低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器，其结构为：进口烟道灰斗、直流流线型进口烟道、吸收剂入口管、烟气加速器、反应器筒体扩散段、增湿活化喷嘴、循环灰下降管、烟气温度调控喷嘴、反应器筒体、气力输送助推器、旋风分离器的烟气进口通道、4个切向进口的直流式旋风分离器、环形烟气出口烟道。本实用新型配置合理，烟气流场、温度场、压力场、吸收剂流场、增湿活化水雾流场、烟气温度调控水雾流场都很均匀、稳定；吸收剂循环路径短，循环倍率高；脱硫效率高；气固分离阻力低，分离效率高，可有效降低出口烟气的含尘量；可以避免湿壁、结垢、塌床等恶劣工况发生，确保装置长周期、稳定运行。
【专利说明】低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应设备，具体涉及一种适用于垃圾焚烧电厂、玻璃窑炉等烟气量较小的半干法循环流化床烟气同时脱硫脱硝技术。
【背景技术】
[0002]半干法循环流化床烟气同时脱硫脱硝技术目前处于起步阶段。由于其工艺简单、没有SCR烟气脱硝技术复杂的喷氨系统，没有SCR脱硝反应装置，投资省、占地小、运行成本低、无二次污染(无废水排放)、脱硫脱硝效率高、设备基本不腐蚀，可用一般碳钢制造，符合中国国情，前景十分可观。但其核心设备一一反应器仍存在三大技术难题:①烟气流场、吸收剂流场、增湿水雾流场都很不均匀，甚至严重偏流或局部涡流脱硫脱硝产物粘壁、结团、塌床、堵塔多会发生，导致整个系统难以实现长周期稳定运行；③出口烟气含尘量太高(800?1000g/Nm3)，致使后部的袋式除尘器负荷过重，阻力降快速提高。这三大难题成为制约该技术是否能顺利推广的瓶颈。
【发明内容】
[0003]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、吸收剂流场、增湿活化水雾流场、烟气温度调控水雾流场都很均匀，富氧型高效吸收剂在反应器内短程快速循环，实现高效脱硫脱硝，灵活调节烟气温度，有效防止设备腐蚀，出口烟气含尘量大大减少，低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0005]本发明白下而上的主要结构包括:进口烟道灰斗、直流流线型进口烟道、吸收剂入口、烟气加速器、反应器筒体扩散段、位于6个烟气加速器上部中心处的6个增湿活化喷嘴、位于反应器中轴线的循环灰下降管、3个烟气温度调控喷嘴、反应器筒体、气力输送助推器、旋风分离器烟气的进口通道、4个切向进口的直流式旋风分离器以及位于反应器顶部的环形烟气出口烟道。
[0006]所述的直流流线型进口烟道截面为方形，包括直段、圆弧弯道、3片不等距圆弧形导流板及扩散段。
[0007]所述的烟气加速器为6个拉瓦尔喷嘴，为克服颗粒物的附壁效应，将烟气加速器的轴线向内(反应器中心线)倾斜3°角。
[0008]所述的增湿活化喷嘴为6个高压细水雾喷嘴。
[0009]所述的循环灰下降管底部出口为6个，分别对准6个烟气加速器的方位。
[0010]所述的烟气温度调控喷嘴为3个高压细水雾喷嘴。
[0011 ] 所述的气力输送助推器，运行时通入压缩空气。
[0012]所述的4个切向进口的直流式旋风分离器，其进口通道由4个切向进口组成，其内筒体是一种锥筒体，其中心排气管为园形筒体，下部设有一个伞形收气段，中心排气管圆筒体的外壁焊有向上旋转的3条螺旋导流翅片，底部排尘管设有小型集尘室。
[0013]所述的环形烟气出口烟道，由斜口圆筒体、同心圆筒形平顶罩和向下倾斜的烟道构成。
[0014]本发明采用实际工程的真实数据，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。
[0015]本发明配置合理，烟气流场、温度场、压力场、吸收剂流场、增湿活化水雾流场、烟气温度调控水雾流场都很均匀、稳定；吸收剂循环路径短，循环倍率高；高压细水雾不仅能使吸收剂有效增湿活化，降低烟气温度，提高脱硫效率，而且可以避免湿壁、结垢、塌床等恶劣工况发生；4个切向进口的直流式旋风分离器可在较低阻力的条件下，实现高效气固分离，有效降低反应器出口烟气的含尘量，大大减轻了后部袋式除尘器的负荷，确保装置长周期、稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明“低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器”的结构示意图。
[0017]图中:1.进口烟道灰斗、2.直流流线型进口烟道、3.吸收剂入口、4.烟气加速器、
5.反应器筒体扩散段、6.增湿活化喷嘴、7.循环灰下降管、8.烟气温度调控喷嘴、9.反应器筒体、10.气力输送助推器、11.旋风分离器的烟气进口通道、12.4个切向进口的直流式旋风分离器、13.环形烟气出口烟道。
[0018]图2为4个切向进口的直流式旋风分离器4个切向进口烟道的布置图。
[0019]图3为3个烟气温度调控喷嘴布置图。
[0020]图4为6个增湿活化喷嘴及6个烟气加速器布置图。
【具体实施方式】
[0021]参见图1，本发明的独特结构为:带有3片不等距圆弧形导流板的直流流线型进口烟道、拉瓦尔喷嘴式烟气加速器、高压细水雾增湿活化喷嘴及烟气温度调控喷嘴、具有4个切向进口的直流式旋风分离器、带有气力输送助推器和下端具有6个出口的循环灰下降管，以及由斜口圆筒体、同心圆筒形平顶罩和向下倾斜的烟道构成的环形烟气出口。
[0022]垃圾焚烧电厂锅炉(或玻璃窑炉)的出口烟气，从本反应器底部进入直流流线形进口烟道2，新鲜的富氧型高效吸收剂经过吸收剂入口 3进入烟道，与原烟气一起经过3片不等距圆弧形导流板，继续向上运动，通过6个烟气加速器4进入反应器主反应区；
[0023]原烟气中体积较大、较重的颗粒物积存于进口烟道灰斗1，定期排出；
[0024]携带新鲜富氧型高效吸收剂及大量循环灰的原烟气，经过烟气加速器瞬间烟气流速被提高3倍以上，并均匀弥散于主反应区全空间。而安装在烟气加速器扩散段上方的6个增湿活化喷嘴6，喷射出的I?10 ii m的高压细水雾，可在瞬间蒸发，使富氧型高效吸收剂表面增湿活化，使烟气迅速降温，并与烟气中的酸性气体(S03、S02、N0X、HC1、HF等)强烈碰撞、混合、传质、传热，发生离子化反应，达到脱硫脱硝的目的。主反应区内的固相颗粒物不断碰撞，富氧型高效吸收剂表面与酸性气体的反应产物(粉状，盐类物质)被剥离，随烟气向上运动；体积较大的颗粒团难以随烟气上升，而聚集滑落进入进口烟道灰斗1，经螺旋输送机排出。
[0025]已经基本完成脱硫脱硝反应的烟气继续向上流动，与3个烟气温度调控喷嘴喷8喷射出的I?IOym的高压细水雾混合，继续进行脱硫脱硝反应，(故该区亦称为副反应区)，同时调控烟气温度，用调节喷水量的办法将温度控制在高于烟气露点温度15°C?20°C左右，以保证碳钢设备基本不发生腐蚀。
[0026]已经完成脱硫脱硝反应的烟气继续向上流动，通过旋风分离器烟气的进口通道11，进入4个切向进口的直流式旋风分离器12。带有脱硫脱硝产物和没有完全反应的吸收剂粉体的烟气，在旋风分离器内筒体与中心排气管之间的环形空间做比较规范的向上旋转的螺旋运动，大部分粒径较大、较重的颗粒物靠离心力从内筒体上部甩出，下滑沉积到旋风分离器锥底，进入小型集尘室，流入循环灰下降管7。
[0027]被分离下来的，含有大量没有完全反应的富氧型高效吸收剂及脱硫脱硝产物的颗粒物，经过循环灰下降管7，靠自身重力，以及气力输送助推器10，被向下斜切向小孔进入的压缩空气推动向下流动，从下降管底部的6个出口流出后，被带有新鲜富氧型高效吸收剂的高速原烟气气流带入烟气加速器4，混合提速后进入主反应区，与增湿活化水雾混合，继续参与脱硫脱硝反应。
[0028]少部分粒径很小的粉体随二次旋流向上流动，与主流烟气(已经脱硫脱硝，并初步除尘净化了的烟气)汇合，通过斜口圆筒体与同心圆筒形平顶罩之间的环形空间，经过向下倾斜的烟道排至后部的袋式除尘器，继续除去细小的粉尘。
[0029]本发明的优点在于:
[0030]I)直流流线型进口烟道: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；该结构优于德国Wulff公司的双侧进气结构，优于德国LLAG公司的直流式(两个135°折角弯头)进气结构，更优于国内传统的单侧垂直正交进气结构。
[0031]2)烟气加速器:采用拉瓦尔喷嘴，其喉口高速段的长度远远小于国内外CFB法文丘里喉口高速段的长度，因此其阻力降大大降低。携带新鲜富氧型高效吸收剂及大量循环灰的原烟气，经过烟气加速器瞬间流速被提高3倍以上，它们一起进入主反应区。可有效提高烟气的动能，实现烟气对固体颗粒物(吸收剂)的加速作用，确保吸收剂均匀地悬浮在烟气中，使气固两相充分混合、碰撞、摩擦、传质、传热、反应。
[0032]3)主反应区增湿活化喷嘴及副反应区烟气温度调控喷嘴:采用高压细水雾喷嘴，水雾持续均匀，雾粒直径小，通常为I?10 iim，最小可达纳米级，比表面积大大超过一般的水雾，雾粒速度高、密度大，可以迅速蒸发、吸热、降温；可使吸收剂表面迅速湿润，增湿活化，有效提高其反应活性；并极大地增加吸收剂与S02、SO3> NOx, HCL、HF等酸性气体接触的水膜表面积，在气态、液态和介于气液之间的汽化状态下使得S02、S03、N0x、HCL、HF等酸性气体，经过吸收、增湿、凝聚、摩擦、碰撞、传质、传热、离子化反应，从而达到高效脱酸的目的。由于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而造成的湿壁效应，避免粘壁、结垢、结团、塌床、堵塔现象发生，保证装置稳定、长周期运行。
[0033]4) 4个切向进口的直流式旋风分离器:其进口通道由4个切向进口组成，其内筒体是一种锥筒体，其中心排气管为园形筒体，下部设有一个伞形收气段，中心排气管圆筒体的外壁焊有向上旋转的3条螺旋导流翅片，底部排尘管设有小型集尘室。[0034]5)循环灰下降管:由于带有气力输送助推器，通过多个向下斜切向小孔进入的压缩空气，可推动循环灰粉体顺利向下流动。循环灰下降管底部出口为6个，分别对准6个烟气加速器的方位。循环灰下降管底端处于烟气高速区，高速烟气可携带循环灰继续向上运动，进入烟气加速器。
[0035]6)环形出口烟道:已经脱硫脱硝和初步除尘净化了的烟气，通过斜口圆筒体与同心圆筒形平顶罩之间的环形空间，有利于反应器内烟气流场均匀，环向阻力降均匀。
【权利要求】
1.一种低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器，其特征在于:由下而上的结构依次为:进口烟道灰斗(I)、直流流线型进口烟道(2)、位于进口烟道上部中心线处的吸收剂入口(3)、烟气加速器(4)、反应器筒体扩散段(5)、位于6个烟气加速器上部中心处的6个主反应区增湿活化喷嘴(6)、位于反应器中轴线的循环灰下降管(7)、3个烟气温度调控喷嘴(8)、反应器筒体(9)、位于循环灰下降管中上部的气力输送助力器(10)、旋风分离器的烟气进口烟道(11)、4个切向进口的直流式旋风分离器(12)、环形出口烟道(13)。
2.根据权利要求1所述的低阻力单管内循环、烟气同时脱硫脱硝的循环流化床反应器，其特征在于:所述的4个切向进口的直流式旋风分离器(12)，其进口通道由4个切向进口组成，其内筒体是一种锥筒体，其中心排气管为园形筒体，下部设有一个伞形收气段，中心排气管圆筒体的外壁焊有向上旋转的3条螺旋导流翅片，底部排尘管设有小型集尘室。
【文档编号】B01D53/60GK203400626SQ201320459778
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】刁经中, 赵钰慧, 黄灵芝 申请人:北京博朗环境工程技术股份有限公司, 刁经中