专利名称：用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置的制作方法
技术领域：
本发明属于用于燃煤锅炉脱硫技术领域中的脱硫装置，特别涉及一种用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置。
背景技术：
循环流化床烟气脱硫是以循环流化床原理为基础，通过吸收剂在反应器内多次再循环，使烟气中SO2、HF、HCl等气体与吸收剂充分接触，接触时间可高达30分钟，从而大大提高吸收剂的利用效率。该脱硫技术属于干法或半干法脱硫技术，随着技术的不断进步和经验的不断积累，目前这种脱硫方法的脱硫率已可与湿法脱硫工艺相媲美。
早在上世纪70年代初期，德国Lurgi公司就将循环流化床用于处理炼铝设备的尾气进行脱硫，80年代中期用于处理电站锅炉的烟气进行脱硫。目前全球已有多家公司通过采用循环流化床技术，实现了脱硫工艺的工业化。
采用循环流化床技术进行脱硫的主要优点在于1、结构简单，运行可靠；2、工程投资少，占地面积小；3、对煤种适应性强，既可处理燃低、中硫煤的烟气，又可处理燃高硫煤的烟气；4、钙利用率高，在较低的Ca/S(摩尔比)下可接近与湿法相当的脱硫效率；5、处理后的烟气不需再加热；6、系统(包括设备与管道等)基本不存在腐蚀问题；7、无废水排放。
采用传统循环流化床技术脱硫也有一定的缺点，主要表现为反应器出口烟尘质量浓度过高，加重了除尘设备的负荷，增加了运行成本。
发明内容
本发明的目的在于侧重于发展一种低烟尘质量浓度排放的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，特点是通过在循环流化床反应器的顶部布置对冲射流发生器，在循环流化床内部形成与烟气射流方向相反的对冲射流，抑制反应颗粒随烟气的向上流动，增大颗粒和气流的接触时间。通过这种流场布置，可取消传统工艺中的预除尘设备，达到简化工艺、节省投资并降低运行费用的目的。
本发明的技术方案如下
本发明提供的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，本发明提供的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，包括消石灰仓1、水泵2、循环流化床反应器3、除尘设备5和灰斗6；其中，消石灰仓1和水泵2分别通过管道连通于循环流化床反应器3下部，除尘设备5连通于循环流化床反应器3上部，除尘设备5的下端通过与之相连的灰斗6连通于循环流化床反应器3下部，灰斗6下端设有灰排出管62，所述循环流化床反应器3底部设有烟气通入管31，其特征在于，还包括安装在循环流化床反应器3内顶端的自带气源的对冲射流发生器4，其气流量小于或等于由循环流化床反应器3底部通入的烟气流量；所述的对冲射流发生器4的气源由鼓风机或压缩机驱动；所述的对冲射流发生器4为带喷嘴的喷气装置；所述的除尘设备5为静电除尘器或布袋除尘器；位于循环流化床反应器3底部的烟气通入管31还可连接一文丘里管，由锅炉排出的未经除尘后的烟气经过该文丘里管喉部得到加速，在渐扩段与加入的消石灰粉和喷入的雾化水剧烈混合，Ca(OH)2与烟气中的SO2、SO3、HCl和HF气体等发生反应，生成CaSO4、CaSO3、CaCl2和CaF2等混合物。
本发明提供的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，其优点为通过在循环流化床反应器的顶部布置对冲射流发生器，在循环流化床内部形成与烟气射流方向相反的对冲射流，抑制反应颗粒随烟气的向上流动，增大颗粒和气流的接触时间。通过这种流场布置，可取消传统工艺中的预除尘设备，达到简化工艺、节省投资并降低运行费用的目的。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作原理图。
图2a为本发明中对冲式循环流化床反应器内部的流场图；图2b为本发明中对冲式循环流化床反应器内部的轴线上的速度分布图；图2c为本发明中对冲式循环流化床反应器内部的不同高度上的径向速度分布；图2d为本发明中的对冲式循环流化床反应器内部的全场流线形态；图2e为本发明中的对冲式循环流化床反应器内部的颗粒分布图；其中消石灰仓1 水泵2 循环流化床反应器3对冲射流发生器4除尘设备5 灰斗6灰排出管62 烟气通入管31
具体实施例方式
下面结合附图及实施例进一步描述本发明如图1所示，本发明提供的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，本发明提供的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，本发明提供的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，包括消石灰仓1、水泵2、循环流化床反应器3、除尘设备5和灰斗6；其中，消石灰仓1和水泵2分别通过管道连通于循环流化床反应器3下部，除尘设备5连通于循环流化床反应器3上部，除尘设备5的下端通过与之相连的灰斗6连通于循环流化床反应器3下部，灰斗6下端设有灰排出管62，所述循环流化床反应器3底部设有烟气通入管31，其特征在于，还包括安装在循环流化床反应器3内顶端的自带气源的对冲射流发生器4，其气流量小于或等于由循环流化床反应器3底部通入的烟气流量；所述的对冲射流发生器4的气源由鼓风机或压缩机驱动；所述的对冲射流发生器4为带喷嘴的喷气装置；所述的除尘设备5为静电除尘器或布袋除尘器；位于循环流化床反应器3底部的烟气通入管31还可连接一文丘里管，由锅炉排出的未经除尘后的烟气经过该文丘里管喉部得到加速，在渐扩段与加入的消石灰粉和喷入的雾化水剧烈混合，Ca(OH)2与烟气中的SO2、SO3、HCl和HF气体等发生反应，生成CaSO4、CaSO3、CaCl2和CaF2等混合物。
本发明由于在循环流化床反应器3内顶端设置了自带气源的对冲射流发生器4，在循环流化床3内部形成与烟气射流方向相反的对冲射流，抑制了反应颗粒随烟气的向上流动，增大颗粒和气流的接触时间。
图2为本发明的工作原理图；其中图2a、图2b、图2c、图2d和图2e分别给出了本发明的对冲式循环流化床反应器内部的流场(图2a)、轴线上的速度分布(图2b)、不同高度上的径向速度分布(图2c)、全场流线形态(图2d)以及颗粒浓度分布(图2e)。
从这些分析结果中可以看出，本发明的在循环流化床反应器3内顶端设置了自带气源的对冲射流发生器4，使反应器中出现对冲的滞止流场，该滞止流场的存在以及特殊的流线形态使得颗粒被抑制在下部的回流区中，只有少数随着气体的表观流动进入上部回流区而被带出反应器。从而，反应器出口的烟尘质量浓度得到大大降低，与传统的循环流化床工艺相比，其出口烟尘质量浓度可降低15％-30％。在这样的出口浓度下，可取消机械预除尘或旋风分离除尘设备，工艺得到简化，投资得到降低，运行费用也由于循环灰量的降低而降低。
另一方面，在两个射流导致的速度滞止面上，湍流强度很高，而颗粒在两股射流的作用下，频繁往返于滞止面的两侧。高的湍流强度导致颗粒表面的强制气体分子对流和扩散，与烟气中SO2、HF、HCl等气体分子接触机会大大增强，有助于提高该工艺的脱硫效率和吸收剂的利用效率。通过这样的工艺，脱硫效率可达到80％以上，处理后烟气中SO2的质量浓度可保持在400mg/m3以下。
该发明的应用和推广将有助于改善我国由于燃煤带来的巨大环境污染和酸雨挑战。
权利要求
1.一种用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，包括消石灰仓(1)、水泵(2)、循环流化床反应器(3)、除尘设备(5)和灰斗(6)；其中，消石灰仓(1)和水泵(2)分别通过管道连通于循环流化床反应器(3)下部，除尘设备(5)连通于循环流化床反应器(3)上部，除尘设备(5)的下端通过与之相连的灰斗(6)连通于循环流化床反应器(3)下部，灰斗(6)下端设有灰排出管(62)，所述循环流化床反应器(3)底部设有烟气通入管(31)，其特征在于，还包括安装在循环流化床反应器(3)内顶端的自带气源的对冲射流发生器(4)，其气流量小于或等于由循环流化床反应器(3)底部通入的烟气流量。
2.按权利要求1所述的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，其特征在于，所述的对冲射流发生器(4)的气源由鼓风机或压缩机驱动。
3.按权利要求1或2所述的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，其特征在于，所述的对冲射流发生器(4)为带喷嘴的喷气装置。
3.按权利要求1所述的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，所述的除尘设备(5)为静电除尘器或布袋除尘器。
4.按权利要求1所述的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，其特征在于，所述位于循环流化床反应器(3)底部的烟气通入管(31)连接一文丘里管。
全文摘要
本发明涉及的用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，包括消石灰仓、水泵、循环流化床反应器、除尘设备和灰斗；消石灰仓和水泵分别连通于流化床反应器下部，除尘设备连通于流化床反应器上部，除尘设备下端通过与之相连的灰斗连通于流化床反应器下部，灰斗下端设有灰排出管，流化床反应器底部设有烟气通入管，还包括安装在流化床反应器内顶端的自带气源的对冲射流发生器，其气流量小于或等于由流化床反应器底部通入的烟气流量；特点流化床内部形成与烟气射流方向相反的对冲射流，抑制反应颗粒随烟气的向上流动，增大颗粒和气流接触时间；该流场布置，可取消传统工艺中的预除尘设备，达到简化工艺、节省投资并降低运行费用的目的。
文档编号B01D53/83GK1698934SQ20041004271
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月21日 优先权日2004年5月21日
发明者肖云汉, 原鲲 申请人:中国科学院工程热物理研究所