CN201760230U

CN201760230U - 均流场循环流化床烟气脱硫反应器

Info

Publication number: CN201760230U
Application number: CN2010202622181U
Authority: CN
Inventors: 刁经中; 徐纲; 李敦明; 黄灵芝; 蒋平菊
Original assignee: BEIJING BOLANG ENVIRONMENTAL ENGINEERING &TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Bolang Environmental Engineering & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-07-19

Abstract

本实用新型涉及一种“均流场循环流化床烟气脱硫反应器”，其结构由下至上依次为：直流流线型进口烟道(内设不等距圆弧形导流板)、中心内置(中心开花)式吸收剂分配器、仿“拉伐尔喷嘴”式烟气及吸收剂加速器、两级增湿活化喷嘴、以及环形烟气出口烟道。反应器进口烟道内设有不等距圆弧形导流板，反应器内设有中心内置(中心开花)式吸收剂分配器、仿“拉伐尔喷嘴”式烟气及吸收剂加速器、两级双流体增湿活化喷嘴。本发明配置合理，使反应器的烟气获得非常稳定均匀的流场、压力场和温度场；吸收剂获得高循环倍率和高利用率；两级增湿活化喷嘴可有效提高吸收剂的反应活性，并能灵活调整喷水量，以确保出口烟气保持在合理的温度范围内；由于增湿活化喷嘴位于均匀的烟气流场及吸收剂流场中心，可有效地避免湿壁、结垢、塌床，并有效提高烟气脱硫效率；环形烟气出口烟道有利于反应器内流场均布，且减少压力降，确保装置安全、稳定、长周期运行。

Description

均流场循环流化床烟气脱硫反应器

技术领域

本发明涉及烟气脱硫技术和设备，具体涉及一种适用于燃煤电厂、垃圾焚烧电厂及钢铁行业烧结机的半干法循环流化床烟气脱硫技术。

背景技术

半干法循环流化床烟气脱硫技术，投资省、占地少、无废水排放、不会造成二次污染、脱硫效率高、运行成本低、***基本不腐蚀、可用一般碳钢制造，符合我国国情，因而受到青睐。但其核心设备——反应器仍存在三大技术难题：(1).流场不均匀，甚至严重偏流或局部涡流；(2).脱硫灰粘壁、结块、塌床、堵塔多有发生；(3).反应器阻力降较大。这些难题成了制约该技术的瓶颈。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有技术中的上述不足，提供一种结构合理，烟气流场、温度场、压力场非常均匀的循环流化床烟气脱硫反应器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明“均流场循环流化床烟气脱硫反应器”，由下至上的结构依次为：直流流线型进气烟道(1)、作为进气烟道结构一部分的不等距圆弧形导流板、中心内置(中心开花)式吸收剂分配器(2)、烟气及吸收剂加速器(3)、增湿活化喷嘴(4)、反应器筒体扩散段(5)、反应器筒体(6)以及反应器筒体顶部的环形烟气出口烟道(7)，还有与中心内置(中心开花)式吸收剂分配器相连接的吸收剂(消石灰和循环灰)入口通道(8)。

所述的直流流线型进气烟道，为方形截面。

所述的作为进气烟道结构一部分的导流板，为不等距圆弧形导流板。

所述的中心内置(中心开花)式吸收剂分配器，有6个出口，分别对准烟气及吸收剂加速器的6个入口端。

所述的烟气及吸收剂加速器，为仿“拉伐尔喷嘴”式。

所述的增湿活化喷嘴采用两级双流体喷嘴，位于反应器的中心部位。

所述的环形烟气出口烟道，设在反应器筒体顶部。

本发明采用实际工程的数据，经过严谨的工艺计算，并运用Fluent软件进行多相流流场分析加以验证，效果十分理想。

本发明配置合理，使反应器的烟气与吸收剂充分混合；并获得稳定均匀的烟气流场、温度场和压力场；吸收剂获得高循环倍率和高利用率；两级增湿可有效提高吸收剂的反应活性，还可有效避免湿壁、结垢、塌床；确保脱硫效率；同时明显降低了反应器的压力降，解决了半干法循环流化床烟气脱硫技术中的技术难题。

附图说明

图1为本发明“均流场循环流化床烟气脱硫反应器”的结构示意图。

图中：1.直流流线型进气烟道、2.中心内置(中心开花)式吸收剂分配器、3.烟气及吸收剂加速器、4.增湿活化喷嘴、5.反应器筒体扩散段、6.反应器筒体、7.环形烟气出口烟道、8.吸收剂(消石灰及循环灰)入口通道。

具体实施方式

参见图1，“均流场循环流化床烟气脱硫反应器”，其由下至上的结构依次为：直流流线型进气烟道(1)、中心内置(中心开花)式吸收剂分配器(2)、烟气及吸收剂加速器(3)、增湿活化喷嘴(4)、反应器筒体扩散段(5)、反应器筒体(6)、环形烟气出口烟道(7)、以及与中心内置(中心开花)式吸收剂分配器(2)相连接的吸收剂(消石灰及循环灰)入口通道(8)。增湿活化喷嘴(4)采用两级双流体喷嘴，位于反应器的中心部位。作为进气机构一部分的导流板为不等距圆弧形导流板。烟气及吸收剂加速器(3)为仿“拉伐尔喷嘴”式。

直流流线型底部进口烟道(1)的不等距圆弧形导流板，以及反应器顶部环形出口烟道(7)为本发明的独创结构。

燃煤电厂、垃圾焚烧发电厂锅炉的出口烟气或钢铁行业烧结机烟气，从本反应器底部直流流线型进气烟道(1)进入反应器，经过不等距圆弧形导流板继续向上运动，实现了烟气流场均匀分布；新鲜消石灰及循环灰由入口通道(8)进入中心内置(中心开花)式吸收剂分配器(2)，并将其分成六等分，注入反应器内，与上升的烟气混合，进入仿“拉伐尔喷嘴”式烟气及吸收剂加速器(3)；烟气与吸收剂通过烟气加速器(3)，气、固两相充分接触、混合，瞬间流速可提高三倍以上，并形成圆筒状烟气及吸收剂高速区；增湿水通过双流体增湿活化喷嘴(4)，以极细的水雾(40～60μm)喷入反应器内，水分迅速蒸发，使吸收剂增湿，使烟气降温，提高反应活性，实现脱硫反应。

带有大量吸收剂及反应产物的烟气，经过设在反应器顶部的环形烟气出口烟道(7)，进入本烟气脱硫工艺后部的袋式除尘器，进行气、固分离，并继续进行脱硫反应。经除尘器净化了的烟气，通过引风机送进烟囱，排入大气。被分离出的固相(即循环灰)，大部分循环回来，再次进入反应器，继续参加脱硫反应。少部分送到灰库，另行处理。反应器烟气中较大的颗粒或团块，气流无法带动，将会向下滑落，进入下灰斗，定期排出。

本发明的优点在于：

1)直流流线型进气烟道(包括不等距圆弧形导流板、下灰斗及扩散段)：符合烟气流动的自然流线，在弯道导流板分割区形成不等量过流，有效降低侧向涡流，防止烟气偏流，实现烟气在反应器内分布均匀的稳定流动；流体阻力小；能把从中心内置(中心开花)式吸收剂分配器流出的吸收剂，顺利带入烟气及吸收剂加速器。该结构优于Wulff的双侧进气结构，优于LLAG的直流式(两个135°弯头)进气结构，更优于国内传统的单侧正交进气结构。

2)中心内置(中心开花)式吸收剂分配器：将新鲜消石灰和循环灰(统称吸收剂)输入位于反应器中心的本分配器，再重新均匀分配进入反应器参加脱硫反应。

分配器六个出灰口，定向对准6个烟气加速器入口端，可实现吸收剂等量、定向分配；出料口设在烟气高速区，可准确有效的与上升烟气混合进入烟气加速器；新鲜消石灰、循环灰提前与SO₂接触，被烟气加热，使其快速干燥；消石灰和Cl^-在100℃以上反应，生成吸潮性极佳、颗粒较细、松散的、不易凝结的碱式氯化钙〔CaCl₂·Ca(OH)₂·H₂O〕，可改善烟气的流动性，大大减少粘壁、结垢的现象；新鲜消石灰及循环灰的颗粒硬度远远低于锅炉烟气中的粉尘硬度，混合后将大大减弱对烟气及吸收剂加速器入口的冲击磨损；并合理利用空间。吸收剂分配器(2)位于塔中心，吸收剂被均匀分配。此处烟气流速高、动能大，易于将其带走，实现与烟气快速、均匀、充分地混合。而LLAG的单侧下进灰结构、Wulff、AE以及国内许多公司的侧面上进灰结构，循环灰进口均开在器壁上，循环灰在整个塔截面分布不可能均匀。

3)六个仿“拉伐尔喷嘴”式烟气及吸收剂加速器：可在瞬间提高烟气流速，使气固两相充分混合、碰撞、摩擦、传质、传热、反应；可在瞬间有效提高烟气的动能，确保烟气对固体颗粒物的加速作用，使吸收剂悬浮在烟气中；可降低反应器的高度；可有效提高气、固混合的均匀度；因喉口的直段很短，进气段及扩散段夹角较小，其压力降比LLAG、Wulff、AE等国外技术的文丘里管低得多；从根本上解决了吸收剂从侧面进入反应器，导致吸收剂分布不均、严重偏流、烟气短路、颗粒局部集中，及循环灰入口下端产生涡流的问题；反应器内同一截面上颗粒物径向分布不均匀的情况得到了极大的改善。

注：可根据烟气量及反应器几何尺寸的情况，适当调整烟气及吸收剂加速器相对于反应器轴线的角度，以保证反应器内流场更加均匀；烟气加速器入口段可采用耐磨钢或耐磨涂料。

4)双流体喷嘴两级增湿活化：水雾粒径很细(40～60μm)，水雾处于烟气湍动能最大、颗粒密度最大的区域，水份能完全蒸发，使烟气湿度达到40～50％；与传统单级喷雾相比，明显降低了反应器内的平均反应温度和出口烟温；使反应器内温度场分布更均匀；均匀的烟气及吸收剂流场包围了均匀的水雾汽化流场，可有效避免因局部喷水过量造成的湿壁效应；雾化水可有效降低烟气温度(要控制在烟气露点温度以上10～20℃)；由于极好的增湿效果，在吸收剂表面形成一层水膜，固相和气相(酸性气体)均向这层水膜溶解，实现吸收剂的增湿活化，提高其反应活性，激活消石灰吸收SO₂、SO₃、HF、HCl等酸性气体的能力，由气、固之间的分子反应，转化为可在瞬间完成的离子型反应，有效地提高了脱硫效率；烟气及吸收剂加速器出口处(反应器筒体中下部)具有激烈湍动的颗粒物，其密度是反应器出口密度的十倍以上，床内的实际Ca/S可达40～50，这些颗粒物不断碰撞，使其表面不断更新，从而具有巨大的表面积和反应活性，营造出吸附和反应的极佳环境，是反应器的最佳反应区。

下喷嘴是增湿活化的主喷嘴，上喷嘴主要用于调节出口烟气的温度。

采用本喷嘴可有效提高Ca的利用率，降低运行成本；***运行更加稳定可靠；喷雾***的投资比高压回流式喷嘴低30％以上；下喷嘴的水、压缩空气管布置于烟气及吸收剂加速器上板面之下，从根本上杜绝了因侧向悬臂伸入，喷嘴的水、气入口管路被烟气粉尘颗粒磨穿的恶性事故。

5)设在反应器筒体顶部的环形烟气出口烟道：采用此结构可彻底消除传统的CFB法反应器侧部出口塔内的旋转气流；对反应器内烟气流场保持均匀、增大有效反应空间、降低反应器压力降十分有利；反应器内烟气中的悬浮颗粒物为燃料灰和脱硫灰，其中燃料灰量通常为脱硫灰的3倍(燃煤电厂)，燃料灰的粒径(15±5μm)及堆密度(700～1000g/m3)均比脱硫灰(粒径10±5μm、堆密度500～1000g/m3)稍大，而燃料灰对提高脱硫效率实际上没有什么帮助，它和脱硫灰一起参与循环，增加了动力消耗，增大了反应器的容量。从两种灰的性质看，显然燃料灰比脱硫灰更便于分离。本发明由于采用环形出口，一部分燃料灰和脱硫灰与顶部碰撞，在空腔效应和逆向梯度的作用下，产生内回流，向反应器下部滑落。其中向下滑落的循环灰可与烟气继续进行脱硫反应，而向下滑落的燃料灰会更多些。它们向下滑落进入下灰斗，再经螺旋输送机及气力输送，把它们送入灰库，不再参与循环，减少了动力消耗。

Claims

1.一种“均流场循环流化床烟气脱硫反应器”，其结构包括直线流线型进口烟道(1)、反应器筒体(6)、环形烟气出口烟道(7)和吸收剂入口通道(8)，其特征在于：反应器由下至上的结构依次为，直流流线型进口烟道(1)、中心内置式吸收剂分配器(2)、烟气及吸收剂加速器(3)、增湿活化喷嘴(4)、以及反应器筒体扩散段(5)、反应器筒体(6)、环形烟气出口烟道(7)、及与中心内置式吸收剂分配器(2)相连接的，吸收剂入口通道(8)。

2.根据权利要求1所述的“均流场循环流化床烟气脱硫反应器”，其特征在于：所述的直流流线型进口烟道(1)，采用了可使反应器内烟气流场均布的不等距圆弧形导流板。