CN1962035A - 喷射旋流床式气液固三相反应器 - Google Patents
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Abstract
喷射旋流床式气液固三相反应器，使用若干台循环泵，将浆料池内的浆液从四角或四墙部位抽出，经循环泵的加速后形成多股高速射流从浆料池的周围切向喷入浆料池，驱动浆料池整体旋转，替代了机械桨叶搅拌器对浆料池的搅拌作用。整个流场大致上形成稳定的单一旋转流场，可以较为方便地控制固相颗粒的分选过程。而氧化空气直接在高速射流的喷口内投入，液相和气相有很大的速度差，高速的液相将气泡击碎，大大强化了气液之间的混合，可提高气液反应强度，另外，气相在浆池中形成螺旋运动的轨迹而不是自由上浮的状态，会延长气泡在浆池中的停留时间，从而提高氧化空气的利用率。
Description
技术领域
本发明属于三相反应器技术领域，具体涉及一种用于大型湿法烟气脱硫的浆液池的喷射旋流床式气液固三相反应器。
背景技术
湿法脱硫在吸收塔中完成SO2的吸收，而在浆液池中完成SO2的氧化与固化。浆液池是气固混合物吸收气体的重要部件，承担着气体与吸收液的分离，吸收液的中和，石膏氧化与结晶等重要任务，它的运行情况直接决定了吸收液的质量浓度、化学反应进行的状况以及排出物料的品质。
浆液池主要的功能为：调制浆液：新鲜的石灰石粉(或石灰石浆)以及补给的新鲜水需要首先在浆池中充分混合，调配成为合适浓度和成分的脱硫浆液；氧化CaSO3：氧化空气直接输入浆液池，与吸收塔中回落下来的浆液(因与SO2反应，生成大量CaSO3)进行氧化反应，将CaSO3氧化为CaSO4，这一环节不但关系到能否充分实现固硫(把容易分解的CaSO3转化为稳定的CaSO4)，也直接关系到浆液管道结垢的情况；调节浆液pH值及其它成分：浆液池中各种物料的平衡状况及添加剂的投入状况将决定在***中循环的浆液的pH值及其它成分，浆液的pH值直接关系到吸收塔中对SO2的吸收能力，也影响CaSO3氧化反应的进行，pH值的调节，需要在浆液池中进行；液固分离：因为石膏必须结晶并成长到一定的粒径，才能作为合格的副产品排出，同时还要保证排出的石膏浆中其它杂质(主要是CaCO3和CaSO3)的含量处于限定的范围之内，此时，必须合理组织浆液池中的液固分离过程，保证石膏颗粒的分选质量；调节反应物停留时间：在湿法脱硫的浆液池设计中，有三个重要的停留时间需要得到保证，一是作为脱硫剂的石灰石颗粒在***中的停留时间，因为石灰石是一种难溶物质，在弱酸性条件下，大约需要8～14小时才能消溶完毕，所以必须保证其在***内有充足的停留时间才能保证石灰石充分参与脱硫反应；二是进入吸收塔的循环浆液的停留时间，因为从吸收塔中回落的浆液对吸收SO2而言是一种接近饱和的状态，必须在浆液池中停留足够的时间，使得SO3 2-充分转化为其它成分(如固相的CaCO3、CaSO4或SO4 2-)，才能重新具备吸收SO2的能力而再次进入吸收塔；三是作为氧化剂的氧化空气在***中的停留时间，氧气不是一种易溶于水的气体，而氧必须溶解于浆液才能参与CaSO3的氧化反应，所以必须保证氧化空气在浆池中有足够的停留时间，才能保证氧化反应的进行深度和氧化空气有较高的利用率。以上三种停留时间还必须相互匹配，以保证各种脱硫、固硫反应的充分完成；***缓冲：脱硫***的各个参数在运行期间是不断变化的，比如电站锅炉的负荷变化导致烟气量变化、燃烧的煤质变化导致烟气成分变化、石灰石粉的成分变化以及整个***可能的其它情况导致的各种参数的变化，而在这些参数变化的情况下，整个***应该是稳定而不是敏感的，保证烟气的脱硫率、排出石膏浆的品质及***本身的稳定运行，此时，浆液的pH值、浆液主要成分、固相颗粒的粒径和分布情况等不应该发生明显的变化，就需要通过浆液池自身的物理缓冲及化学缓冲能力来保证。
湿法脱硫***中，浆液池也是故障率较高的部件，在材料强度、安装减震、浆液的溢出和工程效率等诸多方面尚存在问题。传统的浆液池是采用机械搅拌的鼓泡床反应器，氧化空气由空气输入管从浆液池底部或搅拌器前方输入，采用垂直搅拌器一般一个浆池只布置一个搅拌器，流场结构相对简单，固相分选作用好，但是。对于300MW以上的锅炉机组，搅拌器的桨叶直径在10米乃至15米以上，不但其本身结构笨重，而且为浆液池上方的吸收塔布置带来一定的困难，此时必须采用吸收塔与浆液池不同心的偏心布置方式，或者必须采用双塔结构；采用侧壁机械搅拌方式，搅拌器的个数可以增加，但是整个浆液池内流场的情况十分复杂，难以兼顾固相分选的问题，而且浆池壁的受力状况不佳，同时转轴与浆池壁之间的密封有一定困难，时常有浆液泄漏的情况发生。
这种反应器主要的缺点是：由于要照顾到固相的分选，机械搅拌的流速不可能很高大约50r/min，氧化空气的气泡基本上是一种自由上浮的状态，气液混合不够强烈，氧化反应速度相对较慢，而且一旦出现故障，氧化空气的利用率低于30％；脱硫塔属于大型反应装置，而机械搅拌器在大型化时，结构笨重、难于布置、故障率高、维修不便且必须停机维修。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种无需机械搅拌部件，可以防止结垢、磨损及其它机械部件故障的喷射旋流床式气液固三相反应器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括浆料池，在浆料池的四壁上各布置有一台或一台以上的浆液循环泵，该浆液循环泵的入口与出口分别通过管路与浆液池的引出口及送入口相连通，送入口的管路还与氧化空气管路相连通，且引出口和送入口与浆料池的四角或四墙切向角为5°～40°。
由于本发明使用若干台循环泵，将浆料池内的浆液从四角或四墙部位抽出，经循环泵的加速后形成多股高速射流从浆料池的周围切向喷入浆料池，驱动浆料池整体旋转，替代了机械桨叶搅拌器对浆料池的搅拌作用。整个流场大致上形成稳定的单一旋转流场，可以较为方便地控制固相颗粒的分选过程。而氧化空气直接在高速射流的喷口内投入，液相和气相有很大的速度差，高速的液相将气泡击碎，大大强化了气液之间的混合，可提高气液反应强度，另外，气相在浆池中形成螺旋运动的轨迹而不是自由上浮的状态，会延长气泡在浆池中的停留时间，从而提高氧化空气的利用率，且本发明只需使用若干循环泵和连接管道，布置方便灵活，省去了笨重的机械搅拌桨叶，十分有利于反应器的大型化。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括浆料池1，在浆料池1的四壁上各布置有一台浆液循环泵2，***运行时浆液由引出口3引出被浆液循环泵2送到送入口4重新进入浆料池1，浆料池1的引出口3和送入口4与浆料池1的四角或四墙的切角为5°～40°，按照此角度设置后可在浆料池1内形成水流的两层水平旋转，从而实现气-液两相的湍动混合，该情形类似于火室燃烧炉中的四角切圆燃烧，从而达到搅拌的预期效果。
若浆料池的直径比较大时，本发明在浆料池1的四角或四壁上布置有多台浆液循环泵2，且此多台浆液循环泵2在同一水平面上。
如果浆料池1比较高时，本发明在浆料池1的四壁上沿浆料池1的高度方向上布置有多台的浆液循环泵2。
本发明在浆料池1周围有多股高速气液混合射流切向喷入浆料池1，这些射流的动量足以驱动浆料池1整体旋转，且气液两相混合强烈，也满足浆料池1传质的需要；浆料池1内的气液固三相流整体上为旋流，可以保持较强的液固混合强度，并形成合理的固相分层，实现对固相颗粒的合理分选；无机械搅拌器，但可通过调节射流速度，动态调节固相的浓度和粒度分布，使之达到颗粒分选的要求。参加反应的气体从射流喷口即送入口4内给入，气液相速度差大，气体被强制粉碎为小气泡，比表面积大、停留时间长，气液反应强烈。也可以根据需要在浆料池1底部或送入口4外给入气体，易于实现对现有设备的改装。
Claims (1)
1、一种喷射旋流床式气液固三相反应器，包括浆料池(1)，其特征在于：在浆料池(1)的四角或四壁上各布置有一台或一台以上的浆液循环泵(2)，该浆液循环泵(2)的入口与出口分别通过管路与浆液池(1)的引出口(3)及送入口(4)相连通，送入口(4)的管路还与氧化空气管路(5)相连通，且引出口(3)和送入口(4)与浆料池(1)的四角或四墙切向角为5°～40°。
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2006
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