本發明屬于煙氣脫硫脫碳，特別涉及一體式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床及運行方法。

背景技術：

1、當前，煤炭的利用通常是采用燃燒的方式進行，故而會產生大量的二氧化硫酸性氣體和二氧化碳溫室氣體，對環境和人們的生活產生極大地負面影響，因此脫硫脫碳技術應運而生。

2、脫硫的技術有很多大體，分為三類：干法脫硫、半干法脫硫與濕法脫硫。其中半干法脫硫工藝因其投入少、占地面積小、運行成本低、無廢水排放等優勢應用較廣。在脫碳技術方面，主要包括吸收分離法、吸附分離法、膜分離法和低溫分離法等。脫硫脫碳一體脫除技術有：煙氣梯級脫硫脫碳技術、煙氣聯合脫硫脫碳技術等，工廠常采用煙氣梯級脫硫脫碳技術，脫硫脫碳設備也有相應的發展，大體類型可分為：流化床、噴動床、噴動-流化床和噴淋塔等。這些技術與設備都能有效的解決部分脫硫脫碳問題，但在脫硫脫碳效率上仍然有待于進一步的提升。

3、到目前為止的一體式脫硫脫碳設備中，一部分采用二氧化硫與二氧化碳一起脫除的方法，但二氧化硫與二氧化碳在脫除的過程中會產生競爭關系，從而降低了脫硫脫碳效率。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一體式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床及運行方法，解決了脫硫脫碳一體式脫除中相互競爭問題，同時對所產生的粉末進行高純度回收和再利用問題，此過程仍然保持在一個設備中進行，提高了脫硫脫碳效率。

2、本發明是通過以下技術方案來實現：

3、一體間歇式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床，包括流化床、微型旋風分離器、噴動床和煅燒爐：

4、所述流化床的底部設有進氣口，流化床的頂部設有氫氧化鈣漿料進口，微型旋風分離器安裝在流化床的內部，噴動床的進氣口與流化床的排氣口連通，微型旋風分離器排氣口與流化床的排氣口連通，微型旋風分離器的底部與外界連通；

5、所述噴動床的下端設有氧化鈣投料口，氧化鈣投料口配置有密封蓋，噴動床的頂部與旋風分離器的進氣口連通，旋風分離器的排氣口與煅燒爐的入口連通，煅燒爐上開設有二氧化碳排出管，煅燒爐的出口與氧化鈣粉末排出管或導料管的入口連通，導料管的出口與噴動床的下端連通，導料管的出口低于導料管的入口。

6、優選的，所述的流化床、微型旋風分離器和噴動床豎直分布且中心軸重合，旋風分離器和煅燒爐豎直分布，煅燒爐為管狀結構，氧化鈣粉末排出管位于煅燒爐下管口的延伸處且兩者內徑相同，煅燒爐的下管口高于噴動床的底部，導料管的入口連接在煅燒爐的下管口。

7、進一步，所述的流化床包括第一圓柱段和第一圓臺段，第一圓臺段的上端面與第一圓柱段的下端面平滑連接，第一圓柱段的高度為第一圓臺段的4~6倍，第一圓柱段靠近第一圓臺段的位置水平布置有篩網結構的分布器，分布器上放置有二氧化硅顆粒，第一圓臺段的底部內徑小于上端部，第一圓臺段的底部外接有水平分布的進氣管，進氣管的入口為進氣口；

8、所述的噴動床包括第二圓柱段和第二圓臺段，第二圓臺段的上端面與第二圓柱段的下端面平滑連接，第二圓柱段的高度為第二圓臺段的1~1.2倍，第二圓臺段的底部內徑小于上端部，微型旋風分離器包括第三圓臺段和第四圓臺段，第四圓臺段的上端面與第三圓臺段的下端面平滑連接，第三圓臺段的底部內徑為上端部的0.95~0.99倍，第三圓臺段的兩側對稱設置有微型旋風分離器進氣口，微型旋風分離器進氣口與第一圓柱段的內壁留有間距，第三圓臺段的高度為第四圓臺段的0.15~0.2倍；

9、所述第三圓臺段的上端面開設有第一圓形通孔，第一圓柱段的上端面開設有第二圓形通孔，第三圓臺段的上端面貼合設置在第一圓柱段內壁的頂部，第二圓臺段的底部為噴動床的進氣口，第二圓臺段的下端面與第一圓柱段的上端面貼合設置，第二圓臺段下端面的外沿分別與第一圓形通孔的邊沿和第二圓形通孔的邊沿對齊。

10、進一步，所述第四圓臺段的底部外接有豎向分布的排料管，排料管依次穿過分布器、第一圓柱段、第一圓臺段和進氣管后深入到收集罐中。

11、再進一步，所述第二圓臺段的高度中心一側安裝有投料管，投料管的管口為氧化鈣投料口，投料管靠近氧化鈣投料口的位置處安裝有閥門。

12、再進一步，所述的旋風分離器包括第三圓柱段、第五圓臺段和一個管狀的連接段，第五圓臺段的上端面與第三圓柱段的下端面平滑連接，第五圓臺段的高度為第三圓柱段的1.5~2.0倍，第三圓柱段的上端面與第二圓柱段的上端面平齊，第三圓柱段與第二圓柱段通過長方體的管道連通，連接段的上端與第五圓臺段的底部連通，連接段的下端與煅燒爐的入口連通，連接段傾斜分布。

13、進一步，所述煅燒爐的外壁纏繞有加熱絲，煅燒爐的內壁固定有若干個相互交錯且平行的擋板，每個擋板的傾斜度相同，位于最上端的擋板上端位于煅燒爐的開口處，最上端的擋板的傾斜度與連接段相同，每個擋板的上端與上一個擋板的下端留有間距，每個擋板的下端與煅燒爐的內壁留有間距，煅燒爐的外壁自上而下均勻設置有若干個二氧化碳排出管，每個二氧化碳排出管中安裝有濾網。

14、一體間歇式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床的運行方法，包括以下步驟：

15、s1，含有二氧化碳與二氧化硫的混合煙氣從進氣口進入流化床中，氫氧化鈣漿料從氫氧化鈣漿料進口進入流化床與二氧化硫進行反應，生成亞硫酸鈣粉體，亞硫酸鈣粉體隨著煙體進入到微型旋風分離器中，從微型旋風分離器的底部落入外界，實現二氧化硫的分離；

16、s2，分離二氧化硫的混合煙氣從旋風分離器排氣口通過流化床的排氣口排出到噴動床內，氧化鈣粉體從氧化鈣投料口進入噴動床，之后關閉密封蓋，氧化鈣粉體與二氧化碳反應生成碳酸鈣粉體，之后碳酸鈣粉體隨著氣流進入旋風分離器進行氣固分離，混合氣體從旋風分離器的頂部排出，碳酸鈣粉體下落過程中進入煅燒爐，在高溫煅燒后生成氧化鈣粉體和二氧化碳氣體，反應生成的氧化鈣粉體在重力作用下通過導料管進入噴動床內，二氧化碳氣體通過二氧化碳排出管回收；

17、s3，反應生成的氧化鈣粉體按照s2的過程對噴動床內分離二氧化硫的混合煙氣中的二氧化碳進行分離和回收，當s2中加入的氧化鈣粉體失效后，將反應生成的氧化鈣粉體從氧化鈣粉末排出管排出，從氧化鈣投料口中再次加入氧化鈣粉體，再按照s2和s3的過程進行間歇式脫硫、脫碳及顆粒分離。

18、一體連續式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床，基于上述任意一項所述的一體間歇式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床，將氫氧化鈣漿料進口替換為進液口，氧化鈣投料口為開口，煅燒爐的出口與導料管的入口連通，導料管的出口與流化床連通。

19、一體連續式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床的運行方法，包括以下步驟：

20、s1，含有二氧化碳與二氧化硫的混合煙氣從進氣口進入流化床中，氫氧化鈣漿料從進液口進入流化床與二氧化硫進行反應，生成亞硫酸鈣粉體，亞硫酸鈣粉體隨著煙體進入到微型旋風分離器中，從微型旋風分離器的底部落入外界，實現二氧化硫的分離；

21、s2，分離二氧化硫的混合煙氣從旋風分離器排氣口通過流化床的排氣口排出到噴動床內，氧化鈣粉體從氧化鈣投料口進入噴動床，氧化鈣粉體與二氧化碳反應生成碳酸鈣粉體，之后碳酸鈣粉體隨著氣流進入旋風分離器進行氣固分離，混合氣體從旋風分離器的頂部排出；

22、s3，碳酸鈣粉體下落過程中進入煅燒爐，在高溫煅燒后生成氧化鈣粉體和二氧化碳氣體，反應生成的二氧化碳氣體通過二氧化碳排出管回收，氧化鈣粉體在重力作用下通過導料管進入流化床內，再從進液口中加入水，水和氧化鈣粉體反應生成氫氧化鈣漿料進行s1中的脫硫，再按照s2和s3的過程進行連續式脫硫、脫碳及顆粒分離。

23、與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

24、本發明一體間歇式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床，含有二氧化碳與二氧化硫混合煙氣從進氣口進入流化床內。氫氧化鈣漿料從投料口進入流化床與二氧化硫進行反應，生成亞硫酸鈣粉體。亞硫酸鈣粉體隨著氣體進入到流化床內部的微型旋風分離器中，進行氣固分離，亞硫酸鈣粉體受重力作用下落至外界進行收集。微型旋風分離器可以有效地分離亞硫酸鈣粉末，避免亞硫酸鈣粉末對脫碳造成不利影響。微型旋風分離器放在流化床內可以避免高溫粉末遇微型旋風分離器而回潮粘附在壁面產生堵塞；氣流從旋風分離器排氣口排出，通過流化床的排氣口進入到噴動床內，與從氧化鈣投料口進入的氧化鈣粉體在高溫下與二氧化碳反應生成碳酸鈣，碳酸鈣隨著氣流進入旋風分離器進行氣固分離。混合氣體從旋風分離器頂部排出，碳酸鈣粉體下落過程中進入煅燒爐中，被高溫煅燒后生成氧化鈣粉體，反應生成的氧化鈣粉體在重力作用下通過導料管進入噴動床內。與此同時，二氧化碳排出管可回收二氧化碳氣體。當加入的氧化鈣粉體失效后，將反應生成的氧化鈣粉體從氧化鈣粉末排出管排出，從氧化鈣投料口中再次加入氧化鈣粉體，可長時間進行間歇式脫硫、脫碳及顆粒分離，可以有效地將脫硫與脫碳過程分離，并且兩個過程仍然在一個設備中完成，避免了以往在其他設備中脫硫脫碳時的競爭關系，一次性高效地解決脫硫脫碳相互抑制的問題，明顯地提升了脫硫與脫碳的效率。本發明的外循環噴動流化床停止運行后會有少量的碳酸鈣，可對二氧化碳、亞硫酸鈣和碳酸鈣進行高純度的回收，將碳酸鈣在高溫煅燒下生成氧化鈣粉體和高濃度二氧化碳，碳酸鈣成為整個過程的中間產物，最終產物為亞硫酸鈣與高濃度二氧化碳，簡化了設備工藝，減少了總投入。

25、本發明一體連續式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床，與間歇式脫硫脫碳顆粒分離的外循環噴動流化床的技術效果相同，不同之處為實現手段略有不同，但第一次和間歇式的外循環噴動流化床一樣，從進液口加入氫氧化鈣漿料與二氧化硫進行反應，直到生成碳酸鈣粉體，此時進液口開始切換成水，水和氧化鈣粉體混合成氫氧化鈣漿料進行上述的脫硫過程，而與之對應的是再次在氧化鈣投料口中加入氧化鈣，進行第二次的脫碳反應，以達到連續式脫硫、脫碳及顆粒分離，同樣可以有效地將脫硫與脫碳過程分離，并且兩個過程仍然在一個設備中完成，避免了以往在其他設備中脫硫脫碳時的競爭關系，一次性高效地解決脫硫脫碳相互抑制的問題，明顯地提升了脫硫與脫碳的效率。