专利名称：卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理烟气中气体污染物的环境保护领域，具体涉及一种卧式旋转流化床脱硫反应器的结构设计。
背景技术：
流化床广泛应用于能源、环保及化工领域。脱硫反应器是脱硫工艺的核心装置，其技术和脱硫指标将制约和决定脱硫工艺的效率，反应器内填充一定量的脱硫剂物料(如石灰石、脱硫剂等各类颗粒)，气体从进气入口送入，气体带动物料在反应器内运动流化，发生中和反应，达到脱硫的目的。现有卧式流化床脱硫反应器的内筒为直筒型，由于重力作用，物料在反应器内流化不均匀，气速较低时局部气体流化不到之处，易形成局部堆积，形成死区，降低反应速率；气速较高时，形成大量气泡、栓塞，造成气体短路；同时，物料被高速气体携带出流化床反应器，减少物料与气体的接触时间，颗粒混合性能下降，脱硫反应效率低。
发明内容
为解决现有技术在气速较低时易形成局部堆积、死区以及在气速较高时形成大量气泡、栓塞，所带来的脱硫反应效率低的问题，进而提供一种卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器。本发明为内外双筒结构，它包括外筒1和内筒2，内筒2置于外筒1内，内筒2和外筒1之间构成气体进口通道，外筒1是圆柱型直筒，内筒2是圆锥台形，内筒2的圆周壁为布风板结构，内筒2小口径端封闭，内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3，内筒2的大口径端为气体出口4，内筒2的大口径端外壁与外筒1之间封固连接，反应器倾斜设置且出口端高于入口端，反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α。卧式倾斜旋转流化床反应器的工作过程如下内筒2内填装脱硫剂颗粒，在一定的旋转速度下，脱硫剂颗粒在离心力作用下被抛向内筒2的壁面，形成一定厚度(高度)的颗粒层；反应气体从外筒1和圆锥型内筒2形成的环形通道入口3送入，由于进气通道的环形截面逐渐缩小，保证沿径向方向通过圆锥筒型布风板的气体速度均匀；气体以一定的高速射流径向射入脱硫剂颗粒层。随着本发明所述反应器整体的旋转转动，气体和固体颗粒在锥形内筒2里充分混合反应，反应后的气体经内筒2的气体出口5送出。本发明所述卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器采用倾斜布置、旋转设计，它与现有技术相比具有以下优点①由于内筒2是圆锥筒型设计，外筒1和圆锥型内筒2形成的环形通道的环形截面逐渐缩小，保证沿径向方向通过圆锥筒型布风板的气体速度均匀，气体以一定的高速射流径向射入脱硫剂颗粒层，极大增强了物料的径向扰动，提高了物料与气体的接触时间，提高脱硫反应效率；②由于内筒2为圆锥筒型设计，气体流通截面逐渐增大，保证了沿轴向方向气体速度均匀，降低颗粒被气体的携带，增大气体与颗粒接触时间；③由于本发明倾斜设置，脱硫剂物料在反应器内旋转流化，完全消除局部颗粒的堆积和死区；同时旋转产生离心力的作用，使脱硫剂物料颗粒分布更均匀，抑制气泡的长大，减轻气体的短路，同时被气体携带的颗粒在离心力作用下被分离，重新返回到反应器内，消除了颗粒的携带；④随着颗粒尺寸的减小，如纳米级超细颗粒脱硫剂，颗粒之间的范德华力，液桥力等聚合力作用会大大增加，使得超细颗粒聚合成大粒径的聚团，影响反应器内颗粒的流化反应，而本发明旋转设置产生离心力的作用，颗粒间的剪切分离作用增强，聚团破碎率增加，因此在本发明中，纳米级超细颗粒不易聚团，可实现正常的流化，因此本发明所述卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器对纳米级到毫米级的颗粒均适用，颗粒直径范围在0.005mm～5mm之间均可；⑤本发明较现有技术相比，它的气体流动路线曲折复杂，路程长，明显增大气体在反应器内停留时间，同样有利于反应充分进行。本发明将流化气动力和旋转离心力有机结合，具有良好的气固接触、混合、湍动作用实现二氧化硫与脱硫剂颗粒的充分反应，反应气体的停留时间长，大大提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率，脱硫效率可达90％～97％。
图1是本发明的反应器主体的结构示意图，图2是图1的A向视图，图3是图1的B向视图，图4是具体实施方式
十二的反应器装置整体结构示意图，图5是圆锥台形布风板结构的内筒2的展开图，图6是卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器(α＝3.8°，β为3.8°)轴向中心位置剖面瞬时颗粒浓度示意图，图7是在气体速度Ug＝2.0m/s、旋转速度20r/min的条件下，卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器(α＝3.8°，β为3.8°)轴向中心位置剖面瞬时颗粒速度矢量示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一(参见图1-图3)本实施方式所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器为内外双筒结构，它包括外筒1和内筒2，内筒2置于外筒1内，内筒2和外筒1之间构成气体进口通道，外筒1是圆柱型直筒，内筒2是圆锥台形，内筒2的圆周壁为布风板结构，内筒2的锥角β为0.5～12度，内筒2小口径端封闭，内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3，内筒2的大口径端为气体出口4，内筒2的大口径端外壁与外筒1之间封固连接，反应器倾斜设置且出口端高于入口端，反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α，夹角α为0.5～12度。
具体实施方式
二(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为2度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为3.0度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为165℃、含3000ppmSO2、流量为620000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到100ppm，脱硫效率为96.6％。
具体实施方式
三(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为3.9度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为3.9度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为160℃、含2400ppmSO2、流量为600000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到200ppm，脱硫效率为91.6％。
具体实施方式
四(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为5.5度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为5.5度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为150℃、含2500ppmSO2、流量为450000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到200ppm，脱硫效率为92％。
具体实施方式
五(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为6.5度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为6.5度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为130℃、含2700ppmSO2、流量为360000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到200ppm，脱硫效率为92.6％。
具体实施方式
六(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为7.7度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为7.7度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为150℃、含3600ppmSO2、流量为260000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到360ppm，脱硫效率为90％。
具体实施方式
七(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为8.0度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为8.0度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为155℃、含3850ppmSO2、流量为250000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到270ppm，脱硫效率为93％。
具体实施方式
八(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为8.3度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为8.3度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为165℃、含4250ppmSO2、流量为215000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到200ppm，脱硫效率为95％。
具体实施方式
九(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为8.8度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为8.8度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为165℃、含2700ppmSO2、流量为180000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到200ppm，脱硫效率为92.6％。
具体实施方式
十(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于内筒2的锥角β为11.5度，反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为11.5度。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。温度为170℃、含1800ppmSO2、流量为170000m3/h的气体进入内筒2的小口径端与外筒1之间形成环形通道入口3和内筒2内，处理后的气体，经脱硫反应后，含SO2的浓度降到60ppm，脱硫效率为96.7％。
具体实施方式
十一(参见图1-图3)本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四、五、六、七、八、九或十的不同点在于内筒2大口径端的边缘处增固有钢丝网5。其它组成和连接关系与具体实施方式
一、二、三、四、五、六、七、八、九或十相同。本实施方式在内筒2的大口径端采用钢丝网，用来过滤反应后气体中的脱硫剂颗粒，钢丝网型号视脱硫剂颗粒种类而定，可提高脱硫剂的利用率，进一步提高脱硫效率。
具体实施方式
十二(参见图4)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于它还包括电机6、传动轴7、两组齿轮副8、进气通道9和出气通道10，传动轴7的一端与电机6的输出轴连接，传动轴的另一端与齿轮副8的输入齿轮8-1连接，两组齿轮副8的输出齿轮8-2分别与外筒1的两端固定连接，所述内筒2的小口径端设置有封闭门11；所述内筒2的锥角β为3.8度，所述反应器的轴心线与水平面之间形成的夹角α为3.8度。本实施方式所述内筒2设置的封闭门11，可方便脱硫剂颗粒的放入内筒2内，随着电动机6的动力经传动轴7传至齿轮副8，并通过齿轮组8带动筒体整体旋转转动，气体经进气通道9进入内筒2内，气体和固体颗粒在锥形内筒2里充分混合反应，反应后的气体经内筒2的气体出口5、出气通道10送出。如图6和7所示，在气体速度Ug＝2.0m/s、旋转速度20r/min的条件下，卧式倾斜旋转流化床反应器内筒2轴向中心位置剖面的瞬时颗粒相速度和颗粒浓度分布。我们可以发现，颗粒浓度在内筒2内呈环形分布，浓度分布较均匀，在筒内没有气泡产生，也没有形成死区堆积或栓塞和气体短路，同时，由于旋转离心运动，颗粒主要集中靠近壁面一方，减少了气体对颗粒的携带。
权利要求
1.卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，它为内外双筒结构，它包括外筒(1)和内筒(2)，内筒(2)置于外筒(1)内，内筒(2)和外筒(1)之间构成气体进口通道，外筒(1)是圆柱型直筒，其特征在于内筒(2)是圆锥台形，内筒(2)的圆周壁为布风板结构，内筒(2)小口径端封闭，内筒(2)的小口径端与外筒(1)之间形成环形通道入口(3)，内筒(2)的大口径端为气体出口(4)，内筒(2)的大口径端外壁与外筒(1)之间封固连接，反应器倾斜设置且出口端高于入口端，反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α。
2.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于内筒(2)的锥角β为0.5～12度。
3.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于内筒(2)的锥角β为0.5～4.9度。
4.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于内筒(2)的锥角β为5～9.9度。
5.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于内筒(2)的锥角β为10～12度。
6.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α为0.5～12度。
7.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α为0.5～4.9度。
8.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α为5～9.9度。
9.根据权利要求1所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于反应器的轴心线与水平面之间形成夹角α为10～12度。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，其特征在于内筒(2)大口径端的边缘增固有钢丝网(5)。
全文摘要
卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器，它涉及一种卧式旋转流化床脱硫反应器的结构设计。为解决现有技术在气速较低时易形成局部堆积、死区以及在气速较高时形成大量气泡、栓塞的问题，进而提供一种卧式倾斜旋转流化床脱硫反应器。本发明为内外双筒结构，内筒(2)是圆锥台形，内筒(2)的圆周壁为布风板结构，内筒(2)小口径端封闭，内筒(2)的小口径端与外筒(1)之间形成环形通道入口(3)，内筒(2)的大口径端为气体出口(4)且内筒(2)的大口径端外壁与外筒(1)之间封固连接，反应器倾斜设置且出口端高于入口端。本发明将流化气动力和旋转离心力有机结合，实现二氧化硫与脱硫剂颗粒的充分反应，反应气体的停留时间长，大大提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率，脱硫效率可达90％～97％。
文档编号B01D53/50GK1820827SQ20061000964
公开日2006年8月23日 申请日期2006年1月20日 优先权日2006年1月20日
发明者陆慧林, 郑建祥, 何玉荣, 赵云华, 尹丽洁 申请人:哈尔滨工业大学