高。權(quán)利要求1.一種用來除去廢氣中的氧化硫的干型廢氣脫硫裝置，其中包括，向燃燒裝置的爐體和/或廢氣煙道中加入脫硫劑的裝置，該燃燒爐是用來燃燒含有硫化合物的礦物燃料，含氧化硫的廢氣經(jīng)過煙道流出燃燒爐，脫硫劑中含有選至堿金屬化合物和堿土金屬化合物的一種化合物；安裝在下游的一個脫硫柱；安裝在該脫硫柱內(nèi)用來向其中噴水的裝置；安裝在脫硫柱內(nèi)廢氣流動方向中途的裝置，用它產(chǎn)生廢氣的渦旋。2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中噴水裝置和產(chǎn)生渦旋裝置的排布使得在與高相對濕度區(qū)內(nèi)氣體流動方向相垂直的平面內(nèi)形成濕度梯度，該濕度梯度從脫硫柱的中心部位向邊壁減小，而且脫硫柱出口處的氣體溫度高于飽和溫度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中噴水裝置噴出含水流體，供水量與煙道氣量之比為0.02至0.05升/標準立方米，該噴水裝置包括距氣流上游一邊的脫硫柱的入口1米至5米遠的噴水孔，脫硫柱內(nèi)氣體的表面速度為1米/秒至10米/秒。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中噴水裝置包括噴水孔，產(chǎn)生渦旋的裝置包括一個安裝在噴水孔下游一邊的分散部件。5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中產(chǎn)生渦旋的裝置包括一個安裝在噴水孔下游一邊的分散部件。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項的裝置，其中噴水裝置的噴水角度相對于氣體流動方向為40度至180度。7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任何一項的裝置，其中在各個噴水孔的外圍裝有渦旋分離裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中噴水裝置有兩組噴水孔，它們分別裝在脫硫裝置內(nèi)表面的對向部位上，從一組噴水孔噴出的水射流撞擊在另一組水射流上。9.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中噴水孔分成兩組，分別裝在脫硫裝置內(nèi)表面的對向部位上，從一組噴水孔噴出的水射流撞擊在另一組水射流上。10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項的裝置，其中裝有一個氣體熱交換器，用來進行欲引入脫硫柱的廢氣與從脫硫柱排出的已脫硫廢氣之間的熱交換。11.一種干型廢氣脫硫方法，其中包括以下步驟制備脫硫劑，其中含有選至堿金屬化合物和堿土金屬化合物的至少一種化合物;將該脫硫劑噴入燃燒裝置產(chǎn)生的廢氣區(qū)域中，該區(qū)域的溫度不高于200℃。用集塵裝置回收廢氣中的燃燒灰分和與氧化硫反應(yīng)過的脫硫劑;和將集塵裝置捕集的含有未反應(yīng)脫硫劑的粒子加入溫度為500℃至900℃的廢氣煙道部分，以便與廢氣中的氧化硫反應(yīng)。12.根據(jù)權(quán)利要求11的一種方法，其中向集塵裝置捕集的粒子中加水以形成漿體，然后將漿體加到溫度為500℃至900℃的廢氣煙道部分。13.根據(jù)權(quán)利要求11的一種方法，其中向集塵裝置捕集的粒子中加水以形成漿體，將該漿體干燥，然后加入到溫度為500℃至900℃的廢氣煙道部分。14.一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括向燃燒裝置爐體中和/或廢氣煙道中噴入脫硫劑的裝置，該脫硫劑含有選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的至少一種化合物;安裝在下游一邊的脫硫柱;用來在脫硫柱內(nèi)噴水以除去廢氣中氧化硫的裝置;用來捕集反應(yīng)過的脫硫劑的集塵裝置;和向脫硫柱的下部吹入加熱流體的裝置。15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中加熱流體是位于脫硫柱上游的廢氣。16.權(quán)利要求14的裝置，其中加熱流體是加熱空氣。17.根據(jù)權(quán)利要求15和16的裝置，其中在脫硫柱的下部裝有探測其溫度用的溫度傳感器，並且裝有根據(jù)探測到的溫度控制鼓入的加熱流體數(shù)量的裝置，以便保持脫硫柱下部的溫度不低于廢氣飽和溫度之上5℃。18.一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括向燃燒裝置的爐體中和/或廢氣煙道中加入脫硫劑的裝置，含氧化硫的廢氣經(jīng)過煙道從加熱爐中流出，脫硫劑中含有選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的至少一種化合物;安裝在下游一邊的脫硫柱;在脫硫柱內(nèi)噴水以冷卻廢氣的裝置;和用來探測從噴水裝置中噴出的水滴直接撞擊的局部部位的裝置，和根據(jù)所探測的溫度來調(diào)節(jié)噴水量以便控制脫硫柱出口處氣體溫度的裝置。19.一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括向燃燒裝置爐體內(nèi)和/或廢氣煙道內(nèi)加入脫硫劑的裝置，含氧化硫的廢氣經(jīng)過煙道從爐中排出，脫硫劑中含有選自堿金屬化合物和堿土金屬化合物的至少一種化合物;安裝在下游一邊的脫硫柱;在脫硫柱入口部位噴水以冷卻廢氣的裝置;用來探測從噴水裝置中噴出的水滴直接撞擊的局部部位的裝置，和根據(jù)所探測的溫度來調(diào)節(jié)噴水量、從而控制脫硫柱出口處氣體溫度的裝置。20.一種制備脫硫劑的方法，包括以下步驟將供硅物質(zhì)與選自堿土金屬氧化物的至少一種氧化物混合，形成混合物;接著向混合物中加水，堿土金屬氧化物水化時產(chǎn)生的水化熱使氧化物與供硅物質(zhì)反應(yīng)，從而使混合物中的多余水分汽化以形成粉末。21.一種制備脫硫劑的方法，包括以下步驟將供硅物質(zhì)與選自堿土金屬氧化物的至少一種氧化物混合，形成混合物;接著向混合物中加入堿的水溶液，堿土金屬氧化物水化時產(chǎn)生的水化熱使氧化物與供硅物質(zhì)反應(yīng)，從而從混合物中的多余水分汽化以形成粉末。22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的一種方法，其中供硅物質(zhì)是至少一種選自煤灰、石英砂、膨潤土和高嶺土的物質(zhì)。23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任何一項的一種方法，其中，堿土金屬氧化物和供硅物質(zhì)在混合的同時用研磨機粉碎。24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任何一項的一種方法，其中將脫水作用發(fā)生的溫度調(diào)節(jié)到80℃至130℃。25.根據(jù)權(quán)利要求20或21的一種方法，其中供硅物質(zhì)是硅酸鈉，將硅酸鈉配成水溶液，然后與氧化物混合。26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中將堿土金屬的碳酸鹽加熱以形成它的氧化物，然后在該氧化物的溫度不低于100℃的條件下加入硅酸鈉的水溶液。27.根據(jù)權(quán)利要求25的一種方法，其中硅酸鈉的加入量是氧化物重量的0.01%至50%。28.一種用來吸收燃燒裝置廢氣中的氧化硫的干型廢氣脫硫裝置，其中使用按權(quán)利要求20至27中任何一項的脫硫劑制備方法制備的脫硫劑。29.一種干型廢氣脫硫裝置，其中包括向含有堿土金屬化合物、供硅物質(zhì)和水的坯漿中加入硅酸鈉以形成漿體的裝置;將該漿體加熱形成粉末的裝置;和將粉末加入到燃燒裝置的爐體中和/或燃燒廢氣從中流過的廢氣煙道中的裝置。30.一種廢氣脫硫裝置，其中包括將硅酸鈉加到含有堿土金屬化合物、供硅物質(zhì)和水的坯漿中以形成漿體的裝置;和將該漿體加到燃燒裝置的爐體中和/或燃燒爐廢氣從中流過的廢氣煙道中的裝置。31.一種廢氣脫硫裝置，其中包括將硅酸鈉加到含有堿土金屬化合物、供硅物質(zhì)和水的坯漿中形成漿體的裝置;和用來將干燥該漿體所得的粉末加到燃燒裝置的爐體中和/或燃燒爐廢氣從中流過的廢氣煙道中的裝置。32.根據(jù)權(quán)利要求29至31中任何一項的裝置，其中堿土金屬化合物是熟石灰、亞硫酸鈣或硫酸鈣，供硅物質(zhì)是煤灰、石英砂、膨潤土或高嶺土。全文摘要一種干型廢氣脫硫裝置，防止在裝置內(nèi)結(jié)垢，防止裝置腐蝕，并且保持高的脫硫效能。在這種用于除去廢氣中氧化硫的干型廢氣脫硫裝置中，向燃燒裝置的爐體或廢氣煙道中加入脫硫劑，例如熟石灰，并且在脫硫柱內(nèi)或脫硫柱的入口處噴水。在脫硫柱內(nèi)氣體流動方向的中途裝有一個產(chǎn)生渦旋的部件，以便在脫硫柱內(nèi)形成高相對濕度區(qū)域。脫硫劑被混入到各個高相對濕度區(qū)中。將脫硫劑加到溫度不超過200℃的廢氣區(qū)域，用集塵裝置回收與廢氣中氧化硫反應(yīng)過的脫硫劑，接著將捕集到的含有未反應(yīng)脫硫劑的粒子再送入到500℃至900℃的廢氣煙道部分。文檔編號B01D53/00GK1066803SQ9210292公開日1992年12月9日申請日期1992年4月24日優(yōu)先權(quán)日1991年4月24日發(fā)明者吉川博文,西村泰行,加來宏行,橫山公一,野坂浩之,中島史登,高本成仁,車地隆治,橋本泰樹,石坂浩,西村士申請人:巴布考克日立株式會社