专利名称：均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术的制作方法
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中小机组燃煤电厂和垃圾焚烧电厂 的半千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(仅为湿法的50%以下)、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、系统基本不腐蚀、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(l).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).出口烟气粉尘浓度太高(800 1000g/Nm:i)，使后部的袋式除尘器负荷过重，阻力降大。这三大难题成 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、压力场非常均匀的内回流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"均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术"的核心设备——反应器，由下至上的结构依次为直流流线型底部进气口、作为进气机构一部分的导流板、中心内置式吸收剂分 配器、烟气加速器、增湿活化喷嘴、旋流板气固分离器以及反应器筒体顶部的中心出口烟道， 还有与中心内置式吸收剂分配器相连接的消石灰和循环灰进口。 所述的直流流线型底部进气烟道，为方形变截面结构。 所述的作为进气烟道结构一部分的导流板为双片圆弧式均布导流板。所述的中心内置式吸收剂分配器为6个出口，分别对准烟气加速器的6个入口端。所述的烟气加速器为仿"拉伐尔喷嘴"式烟气加速器。 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。 所述的旋流板气固分离器设在反应器筒体上部。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；并获得稳定均匀的流场和温度场； 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；同时明显降低了出口烟道的含尘量，大大减轻了后部袋 式除尘器负荷，解决了半干法循环流化床烟气脱硫技术中的技术难题。
图1为本发明"均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术"的核心设备——反应器的结构 示意图。图中l.进气口， 2.导流板，3.吸收剂分配器，4.烟气加速器，5.增湿活化喷嘴，6.气 固分离器，7.反应器筒体，8.中心出口烟道，9.消石灰及循环灰入口通道。
具体实施方式
参见图l，"均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术"的核心设备——反应器，其由下至上的结构依次为直流流线型底部进气口l、导流板2、中心内置式吸收剂分配器3、烟气加速器4、增湿活化喷嘴5、旋流板气固分离器6、反应器筒体7上部的中心出口烟道8、以及 与中心内置式吸收剂分配器3相连接的消石灰及循环灰入口通道9。增湿活化喷嘴5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2为双片圆弧式均布 导流板。烟气加速器4为仿"拉伐尔喷嘴"式烟气加速器。直流流线型底部进气烟道、双片园弧式均布导流板及中心内置式吸收剂分配器为本发明的独 创结构。燃煤电厂或垃圾焚烧发电厂锅炉的出口烟气，从本反应器底部直流流线型进气烟道1进 入反应器，经过双片圆弧式气流均布导流板2分成三等分，继续向上运动；新鲜消石灰及循 环灰由入口通道9进入中心内置式吸收剂分配器3，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"式烟气加速器4;烟气与吸收剂通过烟气加速器4， 气、固两相充分接触、混合，瞬间流速可提高三倍以上，并形成圆筒状烟气高速区；增湿水 通过双流体喷嘴5，以极细的水雾(40 60um)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，经过设在反应器上部的旋流板气、固分离器6，由 于旋流板的离心分离作用，固相(吸收剂及反应产物)被甩向器壁，又靠重力沿器壁向下滑 落，形成内回流。被分离出一部分吸收剂及反应产物的烟气，经过设在反应器顶部中心部位的烟气出口 8，进入本烟气脱硫工艺后部的袋式除尘器，进行气、固分离。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)，大部分循环回去， 进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，将会下落，进入下灰斗，定期排出。本发明的优点在于1) 直流流线型底部进气结构(包括灰斗及扩散段)，符合烟气流动的自然流线，可实现 烟气的稳定流动，并有利于再调节；流体阻力小。该结构优于Wulff的双侧进气结构，优于 Lurgi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) 双片圆弧式气流均布导流板，可有效实现烟气流场均布，阻力降很小；导流板下部(直板段)可根据烟气量变化调整角度，并可使积存在导流板上的粉尘滑落，掉入灰斗中排 出。3) 中心内置式吸收剂分配器，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，再重新均匀分配入反应器。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cr在iocrc以上反应，生成吸潮性较差、颗粒较细、不易凝结的碱式氯化钙(CaCl2*Ca (OH) 2 可大大减少粘壁、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 减弱对烟气加速器入口的冲击磨损；合理利用空间。吸收剂分配器3位于塔中心，吸收剂被均匀分配，烟气流速高、动能大，易于将其带走。 而Lurgi的单侧下进灰结构，Wulff和国内许多公司的单侧上进灰结构，循环灰进口均开在 器壁单侧，循环灰在整个塔截面分布不可能均匀。4) 六个"拉伐尔喷嘴"式烟气加速器可有效提高烟气流速，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Lurgi、 Wulff、 AE等国外技术的文丘里管低得多，并可有效强化烟气入口段气固接触、传 质、传热，提高脱硫反应效率。烟气加速器入口段可采用耐磨钢或耐磨涂料。5) 双流体喷嘴两级增湿活化水雾粒径很细(40 60um)，水雾处于烟气湍动能最大、 颗粒密度最大的区域，水分能完全蒸发；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；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 2(TC)，增湿效果好， 使S02与Ca(OH)2转化为可瞬间完成的离子型反应，有效提高脱硫效率。第二级喷嘴主要用于 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；系统运行更加稳定可靠；投资比 高压回流式喷嘴低30%以上；第一级喷嘴的水、压縮空气管布置于烟气加速器上板面下部，可避免发生因侧向悬臂伸入，喷嘴的水、气入口管路被烟气粉尘颗粒磨穿的情况。6)旋流板气、固分离器设在反应器筒体上部。脱硫灰通过该装置随烟气流动突然改变方向，使颗粒获得惯性离心力，被甩向器壁，又靠重力作用沿器壁向下滑落，形成内回流；脱硫灰在这种运动中相互碰撞，与器壁摩擦，加 速吸收剂的表面更新；有效提高吸收剂的循环倍率(可达100 150)，延长吸收剂在反应器 内的停留时间，提高吸收剂的利用率；可使反应器出口烟气粉尘含量显著降低(可降低50% 以上)，大大减轻袋式除尘器的负荷。可提高袋式除尘器的气布比，减少过滤面积，节省投资；该分离器结构简单，分离效率高，压力损失很小(低于150pa)。反应器筒体包括筒体下部扩散段。烟气出口 8为设在反应器顶部中心部位的矩形烟道， 有利于整个反应器流场分布均匀，有利于吸收剂内回流。
权利要求
1.一种均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术，其核心设备——反应器，包括进气口(1)、反应器筒体(7)、气固分离器(6)、中心出口烟道(8)和消石灰及循环灰入口通道(9)等。其特征在于反应器由下至上的结构依次为，直流流线型底部进气口(1)、作为进气机构一部分的导流板(2)、中心内置式吸收剂分配器(3)、烟气加速器(4)、增湿活化喷嘴(5)、旋流板气固分离器(6)以及反应器筒体(7)上部的中心出口烟道(8)，与中心内置式吸收剂分配器(3)相连接的消石灰及循环灰入口通道(9)。
2. 根据权利要求l所述的内回流循环流化床烟气脱硫技术的核心设备——反应器，其特 征在于所述的进气口 (1)采用直流流线型变截面结构。
3. 根据权利要求l所述的内回流循环流化床烟气脱硫技术的核心设备——反应器，其特 征在于所述的作为进气机构一部分的导流板(2)为双片圆弧式均布导流板，且下部设有可 调角度的直板段。
4. 根据权利要求l所述的内回流循环流化床烟气脱硫技术的核心设备——反应器，其特 征在于所述的烟气加速器(4)为仿"拉伐尔喷嘴"式烟气加速器。
5. 根据权利要求l所述的内回流循环流化床烟气脱硫技术的核心设备——反应器，其特 征在于所述的中心内置式吸收剂分配器(3)，设有6个出灰口，该6个出灰口定向对准6 个烟气加速器(4)的入口端。
6. 根据权利要求1所述的内回流循环流化床烟气脱硫技术的核心设备——反应器，其特 征在于所述的增湿活化喷嘴共2个，设在反应器中心不同高度，为双流体喷嘴。
7. 根据权利要求1所述的内回流循环流化床烟气脱硫技术的核心设备——反应器，其特征在于所述的气固分离器设在反应器筒体上部，为反向旋流板结构。
全文摘要
本发明涉及一种均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术。其核心设备——反应器的结构，由下至上依次为直流流线型底部进气口、导流板、中心内置式吸收剂分配器、烟气加速器、增湿活化喷嘴、旋流板气固分离器以及反应器筒体上部的中心出口烟道。反应器进口烟道内设有双片圆弧式烟气均布导流板，反应器内设有中心内置式吸收剂分配器、仿“拉伐尔喷嘴”式烟气加速器、两级双流体增湿活化喷嘴、旋流板气固分离器。本发明配置合理，使反应器的烟气获得理想稳定的均匀流场和温度场；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；同时明显降低了出口烟道的含尘量，大大减轻了后部袋式除尘器负荷，解决了半干法循环流化床烟气脱硫技术中的技术难题。
文档编号B01D53/83GK101402019SQ20081022556
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者纲 徐, 赵昕哲 申请人:北京博朗环境工程技术股份有限公司