CN102228784A - 一种流化床半干法烟气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源与冶金行业尾气净化领域，涉及一种内设环形组件的循环流化床半干法烟气净化装置。一种流化床半干法烟气净化装置，包括流化床反应器，流化床反应器下端自上而下依次设置有文丘里扩散段、文丘里装置、烟气均布装置及连接烟道，流化床反应器上部的出口与除尘器相连，除尘器的底部通过灰循环装置与文丘里扩散段连接，除尘器还连接有引风机，流化床反应器的下部与增湿活化装置管路连接，文丘里扩散段与复合吸收剂储备与输送装置管路连接，其特征在于所述的流化床反应器内壁上设有至少一个环形组件。本发明解决了流化床反应器中壁面颗粒浓度局部过高的问题，加强了径向气固混合湍流，提高了气固接触效率。

Description

一种流化床半干法烟气净化装置

技术领域

 本发明属于能源与冶金行业尾气净化领域，涉及一种烟气净化装置，尤其涉及一种内设环形组件的循环流化床半干法烟气净化装置。

背景技术

循环流化床半干法烟气净化装置由于其占地小，一次投资少，省水等优势而被广泛应用，其特点之一就是高浓度固体颗粒循环利用，显著提高了半干法对污染物的脱除效率及吸收剂的利用率。流化床反应器内吸收剂颗粒浓度分布是影响污染物吸收效率的主要因素之一。目前的流化床反应器内吸收剂颗粒在轴向与径向上浓度分布不均，在反应器的中间物料稀薄而靠近边壁则变得浓密，边壁轴向返混比较大，导致气固接触效率低，颗粒停留时间分布宽，从而对污染物的吸收效率以及吸收剂的利用率产生不利影响，需要采取有效措施强化颗粒与气流的径向湍流，改善颗粒停留时间的分布状况。

发明内容

本发明针对现有流化床反应器中物料径向分布不均、边壁轴向返混等问题提供一种内设环形组件的循环流化床半干法烟气净化装置，该装置在流化床反应器内设置若干个环形组件，解决了流化床反应器中壁面颗粒浓度局部过高的问题，加强了径向气固混合湍流，提高了气固接触效率，强化了流化床反应器内固体物料的内循环，在提高污染物脱除反应效率的同时提高了吸收剂的利用率。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：

一种流化床半干法烟气净化装置，包括流化床反应器，流化床反应器下端自上而下依次设置有文丘里扩散段、文丘里装置、烟气均布装置及连接烟道，流化床反应器上部的出口与除尘器相连，除尘器的底部通过灰循环装置与文丘里扩散段连接，除尘器还连接有引风机，流化床反应器的下部与增湿活化装置管路连接，文丘里扩散段与复合吸收剂储备与输送装置管路连接，其特征在于所述的流化床反应器内壁上设有至少一个环形组件。本发明由于增设了环形组件，吸收剂颗粒沿着边壁向下的返流被环形组件突然阻断，颗粒运动方向被改变，朝着中心流动，遇上由于流通截面变小而速度增大的气流，吸收剂颗粒被重新托起向上运动，原本的塔内大循环被环形组件分成几段小循环，加强了反应器中的气体湍动，改善了径向气固混合情况，改善了壁面效应产生的壁面高浓度灰现象，促进塔内各相物料均匀混合，提高了气固接触效率，有利于污染物脱除。

流化床反应器与文丘里扩散段内设有多级增湿活化装置。增湿活化装置的具体结构已在申请号为CN 200910098243.2，名称为多种污染物协同脱除的MCFB烟气净化装置的发明专利申请中详细记载，在此不做累述。

作为优选，所述的环形组件自上而下设置有2-5个，具体根据烟气量选取环数量。烟气量越大，反应器的尺寸越大，烟气分布越难均匀，固体越容易在边壁处形成向下的回流，此时环数量要求越多。

作为优选，所述的环形组件的横截面为半圆形、梯形或三角形。半圆形、梯形或三角形边缘流线型，与矩形等形状相比，对流动影响小，不易在棱角处产生涡流，易于吸收剂颗粒沿着组件流动，避免造成颗粒堆积粘结。

作为优选，所述的梯形或三角形的下角α在20°-60°之间，上角β在60°-75°之间。角度选择综合考虑控制颗粒流动方向及减小阻力的因素。

作为优选，所述的环形组件的厚度d为流化床反应器直径的1%-10%，环形组件的高度h为厚度d的2-4倍。环的厚度d不大于反应器直径的10%，流通面积减少小于20%，不会对反应器的总阻力产生明显影响。

安装位置：一级增湿活化装置位置在流化反应器与文丘里扩散段连接处上方300-600mm，二级增湿活化装置位置在一级增湿活化装置上方8000-9000mm。自下而上，环形导流装置从第一级增湿活化装置一上1-2m处开始，两个环形组件的间隔为3-4m。安装过于密集或者稀疏对固体边壁流的阻断和重新参与气固混合的作用都不明显。

本发明针对现有流化床反应器中物料径向分布不均，边壁轴向返混等问题，在流化床反应器内设置1-5级环形组件。设置该环形组件后，对通流面积及反应器阻力影响很小，安装简单，成本低廉，能够解决反应器中的壁面浓度局部过高的问题，加强了径向气固混合湍流，提高气固接触效率，强化反应器内的固体物料的内循环，提高污染物脱除反应效率的同时提高了吸收剂的利用率。

附图说明

图1是本发明的流化床半干法烟气净化装置的结构示意图。

图2是图1中A部的局部放大图。

图中：连接烟道1，烟气均布装置2，文丘里装置3，文丘里扩散段4，吸收剂储备与输运装置5，增湿活化装置6，流化床反应器7，环形组件8，除尘器9，灰循环装置10，引风机11。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例；这些实施例可以对本发明作进一步的补充和说明；但本发明并不限于这些实施例。

以下实施例中所使用的技术，除非特别说明，均为本领域的技术人员已知的常规技术；所使用的仪器设备、试剂等，除非是本说明书特别说明，均为本领域的研究和技术人员可以通过公共途径获得的。

实施例1：

如图1所示的流化床半干法烟气净化装置包括流化床反应器7，流化床反应器7下端自上而下依次设置有文丘里扩散段4、文丘里装置3、烟气均布装置2及连接烟道1，流化床反应器7上部出口与除尘器9相连，除尘器9的底部通过灰循环装置10与文丘里扩散段4连接，除尘器9还连接有引风机11，流化床反应器7的下部与增湿活化装置6管路连接，文丘里扩散段4与吸收剂储备与输送装置5管路连接，流化床反应器7的内壁上安装有环形组件8。

环形组件8的外壁紧贴流化床反应器7内壁安装，其截面形状为梯形（见图2），其厚度d约为流化床反应器直径的6%，高度h为d的3倍，梯形的下角α为30°，上角β为60°；环形组件8的安装位置：自下而上从第一级增湿活化装置一上1m处开始，每级环形装置间隔3-4m，设置4级。

本发明装置的工作过程如下：

烟气由位于流化床反应器底部的连接烟道进入，经烟气均布装置实现烟气均流后，由文丘里装置加速并加强紊流，然后进入文丘里扩散段，循环灰及新鲜的吸收剂在文丘力扩散段加入，与经文丘里装置加速后的烟气混合上升，与增湿活化装置喷出的物化液体接触活化并反应，一起由流化床反应器底部进入。流化床反应器内吸收剂与烟气接触反应，形成高浓度固体流化反应区，在环形导流装置的作用下，气固湍流被加剧，固体混合物之间发生激烈碰撞、磨蚀，新鲜吸收剂不断被剥蚀暴露，继续参与反应。增湿活化后的吸收剂在随烟气向上运动的同时不断蒸发干燥，到达流化床反应器顶端出口时已经完全蒸发，此时烟气温度也降低到绝热饱和温度以上15°-25°。含有高浓度固体颗粒的烟气进入除尘器进行气固分离，分离出的固体混合物大部分经灰循环装置返回流化床反应器，剩余灰作为脱硫产物外排。除尘后的烟气经引风机后由烟囱排入大气。

经过文丘里装置加速后的烟气流速远远大于颗粒的自由沉降速度，固体颗粒被烟气输送，并发生剧烈的混合，碰撞，结团，摩擦等反应，造成轴向返混，在靠近边壁的区域，颗粒浓度陡然大。因此随着烟气运动方向，颗粒浓度逐渐变小，在同一截面上径向浓度也分布不均，中间物料稀薄而靠近边壁则变得浓密，这种情况下不利于气固接触。本发明在流化床反应器内部增设1-5级环形导流装置，环的厚度d不大于反应器直径的10%，流通面积减少小于20%，不会对反应器的总阻力产生明显影响，同时环形导流装置对固体边壁流起到阻断作用，这些固体颗粒由于惯性左右沿着环形导流装置重新进入反应器中心的核心区域与烟气混合，向上运动，与其它固体颗粒碰撞摩擦，从而提高了气固接触效率，有利于污染物脱除，并且降低了边壁颗粒的径向颗粒返混，改善了固体颗粒径向空隙率分布，增强轴向和径向的气固混合，提高吸收剂的利用率。 

实施例2：

一种流化床半干法烟气净化装置，具体方案同实施例1，不同之处在于：环形组件8的截面形状为梯形，其厚度d约为流化床反应器直径的1%，高度h为d的4倍，梯形的下角α为20°，上角β为65°；环形组件8的安装位置：自下而上从第一级增湿活化装置一上1m处开始，每级环形装置间隔3-4m，设置5级。

实施例3：

一种流化床半干法烟气净化装置，具体方案同实施例1，不同之处在于：环形组件8的截面形状为梯形，其厚度d约为流化床反应器直径的10%，高度h为d的2倍，梯形的下角α为60°，上角β为75°；环形组件8的安装位置：自下而上从第一级增湿活化装置一上2m处开始，每级环形装置间隔4m，设置3级。

实施例4：

一种流化床半干法烟气净化装置，具体方案同实施例1，不同之处在于： 环形组件8的截面形状为梯形，控制其厚度d约为流化床反应器直径的1%-10%，高度h为d的2-3倍，梯形的下角α在20°-60°之间，上角β在60°-75°之间，安装位置：自下而上从第一级增湿活化装置一上1-2m处开始，每级环形装置间隔3-4m，设置1-5级。

实施例5：

一种流化床半干法烟气净化装置，具体方案同实施例1，不同之处在于：环形组件8的截面形状为三角形，其厚度d约为流化床反应器直径的5%，三角形的下角α为40°，上角β为70°；环形组件8的安装位置：自下而上从第一级增湿活化装置一上1.5m处开始，每级环形装置间隔4m，设置4级。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。环形组件8的横截面也可以为半圆形或三角形。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (8)

1. 一种流化床半干法烟气净化装置，包括流化床反应器（7），流化床反应器（7）下端自上而下依次设置有文丘里扩散段（4）、文丘里装置（3）、烟气均布装置（2）及连接烟道（1），流化床反应器（7）上部的出口与除尘器（9）相连，除尘器（9）的底部通过灰循环装置（10）与文丘里扩散段（4）连接，除尘器（9）还连接有引风机（11），流化床反应器（7）的下部与增湿活化装置（6）管路连接，文丘里扩散段（4）与吸收剂储备与输送装置（5）管路连接，其特征在于所述的流化床反应器（7）内壁上设有至少一个环形组件（8）。

2.根据权利要求1所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：所述的环形组件（8）自上而下设置有2-5个。

3.根据权利要求1或2所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：

所述的环形组件（8）的横截面为半圆形、梯形或三角形。

4.根据权利要求3所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：所述的梯形或三角形的下角α在20°-60°之间，上角β在60°-75°之间。

5.根据权利要求1或2所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：

所述的环形组件（8）的厚度d为流化床反应器（7）直径的1%-10%，环形组件的高度h为厚度d的2-4倍。

6.根据权利要求3所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：

所述的环形组件（8）的厚度d为流化床反应器（7）直径的1%-10%，环形组件的高度h为厚度d的2-4倍。

7.根据权利要求4所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：所述的环形组件（8）的厚度d为流化床反应器（7）直径的1%-10%，环形组件的高度h为厚度d的2-4倍。

8.根据权利要求2所述的一种流化床半干法烟气净化装置，其特征在于：自下而上从第一级增湿活化装置以上1-2m处开始，两个环形组件的间隔为3-4m。