专利名称：W型布置的多流体碱雾发生器烟气脱硫装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种烟气脱硫技术领域的装置，具体是一种w型布置的多流体碱
雾发生器烟气脱硫装置。
背景技术：
煤粉锅炉、垃圾焚烧锅炉或其它燃烧设备所排烟气中的二氧化硫脱除的半干法烟 气脱硫装置主要有喷雾干燥法烟气脱硫、炉内喷钙及尾部增湿活化烟气脱硫和循环流化床 烟气脱硫等，多采用钙基脱硫剂(石灰石、石灰、氢氧化钙等)进行烟气脱硫。
喷雾干燥法烟气脱硫装置主要由石灰浆液制备系统、喷雾干燥吸收塔、喷雾干燥 脱硫监控系统和除尘系统组成，具有系统较简单、投资较低、脱硫产物呈干态、无废水排放 等优点，但存在严重的技术不足之处，主要是(1)石灰在水中的溶解度低，须制成石灰乳浊 浆液，石灰浆液制备系统较复杂且庞大。(2)对雾化喷嘴质量要求较高，往往因石灰浆液的 浓度、粒度不均等引起雾化不良，而且会导致喷嘴的堵塞与磨损。(3)石灰浆液雾化困难，雾 化液滴粒径大，脱硫反应速率低，导致喷雾干燥吸收塔体积庞大(烟气停留时间一般在10 秒以上)，影响了脱硫设备投资成本的进一步降低和在现役电厂脱硫改造中的应用。
炉内喷钙及尾部增湿活化烟气脱硫是另一类常见的半干法烟气脱硫装置，采用锅 炉上部炉膛内喷射石灰石脱硫并在尾部增设活化反应器喷水增湿未反应完全的氧化钙脱 硫，因脱硫剂与活化喷水分别喷入脱硫烟道或活化反应器而解决了制浆与喷浆的问题，但 是也存在一些较难克服的问题(l)在煤粉炉条件下，烟气中飞灰与加入的新鲜脱硫剂的 质量比一般在io倍以上。在活化反应器内采用喷水增湿脱硫剂时存在大量飞灰与脱硫剂 "抢水"的问题，即大量雾化水滴被飞灰获得，脱硫剂实际水钙摩尔比很低，脱硫剂反应活性 不高；(2)全部烟气通过活化反应器，脱硫剂颗粒和水雾被烟气大大稀释，其碰撞活化效率 很低，仅为25%左右。 循环流化床烟气脱硫装置(CFB-FGD)采用循环流化床反应器通过脱硫剂颗粒的 多次再循环利用，并在反应器内喷射石灰浆液或者喷水增湿脱硫剂，延长了脱硫剂颗粒的 停留反应时间，具有与湿法脱硫接近的脱硫效率，是一种目前较被看好的半干法烟气脱硫 装置。但其明显不足是(l)物料循环倍率高，得到增湿的仍然是循环物料中的大量飞灰 而不是新鲜的或未完全反应的脱硫吸收剂；脱硫系统阻力大，一般在1500 2500Pa之间， 在用CFB-FGD改造已有机组烟气脱硫时需要更换引风机，同时也会使脱硫系统的电耗增 加，经济性变差；(2)循环流化床反应塔出口即后续除尘器进口烟气中固体物料浓度高达 600 800g/m3，远高于通常煤粉锅炉、垃圾焚烧炉等燃烧设备除尘器进口的烟尘浓度，极大 地增加了后续除尘器的负荷。 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号为CN1194794C记载了一种多流体 碱雾发生器烟气脱硫，该技术通过设置多流体碱雾发生器，在多流体碱雾发生器中通过双 流体喷嘴雾化的水滴与脱硫剂颗粒在较高的浓度下碰撞活化，完成湿式脱硫剂碱雾的在线 制备，使其能够有效克服或避免常规半干法烟气脱硫方法复杂的石灰浆液制备系统以及喷
3射浆液引起的雾化喷嘴堵塞与磨损等问题，而且大幅度提高脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞 活化效率、脱硫剂活性以及脱硫效率，大大减小了脱硫塔的体积和系统阻力。但该技术中多 流体碱雾发生器通常单侧地布置在脱硫塔进口烟道的弯头处，若设计不当容易导致湿式脱 硫碱雾在反应塔截面分布不均匀以及可能发生湿式脱硫碱雾在脱硫塔壁面的粘贴问题，将 影响到脱硫效率的提高和系统的安全可靠运行。
发明内容
本发明针对现有技术的不足与缺陷，提供一种W型布置的多流体碱雾发生器烟气 脱硫装置，既具有多流体碱雾发生器烟气脱硫的系统简易、结构紧凑、阻力低的优点，又实 现了在线制成的湿式脱硫碱雾与脱硫反应塔内烟气的充分接触和均匀混合，彻底解决了湿 式脱硫碱雾在脱硫反应塔壁面可能的粘结，提高了系统脱硫效率和系统运行的安全可靠 性。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括脱硫反应塔、反应塔进口烟气流 量调节装置、多流体碱雾发生器、雾化喷嘴和脱硫剂储存及输送系统，其中多流体碱雾发 生器以W型布置于脱硫反应塔下部，雾化喷嘴设置于多流体碱雾发生器的中心，多流体碱 雾发生器与脱硫剂储存及输送系统相连接，反应塔进口烟气流量调节装置设置于脱硫反应 塔入口处。 所述的脱硫反应塔包括下部拱形结构和与之相连的上部主反应段，其中下部 拱形结构由对称设有两个突出部的前后拱顶组成，其拱顶面与水平面的夹角为10 45° ， 下部拱形结构的深度和宽度分别为对应的上部主反应段深度和宽度的1. 2 3. 0倍。
所述的脱硫反应塔上部主反应段为圆柱形、矩形或方形结构，使得烟气在主反应 段内具有1 5秒的烟气停留时间，脱硫反应塔下部形成的湿式脱硫碱雾与烟气中二氧化 硫在主反应段完成快速脱硫反应。 所述的反应塔进口烟气流量调节装置由布置在脱硫反应塔进口两路烟道以及相 应的烟气挡板组成。通过调节烟气挡板开度将待脱硫烟气分为两路， 一路经脱硫剂储存及 输送系统携带脱硫剂颗粒进入脱硫反应塔下部W型布置的多流体碱雾发生器，另一路直接 进入脱硫反应塔底部。前者为待脱硫烟气体积流量的10 40%，后者为待脱硫烟气流量的 60 90%。 所述的W型布置的多流体碱雾发生器由单组或多组多流体碱雾发生器组成，每组 多流体碱雾发生器由2个多流体碱雾发生器组成，分别呈W型对称布置并与脱硫反应塔中 心轴线成0 80°的交角连接至脱硫反应塔下部拱形结构的拱顶上且与脱硫反应塔相连 通。各个多流体碱雾发生器内在线形成的湿式脱硫碱雾射流向下喷入脱硫反应塔并与从脱 硫反应塔底部进入的主烟气流充分接触与均匀混合，然后在向上运动的主烟气流的推动下 多股湿式脱硫碱雾射流折转向上流动，并在脱硫反应塔下部形成W型的多相碱雾射流混合 流场结构。 所述的单个多流体碱雾发生器为圆柱形、矩形或方形结构，其上设有气流分布器， 该气流分布器位于多流体碱雾发生器的顶部，雾化喷嘴设置于多流体碱雾发生器的中心。 部分待脱硫烟气携带脱硫剂经过气流分布器进入多流体碱雾发生器，与布置在碱雾发生器 中心的雾化喷嘴雾化平均粒径为50 150 P m细小的水滴在较高的颗粒浓度下与雾化水滴高效碰撞增湿活化，完成高活性的湿式脱硫碱雾的在线制备。 所述的多流体碱雾发生器与脱硫剂储存及输送系统的连接方式为将进入多流体 碱雾发生器的烟气分为两股，一股烟气经脱硫剂储存及输送系统携带脱硫剂颗粒进入置于 多流体碱雾发生器顶部的气流分布器的内环通道，该内环通道的脱硫剂颗粒流靠近喷嘴雾 化射流，有利于脱硫剂颗粒的碰撞增湿。另一股烟气流直接进入气流分布器的外环通道，能 够有效抑制湿式脱硫碱雾在多流体碱雾发生器内的返还和粘结。 与现有技术相比，本发明采用多个多流体碱雾发生器呈W型布置在脱硫反应塔下 部拱形结构上，形成的W型多相碱雾射流混合流场结构极大地提高了湿式多流体脱硫碱雾 与反应塔内烟气的接触效率与均匀混合，延长了湿式脱硫碱雾在脱硫反应塔内的停留与反 应时间；彻底解决了湿式脱硫碱雾与反应塔壁面的可能接触而造成湿式脱硫碱雾在反应塔 壁面的粘结，提高了系统的脱硫效率和运行的安全可靠性；采用多流体碱雾发生器在线制 备高活性湿式脱硫剂碱雾，避免了喷雾干燥法烟气脱硫需要复杂的石灰浆液制备系统以及 喷射浆液造成的雾化喷嘴的堵塞与磨损，同时大大提高了脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞活 化效率和脱硫效率。
图1为本发明烟气脱硫装置结构示意图。
图2为W型布置的多流体碱雾发生器与脱硫反应塔连接的示意图； 其中图2a为W型布置的多流体碱雾发生器与脱硫反应塔连接主视示意图，图2b
为单组圆柱形W型布置的多流体碱雾发生器与方形上部主反应段连接的俯视示意图，图2c
为单组圆柱形W型布置的多流体碱雾发生器与圆柱形上部主反应段连接的俯视示意图，图
2d为多组W型布置的多流体碱雾发生器与矩形上部主反应段连接的俯视示意图。 图3为单个多流体碱雾发生器结构以及与脱硫剂储存及输送系统的连接示意图； 其中图3a为多流体碱雾发生器结构主视图，图3b为圆柱形多流体碱雾发生器结
构俯视图，图3c为方形多流体碱雾发生器结构俯视图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 如图1、图2和图3所示，本实施例包括反应塔进口烟气流量调节装置1、脱硫反 应塔2、多流体碱雾发生器3、雾化喷嘴4和脱硫剂储存及输送系统5，其中多流体碱雾发 生器3以W型布置于脱硫反应塔2下部拱形结构6的拱顶上，雾化喷嘴4设置于多流体碱 雾发生器3的中心，多流体碱雾发生器3与脱硫剂储存及输送系统5相连接，反应塔进口烟 气流量调节装置1设置于脱硫反应塔2入口处。
所述的脱硫反应塔2包括下部拱形结构6和与之相连的上部主反应段7，其中 下部拱形结构6由对称设有两个突出部的前后拱顶组成，其拱顶面与水平面的夹角为10 45° ，下部拱形结构6的深度和宽度分别为对应的上部主反应段7深度和宽度的2. 0倍。
所述的脱硫反应塔2上部主反应段7为圆柱形、矩形或方形结构，且具有1 5秒的烟气停留时间，脱硫反应塔下部形成的湿式脱硫碱雾与烟气中的二氧化硫在此主反应段 完成快速脱硫反应。 所述的反应塔进口烟气流量调节装置1由布置在脱硫反应塔进口两路烟道以及 相应的烟气挡板组成。通过调节反应塔进口烟气流量调节装置1的烟气挡板开度将待脱硫 烟气分为两路，一路经脱硫剂储存及输送系统携带脱硫吸收剂颗粒进入脱硫反应塔下部的 W型多流体碱雾发生器3，另一路直接进入脱硫反应塔2底部。前者为待脱硫烟气体积流量 的20%，后者为待脱硫烟气流量的80%。 所述的W型布置的多流体碱雾发生器3由单组或多组多流体碱雾发生器组成，每 组多流体碱雾发生器由2个多流体碱雾发生器组成，分别呈W型对称布置并以45°的交角 连接至脱硫反应塔2下部拱形结构6的拱顶上并与脱硫反应塔2相连通。各个多流体碱雾 发生器3在线形成的湿式脱硫碱雾射流进入脱硫反应塔2下部并与从脱硫反应塔2底部进 入的主烟气流充分接触与均匀混合，然后在向上运动的主烟气流的推动下多股湿式脱硫碱 雾射流折转向上流动，在脱硫反应塔下部形成W型的多相碱雾射流混合流场结构，湿式脱 硫碱雾均匀分布于脱硫反应塔的中心截面。图2分别示例单组圆柱形W型布置的多流体碱 雾发生器与方形上部主反应段连接、单组圆柱形W型布置的多流体碱雾发生器与圆柱形上 部主反应段连接的俯视图以及多组W型布置的多流体碱雾发生器与矩形部主反应段连接 的俯视示意图。 所述的单个多流体碱雾发生器3为圆柱形、矩形或方形结构，其上设有气流分布 器8，该气流分布器8位于多流体碱雾发生器3的顶部，雾化喷嘴4设置于多流体碱雾发生 器3的中心。部分待脱硫烟气携带脱硫剂经过气流分布器8进入多流体碱雾发生器3，与布 置在碱雾发生器3中心的雾化喷嘴4雾化细小的水滴在较高的颗粒浓度下与雾化水滴高效 碰撞增湿活化，完成高活性的湿式脱硫碱雾的在线制备。通常采用双流体喷嘴雾化喷射的 水滴粒径大小通过调节与控制雾化水的压力和压縮空气的压力来实现，通常其平均粒径控 制在50 150iim。 多流体碱雾发生器3与脱硫剂储存及输送系统5的连接方式为将进入多流体碱 雾发生器的烟气分为两股，一股烟气经脱硫剂储存及输送系统5携带脱硫剂颗粒进入置于 多流体碱雾发生器3顶部的气流分布器8的内环通道801 ，该内环通道的脱硫剂颗粒流靠近 喷嘴雾化射流，有利于脱硫剂颗粒的碰撞增湿。另一股烟气流直接进入气流分布器8的外 环通道802，能够有效抑制湿式脱硫碱雾在多流体碱雾发生器3内的返还和粘结。采用该多 流体碱雾发生器结构，脱硫剂颗粒与雾化水滴的碰撞活化效率超过80 % ，远高于烟道增湿 活化25%左右的碰撞活化效率。
权利要求
一种W型布置的多流体碱雾发生器烟气脱硫装置，包括脱硫反应塔、雾化喷嘴和脱硫剂储存及输送系统，其特征在于，还包括反应塔进口烟气流量调节装置、多流体碱雾发生器，其中多流体碱雾发生器以W型布置于脱硫反应塔下部，雾化喷嘴设置于多流体碱雾发生器的中心，多流体碱雾发生器与脱硫剂储存及输送系统相连接，反应塔进口烟气流量调节装置设置于脱硫反应塔入口处；所述的单个多流体碱雾发生器为圆柱形、矩形或方形结构，其上设有气流分布器，该气流分布器位于多流体碱雾发生器的顶部，雾化喷嘴设置于多流体碱雾发生器的中心，部分待脱硫烟气携带脱硫剂经过气流分布器进入多流体碱雾发生器，与布置在碱雾发生器中心的雾化喷嘴雾化平均粒径为50～150μm细小的水滴在较高的颗粒浓度下与雾化水滴高效碰撞增湿活化，完成高活性的湿式脱硫碱雾的在线制备；所述的多流体碱雾发生器与脱硫剂储存及输送系统的连接方式为将进入多流体碱雾发生器的烟气分为两股，一股烟气经脱硫剂储存及输送系统携带脱硫剂颗粒进入置于多流体碱雾发生器顶部的气流分布器的内环通道，该内环通道的脱硫剂颗粒流靠近喷嘴雾化射流，有利于脱硫剂颗粒的碰撞增湿，另一股烟气流直接进入气流分布器的外环通道，能够有效抑制湿式脱硫碱雾在多流体碱雾发生器内的返还和粘结。
2. 根据权利要求1所述的W型布置的多流体碱雾发生器烟气脱硫装置，其特征是，所述的脱硫反应塔包括下部拱形结构和与之相连的上部主反应段，其中下部拱形结构由对称设有两个突出部的前后拱顶组成，其拱顶面与水平面的夹角为10 45° ，下部拱形结构的深度和宽度分别为对应的上部主反应段的深度和宽度的1. 2 3. 0倍；上部主反应段为圆柱形、矩形或方形结构，且具有1 5秒的烟气停留时间。
3. 根据权利要求1所述的W型布置的多流体碱雾发生器烟气脱硫装置，其特征是，所述的W型布置的多流体碱雾发生器由单组或多组多流体碱雾发生器组成，每组多流体碱雾发生器由2个多流体碱雾发生器组成，分别呈W型对称布置并与脱硫反应塔中心轴线成0 80°的交角连接至脱硫反应塔下部拱形结构的拱顶上并与脱硫反应塔相连通，各个多流体碱雾发生器内在线形成的多股湿式脱硫碱雾射流向下流动并在从脱硫反应塔底部进入的主烟气流的推动下折转向上流动，在脱硫反应塔下部形成W型的多相碱雾射流混合流场结构。
4. 根据权利要求1所述的W型布置的多流体碱雾发生器烟气脱硫装置，其特征是，所述的反应塔进口烟气流量调节装置由布置在脱硫反应塔进口两路烟道及其烟气挡板组成，通过调节烟气挡板开度将待脱硫烟气分为两路，一路经脱硫剂储存及输送系统携带脱硫吸收剂颗粒进入脱硫反应塔下部的W型多流体碱雾发生器，另一路直接进入脱硫反应塔底部，前者为待脱硫烟气体积流量的10 40%，后者为待脱硫烟气流量的60 90%。
全文摘要
一种烟气脱硫技术领域的W型布置的多流体碱雾发生器烟气脱硫装置，包括脱硫反应塔、反应塔进口烟气流量调节装置、多流体碱雾发生器、雾化喷嘴和脱硫剂储存及输送系统，其中多流体碱雾发生器以W型布置于脱硫反应塔下部拱形结构的拱顶上，雾化喷嘴设置于多流体碱雾发生器的中心，多流体碱雾发生器与脱硫剂储存及输送系统相连接。本发明实现了W型布置的多流体碱雾发生器内多股湿式脱硫碱雾的高效在线制备以及与脱硫反应塔内烟气充分接触与均匀混合，彻底解决了在线制备的湿式多流体脱硫碱雾在反应塔壁面可能的粘结问题，提高了系统脱硫效率和运行的安全可靠性。
文档编号B01D53/50GK101721902SQ201010301139
公开日2010年6月9日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者周月桂, 章明川 申请人:上海交通大学