BR112017003845B1

BR112017003845B1 - Sistema integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos e método de dessulfurização e depoeiramento para o mesmo

Info

Publication number: BR112017003845B1
Application number: BR112017003845-5A
Authority: BR
Inventors: Kaiyuan Zhang
Original assignee: Beijing SPC Environment Protection Tech Co., Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2022-09-06
Also published as: BR112017003845A2; KR20160143801A; JP6461319B2; EP3202483A4; PH12017500206A1; CN106457140B; EP3202483B1; US9915423B2; US20170198908A1; CA2960532C; CL2017000735A1; AP2017009798A0; AU2015327602A1; AU2015327602B2; MY187496A; WO2016050030A1; KR101932091B1; CA2960532A1; CN106457140A; EP3202483A1

Abstract

Sistema integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos e um método de dessulfurização e despoeiramento para o mesmo. O sistema inclui uma camada de aspersão (3), um tanque de suspensão (5) e uma bomba de circulação, e compreende, ainda, um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (4) e um dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos (2), em que o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (4) é montado acima do tanque de suspensão (5) e abaixo da camada de aspersão (3), o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos (2) é disposto no topo de um corpo de coluna (1) e o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (4) inclui uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (41) e vigas de suporte (42) para fixação que estão localizadas abaixo das mesmas, sendo que cada unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (41) inclui um cilindro de fluxo rotacional (44), um rotor de fluxo rotacional (43) e um dispositivo de orientação de fluxo (45), sendo que o rotor de fluxo rotacional (43) inclui um corpo de cilindro interno (...).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente revelação refere-se a um sistema integrado e um método para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos e refere-se, especialmente, a um sistema e um método integrados para dessulfurização, despoeiramento e eliminação de névoa de gás de combustão que contém dióxido de enxofre e poeira em pó.

ANTECEDENTES

[002] No momento, uma coluna de ciclone no campo de dessulfurização de gás de combustão de caldeira tem os problemas a seguir. A eficiência de dessulfurização é relativamente baixa (cerca de 80%) devido a um tempo de contato de gás-líquido curto em placas de coluna; CaCO3 não é adequado para uso como um agente de fixação de enxofre; a estrutura da coluna de ciclone é complexa e é propensa à formação de sujeira; e a eficiência de dessulfurização é diminuída com o aumento do diâmetro de coluna. Com a coluna de ciclone, deixa-se entrar o ar tangencialmente e uma área de baixa eficiência tende a se formar no centro. Consequentemente, uma tecnologia de dessulfurização de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno é desenvolvida na indústria, a qual é uma tecnologia em atualização com base em uma tecnologia de emulsificação pneumática. A tecnologia de emulsificação pneumática é adequada para dessulfurização de gás de combustão de pequenas caldeiras com efeitos de amplificação significativos em experimentos de amplificação, não obstante certas restrições também. Ademais, a maior parte das tecnologias de dessulfurização de gás de combustão atuais adotam uma tecnologia de coluna vazia, isto é, gás de combustão, após entrar em uma coluna de absorção, reage diretamente com a suspensão aspergida de cima sem atravessar o dispositivo. Desse modo, o gás de combustão e a suspensão estão em um circuito curto, um pouco do gás de combustão deixa a coluna de absorção antes da reação e o gás de combustão tem uma duração de residência curta, o que resulta, assim, em baixa eficiência de dessulfurização.

[003] A purificação de processo úmido de gás de combustão depende principalmente de dessulfurização. Entretanto, para aprimorar o impacto de gás de combustão limpo no ambiente, exigências sobre poeira (incluindo gesso) e gotículas no mesmo também se tornaram cada vez mais rígidas. Portanto, uma pesquisa sobre tecnologia de dessulfurização, despoeiramento e eliminação de névoa é necessária.

[004] No momento, a dessulfurização de processo úmido geralmente adota uma tecnologia de aspersão de coluna vazia. A fim de alcançar uma eficiência de dessulfurização alta, uma razão de líquido para gás alta e aspersão de múltiplas camadas são necessárias e em alguns projetos de aprimoramento e transformação de eficiência, é necessário que duas colunas conectadas em série atendam às exigências. Além disso, devido ao tamanho e às estruturas especiais da coluna de absorção, o fluxo inclinado do gás de combustão que entra em uma coluna de absorção é um problema inevitável.

[005] Há uma variedade de esquemas de processamento para despoeiramento e eliminação de névoa de gás de combustão, porém, poucos podem alcançar tanto despoeiramento quanto eliminação de névoa, especialmente despoeiramento e eliminação de névoa profundos eficientes, em gás de combustão úmido saturado que contém muitas gotas de névoa.

[006] No momento, mais de 95% do gás de combustão de caldeiras grandes alimentadas com carvão na China é purificado com o uso de um processo de dessulfurização de processo úmido. Há suspensão de gesso e poeira em gás de combustão limpo saturado de baixa temperatura emitido e, basicamente, nenhuma caldeira é equipada com GGH (Aquecedor de Gás de Combustão), o que resulta em um fenômeno de “chuva ácida” grave e uma quantidade grande de poluição e emissão de poeira. A causa principal deste problema é que eliminadores de névoa podem apenas remover gotículas grandes com um diâmetro da partícula de 15 μm ou mais, de modo que uma quantidade grande de gotículas de suspensão finas combinadas em gás de combustão resulta em emissão alta de poeira em gás de combustão limpo.

[007] Para o processo de despoeiramento e eliminação de névoa existente de purificação de gás de combustão com um processo úmido, um esquema de processo de “eliminador de névoa + precipitador eletrostático do tipo úmido" pode ser usado ou, alternativamente, um esquema de processo de "GGH + eliminador de poeira de bolsa" pode ser usado, de modo que reduza eficazmente a poluição e emissões de poeira. Entretanto, ambos os esquemas de processo têm certos defeitos.

[008] Quando o esquema de processo de "GGH + eliminador de poeira de bolsa" é empregado, o GGH e o eliminador de poeira de bolsa têm custos de construção altos. O que é mais importante é que há uma certa taxa de vazamento de gás com o GGH que causa um grande impacto no efeito de dessulfurização do sistema de dessulfurização. O padrão de emissão de poluentes de ar da China tem exigências rígidas de concentração de emissão de SO2 (50 mg/Nm3 ou menos). A concentração de SO2 da maioria dos gases de combustão queimados com carvão é de 2.000 mg/Nm3, de modo que a eficiência do sistema de dessulfurização precisa ser aumentada de 97,5% para 98% com base em uma taxa de vazamento de gás de 0,5% de GGH e a concentração de SO2 de gás de combustão limpo na saída da coluna de absorção precisa ser reduzida de 50 mg/Nm3 para 40 mg/Nm3 para atender às exigências de emissão. Se uma taxa de vazamento de gás maior de GGH durante a operação for levada em consideração, então, a eficiência de dessulfurização da coluna de absorção precisa ser aprimorada. Portanto, o processo tem uso prático na China.

[009] Quando o esquema de processo de "eliminador de névoa + precipitador eletrostático do tipo úmido” é empregado, é possível garantir uma eficiência de despoeiramento e eliminação de névoa alta do gás de combustão limpo na saída da coluna de absorção, em que o teor de pó do gás de combustão limpo na saída é menor do que 5mg/Nm3. No momento, esse processo é apenas usado em algumas colunas de absorção de dessulfurização recém-construídas, principalmente devido ao fato de que o peso e o tamanho de um precipitador eletrostático do tipo úmido são massivos, uma coluna de absorção recém-construída deve ser projetada de acordo com esse esquema de processo para que o esquema seja implantado. Além disso, uma vez que, nesse esquema de processo, gotas de névoa e partículas de poeira são capturadas com o uso de um campo elétrico de alta tensão, assim, um número grande de dispositivos elétricos de alta tensão é usado. Os fios de eletrodo são produzidos a partir de materiais de liga dispendiosos, o que torna a construção de tais dispositivos elétricos de alta tensão dispendiosa e seu consumo de potência alto em operação, o que também é uma das razões que limitam a aplicação do mesmo. As razões principais da dificuldade de implantar o novo esquema de processo modificando-se e atualizando-se colunas de dessulfurização existentes incluem, primeiro, que o projeto estrutural da coluna de absorção original não pode atender às exigências de carga de um precipitador eletrostático; segundo, que a demanda na área local para disposição adjacente de um eliminador de névoa e um precipitador eletrostático do tipo úmido também tem possibilidades limitadas de seu emprego externo, com a adição de desafios operacionais maiores em disposição adjacente, o que resulta em um aumento adicional do custo operacional desse esquema de processo. Devido ao fato de que um número grande de dispositivos elétricos de alta tensão é usado nesse esquema de processo, a operação e manutenção são complicadas e dispendiosas e as exigências técnicas para sua operação são altas.

SUMÁRIO

[010] Para solucionar os problemas acima, modalidades da presente revelação fornecem um sistema integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos e, portanto, um método de dessulfurização e despoeiramento, e visa otimizar a tecnologia de dessulfurização existente, melhorando-se o efeito de dessulfurização, evitando os defeitos da tecnologia de despoeiramento e eliminação de névoa existente. O sistema é simples em estrutura, confiável para operar, tem efeitos de aprimoramento significativos, é estável de operar e tem consumo de energia e custo baixos. Dessulfurização, despoeiramento e eliminação de névoa profundos de gás de combustão, assim como emissão ultralimpa podem ser alcançados. Soluções técnicas específicas são as seguintes:

[011] Sistema integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada de aspersão montada em um corpo de coluna, um tanque de suspensão disposto abaixo do corpo de coluna e uma bomba de circulação montada no tanque de suspensão, em que compreende, ainda, um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno que é montado acima do tanque de suspensão e abaixo da camada de aspersão, e um dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos disposto no topo do corpo de coluna, em que,

[012] o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno compreende uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno e vigas de suporte para fixação localizadas abaixo das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno, sendo que as unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno adjacentes são conectadas com uma placa de fechamento, sendo que cada uma das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno compreende um cilindro de fluxo rotacional que é dotado de um rotor de fluxo rotacional no topo do qual um dispositivo de orientação de fluxo é disposto, sendo que o dito rotor de fluxo rotacional compreende um corpo de cilindro interno e lâminas de fluxo rotacional, em que um diâmetro interno do dispositivo de orientação de fluxo em uma posição em que o gás de combustão flui para fora é menor do que aquele em uma posição em que o gás de combustão flui para dentro; e

[013] o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos compreende uma pluralidade de unidades de despoeiramento e eliminação de névoa, sendo que cada uma compreende um cilindro de orientação de fluxo e um número de n rotores de fluxo turbulento fornecidos dentro do cilindro de orientação de fluxo, em que n>1, sendo que os rotores de fluxo turbulento são dispostos em cima e embaixo perpendicularmente à parede do cilindro de orientação de fluxo.

[014] Adicionalmente, os cilindros de orientação de fluxo são cilindros circulares posicionados verticalmente.

[015] Adicionalmente, o número, os diâmetros e as alturas dos cilindros de orientação de fluxo são determinados de acordo com os parâmetros seguintes: quando o teor de poeira de saída é menor ou igual a 5 mg/Nm3, uma taxa de fluxo média de gás de combustão que flui através de um corte transversal do cilindro de orientação de fluxo é de 5 a 6 m/s e sua duração de residência é de 0,2 a 0,3 s.

[016] Adicionalmente, o rotor de fluxo turbulento compreende um número de lâminas que são dispostas de modo nivelado na área anular da parede externa de um cilindro central e da parede interna do cilindro de orientação de fluxo.

[017] Adicionalmente, há um ângulo de 20 graus a 55 graus entre a lâmina do rotor de fluxo turbulento e o cilindro central e uma taxa de blindagem entre lâminas adjacentes é de -10% a 45%.

[018] Adicionalmente, após o gás ser orientado pela lâmina com um ângulo de inclinação da lâmina, uma velocidade real do gás em movimento giratório é maior ou igual a 8 m/s.

[019] Adicionalmente, o cilindro central é um cilindro circular com sua extremidade de topo fechada e sua área em corte transversal é de 15% a 50% daquela do cilindro de orientação de fluxo.

[020] Adicionalmente, um anel defletor de água é fornecido na parede interna do cilindro de orientação de fluxo do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe, para formar um filme líquido que contém uma quantidade estável de líquido.

[021] Adicionalmente, a espessura e a altura do anel defletor de água são determinadas para uma retenção de líquido máxima.

[022] Adicionalmente, orifícios de escape são fornecidos no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, para controlar a superfície de parede interna do dispositivo para que forme um filme líquido que tem uma espessura uniforme e gire a uma velocidade alta; os orifícios de escape são aberturas que têm a mesma direção rotacional que aquela das lâminas e são tangentes à superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo.

[023] Adicionalmente, o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos tem conjuntos de descarga alocados em cada unidade de despoeiramento e eliminação de névoa, em que cada conjunto de descarga é disposto no eixo geométrico central do cilindro de orientação de fluxo da unidade de despoeiramento e eliminação de névoa e compreende um bocal de descarga perpendicular para a parede interna do cilindro de orientação de fluxo.

[024] Método integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos, que compreende as etapas

seguintes: ETAPA 1: OXIDAÇÃO DE SUSPENSÃO E CRISTALIZAÇÃO DE GESSO

[025] O ar oxidado é insuflado no tanque de suspensão e totalmente misturado com calcário - suspensão de gesso sob a ação de um agitador, de modo que sulfeto de cálcio na suspensão seja oxidado em sulfato de cálcio e, então, o sulfato de cálcio é cristalizado em partículas de gesso;

ETAPA 2: ASPERSÃO E CIRCULAÇÃO DE SUSPENSÃO

[026] De acordo com um estado de gás de combustão inicial e exigências sobre gás de combustão limpo, a suspensão na etapa 1 é bombeada no interior do aspersor de múltiplas camadas com o uso de uma bomba de circulação para aspersão;

ETAPA 3: CONTATO DE ACOPLAMENTO DE FLUXO ROTACIONAL E FLUXO DE DRENO DE GÁS E LÍQUIDO E REAÇÃO DE GÁS E LÍQUIDO

[027] Lâminas de fluxo rotacional no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno mudam a direção do gás de combustão da base até o topo na coluna, para girar para cima em uma velocidade maior; a suspensão é aspergida na camada de aspersão e após a suspensão que flui do topo para a base fazer contato com o gás de combustão, uma porção de gás de combustão converge para o centro e o gás de combustão que continua seu fluxo rotacional para cima devido às restrições de um diâmetro interno estreito do dispositivo de orientação de fluxo converge com a suspensão, a suspenção descendo em direção ao centro para dessulfurização rápida e lavagem de suspensão para remover uma porção de poeira;

ETAPA 4: DESPOEIRAMENTO E ELIMINAÇÃO DE NÉVOA PRELIMINAR

[028] O gás de combustão que flui para cima a uma velocidade alta entre no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, os rotores de fluxo turbulento na parte inferior do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa permitem que uma grande quantidade de gotículas de névoa e partículas de líquido no gás de combustão e partículas de poeira colidam uma com a outra e aglomerem em partículas maiores e, então, as partículas maiores precipitam;

ETAPA 5: DESPOEIRAMENTO E ELIMINAÇÃO DE NÉVOA ADICIONAL

[029] Após o filme líquido fazer contato integral com as gotículas de névoa, partículas líquidas e partículas de poeira sólida no gás de combustão que se movem para cima a uma velocidade alta no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, o líquido é capturado para alcançar uma separação; e

ETAPA 6: DESPOEIRAMENTO E ELIMINAÇÃO DE NÉVOA PROFUNDO

[030] As gotículas de névoa e partículas de líquido e partículas de poeira sólida no gás de combustão que continuam se movendo para cima a uma velocidade alta giram em uma velocidade alta com o gás de combustão para alcançar separação centrífuga, devido à sua diferença em densidade do gás de combustão e são, então, jogadas na superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos e inaladas após fazerem contato com o filme líquido aderido à superfície de parede do dispositivo.

[031] A presente revelação tem os seguintes efeitos vantajosos.

[032] 1. O sistema tem um efeito de dessulfurização satisfatório, a eficiência pode alcançar 99% ou mais, o teor de saída de dióxido de enxofre pode ser de 30 mg/Nm3 ou menos, a resistência operacional é aumentada levemente, porém, a configuração da camada de aspersão e da bomba de circulação de suspensão pode ser reduzida e o consumo de energia geral não é aumentado;

[033] 2. O sistema tem efeito de despoeiramento e eliminação de névoa satisfatórios, o teor de poeira de saída pode ser de 5mg/Nm3 ou menos e o teor de gotículas pode ser de 25mg/Nm3 ou menos;

[034] 3. O sistema não tem risco de ser bloqueado devido à formação de incrustação, precisa de uma pequena quantidade de água de descarga e tem baixa frequência de descarga;

[035] 4. O sistema é confiável de operar, fácil de instalar, simples em manutenção, satisfatório em efeito, de baixo em custo e tem razão de custo/desempenho alta;

[036] 5. Devido ao papel de distribuição de gás de combustão uniforme e resfriamento rápido do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno de gás-líquido, o efeito de dessulfurização é melhorado, ao mesmo tempo, a formação de névoa de água e arrastamento de poeira no gás de combustão pode ser reduzido e a carga de eliminação de névoa e despoeiramento subsequente é aliviada;

[037] 6. O dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos tem um efeito satisfatório, uma resistência operacional baixa e pode substituir o processo convencional de "eliminador de névoa+precipitador eletrostático do tipo úmido”, fornecendo uma nova escolha de unidade de processo confiável e de baixo custo para despoeiramento e eliminação de névoa de gás de combustão saturado; e

[038] 7. Sobre o projeto de transformação, o eliminador de névoa comum inicial pode ser removido e o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos pode ser montado diretamente, o que aumenta a resistência de cerca de 100 a 150 Pa, porém, não resulta em outro consumo em operação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[039] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[040] A Figura 2 é um diagrama estrutural esquemático de um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[041] A Figura 3 é um diagrama estrutural esquemático de uma unidade de despoeiramento e eliminação de névoa de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[042] A Figura 4 é um diagrama estrutural esquemático de um rotor de fluxo rotacional e um cilindro de fluxo rotacional de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[043] As Figuras 5a a 5c são vistas em corte transversal de um dispositivo de orientação de fluxo de acordo com uma modalidade da presente revelação; e

[044] A Figura 6 é um diagrama esquemático de um rotor de fluxo turbulento de acordo com uma modalidade da presente revelação; REFERÊNCIAS NUMÉRICAS NOS DESENHOS: 1: corpo de coluna, 2: dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, 3: camada de aspersão, 4: dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno, 5: tanque de suspensão, 41: unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno, 42: viga de suporte, 43: rotor de fluxo rotacional, 44: cilindro de fluxo rotacional, 45: dispositivo de orientação de fluxo, 46: placa de fechamento, 431: corpo de cilindro interno, 432: lâmina de fluxo rotacional, 21: cilindro de orientação de fluxo, 22: rotor de fluxo turbulento, 23: anel defletor de água, 24: orifício de escape, 221: cilindro central, 222: lâmina 231: anel defletor de água primário, e 232: anel defletor de água secundário.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[045] Os princípios e recursos da presente revelação serão descritos com referência aos desenhos em anexo abaixo e os exemplos são apenas apresentados para ilustrar a presente revelação e não são destinados a limitar o escopo da presente revelação.

[046] Modalidades da presente revelação combinam a tecnologia de dessulfurização de processo de cálcio convencional com a tecnologia de despoeiramento do tipo feixe de tubos e de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno de gás-líquido e eliminação de névoa e combina, organicamente, a aspersão e a circulação da suspensão, contato de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno e reação de gás e líquido, oxidação da suspensão e cristalização de gesso, e despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos de gás de combustão de saída em uma coluna de absorção e dessulforização para formar um método e sistema integrados de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos, com os quais o efeito de dessulfurização e despoeiramento é gradualmente reforçado da base até o topo. Como resultado, no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, o papel de eliminação de névoa melhora o efeito de despoeiramento.

[047] Ao longo do processo de dessulfurização, a suspensão é bombeada do tanque de suspensão da coluna de absorção para a camada de aspersão de suspensão através de uma bomba de circulação de suspensão. Entre o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno e a camada de aspersão, o gás de combustão flui da base para o topo, e a suspensão flui do topo para a base. Consequentemente, o gás faz contato concorrente com líquido em geral, onde há um gradiente grande em concentração entre reagentes e seus produtos, facilitando uma reação positiva, de modo que o dióxido de enxofre contido no gás de combustão inicial e a concentração de sulfeto de cálcio da suspensão após a dessulfurização possa ser reduzida o máximo possível, e alcance um efeito de dessulfurização aprimorado.

[048] O princípio de funcionamento principal do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno de acordo com uma modalidade da presente revelação é da seguinte forma. O dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno tem uma função de alcançar uma distribuição uniforme de gás de combustão. Quando entra no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno, o gás de combustão é soprado para a parede do cilindro de fluxo rotacional pelas lâminas de fluxo rotacional em várias unidades do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno e após a suspensão que flui da camada de aspersão fazer contato com o gás de combustão, uma porção da suspensão converge no centro. As lâminas de fluxo rotacional causam turbulência na suspensão e no gás de combustão, aumentando, assim, o efeito de transferência de massa de gás-líquido. O gás de combustão e o fluxo de suspensão se movem para cima na forma de um fluxo rotacional. Quando alcançam a saída do dispositivo de orientação de fluxo, o diâmetro interno do dispositivo de orientação de fluxo é estreitado, de modo que o gás de combustão se torne um fluxo de dreno e a suspensão desce como resultado de seu bloqueio. O acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno leva a uma mistura turbulenta multifásica, um sistema de transferência de massa de gás-líquido para rotação de gás-líquido, inversão e um grau de turbulência grande é formado no espaço do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno, em que gás, líquido e sólidos fazem contato completamente, reduzindo, assim, a resistência de transferência de massa de filme de gás-líquido e aprimorando a taxa de transferência de massa. Uma dessulfurização eficiente do gás de combustão é realizada no espaço acima, sendo que uma porção de poeira é removida. Após absorver dióxido de enxofre, a suspensão desce para o tanque de suspensão para formar um gesso como subproduto que deve ser emitido. Além disso, o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno tem um efeito de resfriar rapidamente o gás de combustão.

[049] O princípio de funcionamento principal do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe da presente revelação é da seguinte forma. Partículas líquidas de gotas de névoa e partículas de poeira sólida têm três estados de movimento, isto é, aglomeração, captura e incorporação. Em um estado de aglomeração, quando o gás de combustão atravessa o dispositivo, partículas líquidas de gotas de névoa finas arrastadas no mesmo colidem umas com as outras ou com partículas de poeira em um fluxo de gás que se move a uma velocidade alta no dispositivo para aglomerar para que se formem partículas maiores que, então, precipitam. Em um estado de captura, partículas líquidas de gotas de névoa e partículas de poeira sólida não removidas entram no dispositivo com gás, fazem contato completo com o filme líquido que tem uma certa quantidade estável de líquido no cilindro de orientação de fluxo no dispositivo, são, então, capturadas por líquido para se separarem do gás de combustão e entram no filme líquido. Em um estado de incorporação, partículas líquidas de gotas de névoa e partículas de poeira sólida não removidas giram no dispositivo a uma velocidade alta com o gás de combustão para alcançar separação centrífuga devido a sua diferença em densidade do gás de combustão, sendo, então, jogadas na superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo e incorporadas após fazerem contato com o filme líquido que gira a uma velocidade alta e que tem espessura uniforme na superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo. O dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos tem um efeito de redistribuição uniforme de gás de combustão.

[050] Conforme mostrado na Figura 1, um sistema integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos inclui uma camada de aspersão 3 montada em um corpo de coluna 1, um tanque de suspensão 5 disposto abaixo do corpo de coluna 1 e uma bomba de circulação 6 montada no tanque de suspensão 5, um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 montado acima do tanque de suspensão 5 e abaixo da camada de aspersão 3, e um dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 disposto no topo do corpo de coluna 1.

[051] O dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 inclui uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 e vigas de suporte 42 para fixação localizadas abaixo das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41, em que unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno adjacentes são conectadas com uma placa de fechamento 46, conforme mostrado na Figura 2. Cada uma das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno inclui um cilindro de fluxo rotacional 44 que é dotado de um rotor de fluxo rotacional 43 e um dispositivo de orientação de fluxo 45 é equipado no topo do cilindro de fluxo rotacional 44. O rotor de fluxo rotacional 43 inclui um corpo de cilindro interno 431 e lâminas de fluxo rotacional 432. O diâmetro interno do dispositivo de orientação de fluxo 45 em uma posição em que o gás de combustão flui para fora é menor do que em uma posição em que o gás de combustão flui para dentro e o diâmetro interno é estreitado para permitir que o gás de combustão atravesse para alcançar um efeito de fluxo de dreno. O corte transversal do dispositivo de orientação de fluxo 45 pode ser um trapezoide, conforme mostrado na Figura 5a; o mesmo também pode ter um formato de uma vasilha invertida, conforme mostrado na Figura 5b; ou pode ter um formato de uma hipérbole, conforme mostrado na Figura 5c.

[052] O dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 é montado entre a entrada de gás de combustão inicial da coluna de absorção e da camada de aspersão 3. A suspensão aspergida da camada de aspersão 3 flui para a tanque de suspensão da coluna de absorção através do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4. O gás de combustão inicial é totalmente misturado e faz contato com a suspensão aspergida quando atravessa o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 e entra na camada de aspersão 3 após ser resfriada, lavada e após passar por reações de absorção. O dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 é formado com uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 dispostas niveladamente no corte transversal do corpo de coluna, sendo que cada unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 inclui um rotor de fluxo rotacional 43, um cilindro de fluxo rotacional 44 e um dispositivo de orientação de fluxo 45, e uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 é combinada em um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 que cobre o corte transversal inteiro da coluna de absorção através de placas de fechamento 46. A carga do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 é sustentada pela viga de suporte 42.

[053] Quando o gás de combustão atravessa o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4, o fluxo de gás colide intensamente com a suspensão que gira a uma velocidade alta na parte superior do rotor de fluxo rotacional 43 sob a ação do rotor de fluxo rotacional 43, de modo que o fluxo de gás seja disperso para um número grande de bolhas finas a serem misturadas na suspensão, e o fluxo de gás que se move a uma velocidade alta fornece à suspensão potência giratória contínua. A mistura completa das bolhas finas e a suspensão permite resfriamento rápido do gás de combustão, o aumento da área de contato do filme de gás-líquido, aprimora o efeito de transferência de massa de gás-líquido, o SO2 no gás de combustão inicial é absorvido e influenciado pela suspensão e a poeira arrastada no gás de combustão também é lavada. Bolhas no movimento giratório e na suspensão giratória na parte superior do rotor de fluxo rotacional 43 se movem gradualmente para cima no cilindro de fluxo rotacional 44. Bloqueada pelo dispositivo de orientação de fluxo 45, a suspensão cai e retorna para a parte superior do rotor de fluxo rotacional 43, enquanto o gás atravessa o dispositivo de orientação de fluxo 45 e continua a se mover para cima para entrar na camada de aspersão 3. Uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 dispostas niveladamente permite que o gás de combustão inicial que atravessa o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 seja disposto niveladamente no corte transversal inteiro da coluna de absorção e a suspensão aspergida da camada de aspersão 3 entre continuamente na unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 através do dispositivo de orientação de fluxo 45. Com o aumento da quantidade da suspensão na unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41, é impossível manter, continuamente, a suspensão na parte superior do rotor de fluxo rotacional 43, de modo que uma porção de suspensão próxima à extremidade inferior do rotor de fluxo rotacional 43 é descarregada a partir da unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 e desce para o tanque de suspensão 5.

[054] O dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 inclui uma pluralidade de unidades de despoeiramento e eliminação de névoa. Conforme mostrado na Figura 3, cada uma das unidades de despoeiramento e eliminação de névoa inclui um cilindro de orientação de fluxo 21 e um número n de rotores de fluxo turbulento 22 fornecidos dentro do cilindro de orientação de fluxo (n>1) m componente anular com uma certa espessura e altura, é fixado à parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21 e é um componente na unidade de despoeiramento e eliminação de névoa para controlar uma retenção de líquido. Os parâmetros de espessura e altura do anel defletor de água 23 são definidos de tal maneira para obter uma retenção de líquido máxima para a unidade de despoeiramento e eliminação de névoa.

[055] Conforme mostrado na Figura 3, o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos inclui, ainda, uma pluralidade de orifícios de escape 24 para controlar a formação de um filme líquido que tem uma espessura uniforme e gira a uma velocidade alta na superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21; os orifícios de escape 24 são aberturas que têm a mesma direção de rotação que a direção de rotação das lâminas 222 e são tangentes à superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21. O dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos tem conjuntos de descarga alocados em cada unidade, em que cada conjunto de descarga é disposto no eixo geométrico central do cilindro de orientação de fluxo 21 da unidade de despoeiramento e eliminação de névoa e inclui um bocal de descarga perpendicular para a parede interna do cilindro de orientação de fluxo.

[056] O cilindro de orientação de fluxo 21 é um componente de passagem de fluxo de gás de combustão no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 e é um cilindro circular posicionado verticalmente com uma superfície de parede interna lisa e achatada e com ambas as extremidades não fechadas. A taxa de fluxo média do gás de combustão que atravessa um corte transversal do cilindro de orientação de fluxo 21 é de 2 a 8 m/s, e a duração de residência média no cilindro de orientação de fluxo é de 0,1 a 0,5 s.

[057] Rotores de fluxo turbulento 22 são posicionados, respectivamente, na entrada de gás de combustão na base do cilindro de orientação de fluxo 21 e na parte intermediária do cilindro de orientação de fluxo 21. A função de orientação dos rotores de fluxo turbulento 22 é fornecer um ambiente dinâmico para remoção de gotas de névoa e poeira. O rotor de fluxo turbulento 22 é um componente de orientação de fluxo de gás para orientar o gás de combustão que atravessa o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa 2 para mudar sua direção de movimento do topo para a base para movimento giratório a uma velocidade alta e inclui um cilindro central 221 e lâminas 222. Para garantir uma eficiência de despoeiramento e eliminação de névoa relativamente alta, rotores de fluxo turbulento de duas camadas são geralmente adotados.

[058] As lâminas 222 são componentes finos, curvados, em formato de ventilador com uma superfície lisa e são dispostas niveladamente na área anular entre o cilindro central 221 e o cilindro de orientação de fluxo 21 em um certo ângulo de inclinação. O ângulo entre as lâminas 222 e o cilindro central 221 é de 20 graus a 55 graus, e uma taxa de blindagem entre lâminas adjacentes é de -10% a 45%. O ângulo entre as lâminas de fluxo rotacional 432 do rotor de fluxo rotacional 43 e o corpo de cilindro interno 431 e a taxa de blindagem entre a lâmina 432 e uma lâmina de fluxo rotacional adjacente 432 pode ser igual a ou diferente daquelas da lâmina 222 do rotor de fluxo turbulento 22. O número, o ângulo de inclinação e a área de cobertura das lâminas 222 podem ser ajustadas de acordo com uma exigência de teor de poeira de entrada. Geralmente, quanto mais alto for o teor de poeira de entrada do gás de combustão inicial, maior será o número de lâminas; menor será o ângulo de inclinação e maior será a área de cobertura. Enquanto isso, os ângulos de inclinação das lâminas 222 também são relacionados à taxa de fluxo através do cilindro de orientação de fluxo 21. Quanto mais alta for a taxa de fluxo através do cilindro de orientação de fluxo 21, maiores serão os ângulos de inclinação das lâminas 222. Os ângulos das lâminas 222 atendem um padrão que uma velocidade real de gás em movimento giratório do gás após o mesmo ser orientado pela lâmina é maior que ou igual a 8 m/s.

[059] O cilindro central 221 é um cilindro circular com uma superfície externa lisa e sua extremidade de topo fechada. O diâmetro do cilindro central 221 é associado ao diâmetro do cilindro de orientação de fluxo 21 e, normalmente, a área em corte transversal do cilindro central 221 é de 15% a 50% daquela do cilindro de orientação de fluxo.

[060] Dois anéis defletores de água são fornecidos dentro do cilindro de orientação de fluxo 21 e são componentes no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa para controlar uma retenção de líquido. Um anel defletor de água primário 231 é disposto abaixo do rotor de fluxo turbulento superior 22 e um anel defletor de água secundário 232 é disposto na saída do cilindro de orientação de fluxo 21.

[061] Os parâmetros de espessura e altura de cada anel defletor de água afetam a resistência operacional do dispositivo. Quando valores razoáveis para a espessura e a altura dos anéis defletores de água são definidos, uma retenção de líquido máxima no dispositivo pode ser obtida. A função de captura é bastante melhorada e a resistência operacional também é bastante aumentada. Portanto, os parâmetros do anel defletor de água devem ser determinados levando-se em consideração a quantidade total de gotas de névoa no gás de combustão, uma distribuição de diâmetros de partículas de gotas de névoa, diâmetros de partículas de poeira e características de partículas de poeira e semelhantes.

[062] No cilindro de orientação de fluxo 21, duas fileiras de orifícios de escape 24 são fornecidas em uma certa altura na parte inferior dos rotores de fluxo turbulento 22 e dispostas niveladamente em intervalos em um corte transversal. Os orifícios de escape 24 são tangentes à parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21 e têm a mesma direção de rotação que aquela da lâmina 222. Os orifícios de escape 24 na fileira inferior têm diâmetros de orifício maiores do que os orifícios de escape 24 na fileira superior. O número e os diâmetros de orifício dos orifícios de escape 24 são ajustados de acordo com o teor de gotas de névoa na entrada de gás de combustão. O orifício de escape 24 é um componente no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa 2 para controlar a espessura de filme líquido na superfície de parede do cilindro de orientação de fluxo 21. O orifício de escape 24 é uma abertura que tem uma direção de rotação igual àquela da lâmina 222, tangente à superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21, e tem uma incisão suave. Os tamanhos, número e alturas de emprego dos orifícios de escape 24 são associados a uma quantidade total de gotas de névoa no gás de combustão, uma distribuição de diâmetros de partículas de gotas de névoa, um diâmetro e características de partículas de poeira e semelhantes. Os orifícios de escape 24 funcionam para garantir que as gotas de névoa e a poeira removidas pelo dispositivo sejam descarregadas prontamente do dispositivo, para evitar a formação de gotas de névoa secundárias causadas pelo espessamento do filme líquido e também para evitar não poder manter o filme líquido após o líquido excessivo ser descarregado. Gotas de névoa e poeira que se movem a uma velocidade alta colidem diretamente com a parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21 para gerar uma quantidade grande de gotas de névoa e poeira secundárias mais finas.

[063] Operações de um dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos são, agora, descritas com o gás de combustão limpo típico obtido através de dessulfurização de processo úmido de calcário-gesso, que contém uma quantidade grande de gotas de névoa e solicita tratamento de despoeiramento e eliminação de névoa como um exemplo. Partículas de líquido de gotas de névoa contidas no gás de combustão limpo obtidas através de dessulfurização de processo úmido de calcário-gesso são formadas a partir de duas fontes, gotículas de suspensão fina formadas em colisão interna de suspensão aspergida e gotas de névoa finas formadas a partir de resfriamento e condensação de gás de combustão limpo saturado. Aqui, as partículas de poeira sólida contidas no gás de combustão limpo também têm duas fontes, isto é, partículas de poeira sólida finas no gás de combustão não capturado por suspensão e partículas de gesso e calcário insolúveis suspensas nas gotículas de suspensão, ambas as quais são "poeira" de acordo com o padrão de medição existente. O gás de combustão limpo obtido através de dessulfurização tem as características de temperatura baixa para saturação, teor de gotas de névoa alto e teor de poeira alto.

[064] O gás de combustão limpo que transporta grandes quantidades de gotas de névoa e poeira se move para cima e entra na área do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2. Após o rotor de fluxo turbulento primário 22 ser atravessado, a direção de fluxo do gás de combustão muda de movimento vertical para cima para girar para cima. Consequentemente, a intensidade da turbulência do fluxo de gás é significativamente reforçada. A probabilidade de colisão mútua de gotas de névoa e poeira no gás de combustão limpo na fase de gás violentamente turbulento é aumentada significativamente, de modo que sejam aglomerados em partículas de gotículas maiores para alcançar uma remoção parcial.

[065] Uma vez que há uma grande diferença em densidade para gotas de névoa e poeira em pó no fluxo de gás que gira a uma velocidade alta, gotas de névoa e poeira em pó no fluxo de gás que giram a uma velocidade alta começam gradualmente a se mover no sentido da direção da superfície de parede sob a força centrífuga. Sob a ação de fluxo de gás, gotículas capturadas são aglomeradas e, então, formam uma camada de filme líquido giratório com espessura uniforme na superfície de parede do cilindro de orientação de fluxo 21. A direção de rotação do filme líquido é igual àquela do fluxo de gás. Quando as gotículas de névoa e a poeira se aproximam da superfície de parede do cilindro de orientação de fluxo 21 a uma velocidade alta, as mesmas fazem contato com o filme líquido giratório, são absorvidas pelo filme líquido e, então, são incorporadas. Em um caso de espessura de filme insuficiente do filme líquido ou nenhum filme líquido, as gotículas de névoa e poeira que se movem a uma velocidade alta causam impacto direto na superfície de parede e são obrigadas a se transformar em gotas de névoa mais finas e poeira, tornando impossível alcançar o propósito de eliminação de névoa e despoeiramento. Se a espessura de filme for muito grande, o fluxo de gás que se move a uma velocidade alta pode cortar o líquido na superfície do filme líquido e soprar o líquido em gotículas de névoa. Quando o filme líquido que absorve gotículas de névoa e poeira gira até os orifícios de escape 24, uma porção do filme líquido pode ser descarregada para fora dispositivo dos orifícios de escape 24, de modo que alcance o propósito de estabilizar a espessura de filme líquido.

[066] O filme líquido em uma certa altura é bloqueado pelo anel defletor de água 23, danificado e espalhado em gotas de líquido para cair e retornar à parte superior do rotor de fluxo turbulento 22. Grandes quantidades de gotas de líquido são formadas dentro da cavidade da unidade de despoeiramento e eliminação de névoa e fazem contato com o gás de combustão que entra na unidade de despoeiramento e eliminação de névoa, alcançando, assim, a captura de gotículas de névoa e poeira; as gotículas de névoa e poeira capturadas são jogadas no filme líquido junto com o fluxo de gás de alta velocidade, de tal modo que o filme líquido seja espalhado novamente em gotas de líquido pelo anel defletor de água 23.

[067] O filme líquido giratório lava repetidamente a superfície de parede do cilindro de orientação de fluxo 21, evitando de modo eficaz, assim, o bloqueio e a formação de incrustação causada por cristalização de gesso. O fluxo de gás de velocidade alta lava as superfícies das lâminas 222, porém, o espaço mínimo entre lâminas é de 20 mm ou mais. Portanto, não haverá bloqueio e formação de incrustação.

[068] À medida que o fluxo de gás se move adicionalmente para cima, a velocidade angular de rotação diminui gradualmente, porém, uma porção de gotas de névoa mais finas e poeira não foram removidas. Consequentemente, outro rotor de fluxo turbulento 22 é provido para fornecer, repetidamente, um ambiente de rotação de velocidade alta para o fluxo de gás. Então um processamento repetido de aglomeração, captura e incorporação de gotículas de névoa e remoção de poeira são realizadas e a purificação de gotículas de névoa e poeira no gás de combustão é alcançada eventualmente. A resistência operacional do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 é de apenas 350 Pa e o efeito de remoção pode chegar a 5mg/Nm3 de uma concentração de emissão de poeira na saída.

[069] O dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 é produzido a partir de um material de PP de alta resistência que tem peso leve e custo baixo e atende às exigências de resistência à corrosão e resistência estrutural. A taxa de fluxo do gás de combustão corrente é mais alta do que a taxa de fluxo de gás de combustão no corte transversal da coluna de absorção. O dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 pode ser empregado diretamente dentro da coluna de absorção e seu emprego é simples e conveniente.

[070] O número das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno depende da taxa de fluxo de gás que atravessa o sistema sob condições de trabalho. Em geral, o número das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 é projetado de acordo com uma taxa de fluxo de 20.000 a 25.000 m3/h de gás de combustão que flui através de cada unidade sob condições de trabalho. Após o gás de combustão atravessar o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 e a camada de aspersão 3, SO2 é removido do gás de combustão e a temperatura de gás de combustão é reduzida até sua temperatura de saturação. Consequentemente, a taxa de fluxo do gás de combustão sob condições de trabalho é reduzida.

[071] O número das unidades de despoeiramento e eliminação de névoa depende de uma taxa de fluxo do gás de combustão em uma saída do corpo de coluna 1 sob condições de trabalho e é projetado de acordo com uma taxa de fluxo de 2.000 a 2.500 m3/h de gás de combustão que atravessa cada unidade sob condições de trabalho.

[072] Quando o gás de combustão de entrada é um gás de combustão saturado, a razão de um número a das unidades de despoeiramento e eliminação de névoa para um número b das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno é da seguinte forma: a:b=(9~10):1; e quando o gás de combustão de entrada é um gás de combustão insaturado, a razão do número a das unidades de despoeiramento e eliminação de névoa para o número b das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno é da seguinte forma: a:b=(5~9):1.

MODALIDADE

[073] O método integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno for dessulfurização e despoeiramento ultralimpos de acordo com uma modalidade da presente revelação inclui aspersão e circulação de suspensão, contato e reação de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno de gás-líquido, oxidação de suspensão e cristalização de gesso e despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos de gás de combustão de saída. O gás de combustão inicial entra no corpo de coluna de absorção de dessulfurização 1 através de um ventilador de corrente de ar induzida ou um turboventilador, flui sucessivamente através do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4, da camada de aspersão 3 e do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 da base para o topo e é finalmente descarregado em uma chaminé para emissão através de um canal de combustão limpo após a purificação através de dessulfurização e remoção de poeira ser feita. Após entrar na coluna de absorção, o gás de combustão de alta temperatura inicial é misturado totalmente, primeiro, e faz contato completo com a suspensão aspergida da camada de aspersão 3 no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4, realizando, assim uma purificação preliminar após o resfriamento, lavagem e absorção através da suspensão. A temperatura inicial do gás de combustão é diminuída, a maior parte do SO2 é removida aqui e uma porção de poeira é lavada e capturada pela suspensão dentro do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4. Quando atravessa a camada de aspersão 3, o gás de combustão na saída do dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 faz contato de contracorrente com a suspensão aspergida da camada de aspersão 3 para alcançar uma dessulfurização adicional, de modo que a concentração de SO2 na entrada do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe 2 seja reduzida adicionalmente até 35mg/Nm3 ou menos. A suspensão aspergida da camada de aspersão 3 é derivada da suspensão no tanque de suspensão 5 da coluna de absorção que é pressurizada por uma suspensão bomba de circulação e, então, aspergida através do bocal da camada de aspersão, em que a pressão de trabalho do bocal é de 0,04 a 0,1 MPa, o diâmetro de partícula médio das gotas de líquido aspergido é de ~2mm e a razão de líquido-gás é de 5 a 20. Aqui, a temperatura de gás de combustão é reduzida adicionalmente, quando a concentração de vapor d’água alcança um estado saturado. Quando deixa a camada de aspersão 3, o gás de combustão não apenas contém micropoeiras restantes não capturadas por gotas de líquido no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 4 e a camada de aspersão 3 no gás de combustão inicial, porém, também arrasta uma porção de gotículas de suspensão finas formadas na camada de aspersão. O gás de combustão após a dessulfurização entra no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 em uma taxa de fluxo média de 2 a 6m/s em um corte transversal da coluna de absorção. No dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe 2, gotículas de suspensão finas e micropoeiras restantes no gás de combustão são capturadas e removidas. A quantidade total de poeira em uma saída do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 é controlada para ser de 5mg/Nm3 ou menos. O gás de combustão é completamente purificado até um gás de combustão limpo e é descarregado na chaminé para emissão através de um canal de combustão na saída da coluna de absorção. A poeira e as gotículas de suspensão capturadas pelo dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 convergem, então, deixam o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 e flui para o tanque de suspensão 5 na parte mais inferior da coluna de absorção através de gravidade. A poeira e a suspensão restantes no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 são descartados regularmente pelo conjunto de descarga do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos; a água de descarga do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 é fornecida pela água de processo bombeada por uma bomba de água de descarga do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, em que a pressão de trabalho da água de descarga é de 0,1 a 0,4 MPa.

[074] O sistema integrado para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos de acordo com uma modalidade da presente revelação tem custos de investimento baixos e custos de operação baixos, além de atender exigências ambientais mais rígidas, facilitando, assim, a construção de novos sistemas de dessulfurização e a transformação de sistemas de dessulfurização antigos.

[075] Um método integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos fornecido pelas modalidades da presente revelação é aplicado ao sistema integrado acima para dessulfurização e despoeiramento ultralimpos e inclui as etapas a seguir:

ETAPA 1: OXIDAÇÃO DE SUSPENSÃO E CRISTALIZAÇÃO DE GESSO

[076] Ar oxidado é insuflado no tanque de suspensão e totalmente misturado com calcário - suspensão de gesso sob a ação de um agitador, de modo que sulfeto de cálcio na suspensão seja oxidado em sulfato de cálcio e, então, o sulfato de cálcio é cristalizado em partículas de gesso.

ETAPA 2: ASPERSÃO E CIRCULAÇÃO DE SUSPENSÃO

[077] De acordo com um estado de combustão inicial e exigências sobre gás de combustão limpo (concentração de emissão de poeira de 5 mg/Nm3), a suspensão obtida a partir da etapa 1 é bombeada no interior de múltiplas camadas de aspersão 3 com o uso de uma bomba de circulação para aspergir e a suspensão aspergida flui de volta para o tanque de suspensão 5, em que a pressão de trabalho do bocal na camada de aspersão 3 é de 0,04 a 0,1 MPa, o diâmetro de partícula médio das gotas de líquido aspergido é de ~2mm e a razão de líquido-gás está na faixa de 5 a 20.

ETAPA 3: CONTATO DE ACOPLAMENTO DE FLUXO ROTACIONAL E FLUXO DE DRENO DE GÁS E LÍQUIDO E A REAÇÃO DE GÁS E LÍQUIDO

[078] As lâminas de fluxo rotacional 432 são usadas para mudar a direção de fluxo do gás de combustão da base para o topo na coluna, de modo que a direção de fluxo do gás de combustão mude de movimento vertical para cima para giratório para cima a uma velocidade maior. O gás de combustão faz contato com a suspensão aspergida da camada de aspersão 3 para remover SO2 e uma porção de poeira. Então, o gás de combustão converte no centro da unidade de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno 41 devido às restrições de um diâmetro interno estreitado do dispositivo de orientação de fluxo 45. A suspensão misturada com o gás de combustão, bloqueada pelo dispositivo de orientação de fluxo 45, cai e retorna para a parte superior do rotor de fluxo rotacional 43. Conduzido pela lâmina de fluxo rotacional 432, o gás de combustão obtém uma velocidade de rotação alta, que alcança uma velocidade linear da partícula de gás de combustão de por volta de 10 a 15 m/s, a distribuição de campo de velocidade diminui gradualmente do centro para a borda ao longo da lâmina de fluxo rotacional e a direção de vetor de velocidade gira para cima ao longo da direção de inclinação da lâmina de fluxo rotacional. O fluxo de gás de velocidade alta é misturado intensamente com uma quantidade grande de suspensão e é disperso em bolhas finas massivas. Conduzida pelo fluxo de gás de alta velocidade, a suspensão também gira a uma velocidade alta no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno e a velocidade linear máxima de rotação da suspensão pode chegar a 5 m/s. No dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno, mistura, contato e reação do gás de combustão com a suspensão podem ser completados com uma taxa de fluxo média em um corte transversal de cerca de 2 a 6 m/s. A taxa de fluxo de rotação e a quantidade da suspensão no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno são reduzidas com a diminuição da taxa de fluxo média no corte transversal, porém, o tempo de contato médio do gás de combustão e da suspensão é aumentado com a diminuição da taxa de fluxo média em um corte transversal. O tempo de duração de mistura, contato e reação de gás-líquido do gás de combustão com a suspensão no dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno é de cerca de 0,2 a 0,5 s.

ETAPA 4: DESPOEIRAMENTO E ELIMINAÇÃO DE NÉVOA PRELIMINAR

[079] O gás de combustão após a dessulfurização na etapa 3 entra no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 em uma taxa de fluxo média de 2 a 6 m/s em um corte transversal da coluna de absorção para formar partículas de líquido de gotas de névoa e partículas de poeira, as partículas de líquido de gotas de névoa e as partículas de poeira são aglomeradas em partículas maiores com o uso do rotor de fluxo turbulento 22 fornecido na parte inferior da unidade de despoeiramento e eliminação de névoa e, então, as partículas maiores precipitam. A taxa de fluxo média do gás de combustão que atravessa um corte transversal do cilindro de orientação de fluxo 21 é de 2 a 8 m/s, e o tempo de residência médio no cilindro de orientação de fluxo é de 0,1 a 0,5 s.

ETAPA 5: DESPOEIRAMENTO E ELIMINAÇÃO DE NÉVOA ADICIONAL

[080] Após o despoeiramento e o eliminação de névoa preliminares na etapa 4, o gás de combustão que continua a se mover para cima a uma velocidade alta faz contato completo com partículas de líquido de gota de névoa e partículas de poeira sólida e o líquido é capturado para alcançar a separação.

[081] O gás de combustão limpo que transporta muitas gotículas de névoa e poeira se move para cima suavemente em uma taxa de fluxo de 3,5 m/s e entra no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2. A taxa de fluxo do gás de combustão mediante a entrada no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 é aumentada para 5 m/s. Após o rotor de fluxo turbulento primário 22 ser atravessado, a taxa de fluxo da partícula de fluxo de gás é aumentada para 8 m/s ou mais e a direção de fluxo de gás muda de movimento vertical para cima para rotação para cima. Consequentemente, a intensidade da turbulência do fluxo de gás é significativamente reforçada. A probabilidade de colisão mútua de gotas de névoa e poeira no gás de combustão limpo na fase de gás violentamente turbulento é aumentada significativamente, de modo que sejam aglomeradas em partículas de gotículas maiores para alcançar uma remoção parcial.

ETAPA 6: DESPOEIRAMENTO E ELIMINAÇÃO DE NÉVOA PROFUNDO

[082] Após despoeiramento e eliminação de névoa adicionais do gás de combustão na etapa 5, partículas líquidas de gotas de névoa e partículas de poeira sólida giram com o gás de combustão. Devido a uma diferença grande em densidade de partículas de líquido de gotas de névoa e partículas de poeira sólida de gás, gotículas de névoa e poeira no fluxo de gás que gira a uma velocidade alta começam gradualmente a se mover no sentido da direção da superfície de parede conduzidas por uma força centrífuga. Sob a ação de fluxo de gás, gotículas capturadas são aglomeradas e, então, formam uma camada de filme líquido giratório com espessura uniforme na superfície de parede interna do cilindro de orientação de fluxo 21. A direção de rotação do filme líquido é igual àquela do fluxo de gás. Quando as gotículas de névoa e a poeira se aproximam da superfície de parede em um estado de velocidade alta, as mesmas fazem contato com o filme líquido giratório, são absorvidas pelo filme líquido e, então, são incorporadas. Quando o filme líquido que tem gotículas de névoa absorvidas e poeira gira até os orifícios de escape 24, uma porção do filme líquido é descarregada dos orifícios de escape 24. A resistência operacional do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos 2 é de 350 Pa, o efeito de remoção alcança uma concentração de emissão de poeira de saída de 5mg/Nm3 e o teor de gotícula é de 25 mg/Nm3 ou menos.

[083] A descrição mencionada anteriormente é apenas uma combinação preferencial de modalidades da presente revelação que não se destinam a limitar a presente revelação. Qualquer modificação, substituição equivalente, aprimoramento ou semelhantes produzidos dentro do espírito e princípios da presente revelação deve ser incluído dentro do escopo de proteção da presente revelação.

Claims

1. Sistema integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento, caracterizado pelo fato de que compreende: uma camada de aspersão (3) montada no corpo de uma coluna (1), um tanque de suspensão (5) situado abaixo do corpo da coluna (1), uma bomba de circulação montada no tanque de suspensão, um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (4), que é montado acima do tanque de suspensão (5) e abaixo da camada de aspersão (3), e um dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos disposto na parte superior do corpo da coluna (1), em que o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (4) compreende: uma pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (41), e uma ou mais vigas de suporte para fixação (42), localizadas abaixo das unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (41), para apoiar o dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e de fluxo de dreno (4), em que as unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (41) adjacentes são conectadas a uma placa de fechamento (46), cada uma da pluralidade de unidades de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (41) compreende um cilindro de fluxo rotacional (44), em que um dispositivo de orientação de fluxo (45) está disposto no topo do cilindro de fluxo rotacional (44), o cilindro de fluxo rotacional (44) inclui um rotor de fluxo rotacional (43) e o rotor de fluxo rotacional (43) compreende um corpo de cilindro interno (431) e lâminas de fluxo rotacionais (432), em que um primeiro diâmetro interno do dispositivo de orientação de fluxo (45) em uma primeira posição em que o gás de combustão flui para fora é menor que um segundo diâmetro interno do dispositivo de orientação de fluxo (45) em uma segunda posição onde o gás de combustão flui; e o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos compreende uma pluralidade de unidades de despoeiramento e eliminação de névoa, cada uma das quais compreende um cilindro de orientação de fluxo (21) e um número de n rotores de fluxo turbulentos dentro do cilindro de orientação de fluxo (21), em que n > 1, em que os rotores de fluxo turbulento são posicionados perpendicularmente a uma parede do cilindro de orientação de fluxo (21).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os cilindros de orientação de fluxo (21), incluídos na pluralidade de unidades de despoeiramento e eliminação de névoa, são cilindros circulares e são posicionados verticalmente.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o número de n, diâmetros e alturas dos cilindros de orientação de fluxo (21) incluídos na pluralidade de unidades de despoeiramento e eliminação de névoa são determinados com base, pelo menos em parte, em um dos seguintes: quando o teor de poeira na saída é menor igual ou igual a 5 mg/Nm3, quando a vazão média do gás de combustão que flui através de uma seção transversal de um cilindro de orientação de fluxo (21) é de 5 a 6 m/s, e quando o seu tempo de residência do gás de combustão é de 0,2 a 0,3 s.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma lâmina nas lâminas de fluxo rotacional (432) é configurada para ter um ângulo de inclinação que guia o gás e produz uma velocidade de rotação maior ou igual a 8 m/s para o gás posterior.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de n, diâmetros e alturas dos cilindros de orientação de fluxo (21) incluídos na pluralidade de unidades de despoeiramento e eliminação de névoa são determinados com base, pelo menos em parte, em um dos seguintes: quando o teor de poeira na saída é menor igual ou igual a 5 mg / Nm3, quando a vazão média do gás de combustão que flui através de uma seção transversal de um cilindro de orientação de fluxo (21) é de 5 a 6 m/s, e quando o seu tempo de residência do gás de combustão é de 0,2 a 0,3 s.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dos rotores de fluxo turbulento compreende uma ou mais lâminas dispostas uniformemente em uma área anular entre uma parede externa de um cilindro central (221) e uma parede interna de um cilindro de orientação de fluxo (21).

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma lâmina nas uma ou mais lâminas de fluxo rotacional (432) é configurada para ter um ângulo de inclinação que guia o gás e produz uma velocidade de rotação maior ou igual a 8 m/s para o gás posterior.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que existe um ângulo de 20 a 55 graus entre uma lâmina de um rotor de fluxo turbulento e um cilindro central (221), e uma taxa de blindagem entre as lâminas adjacentes está entre -10% e 45%.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o cilindro central (221) é um cilindro circular com sua extremidade superior fechada e sua área de seção transversal é de 15% a 50% da do cilindro de orientação de fluxo (21).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um anel defletor de água (23) é fornecido em uma parede interna do cilindro de orientação de fluxo (21) do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do feixe, para formar um filme líquido contendo uma quantidade predefinida de líquido.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a espessura e a altura do anel defletor de água (23) são determinadas para fornecer uma retenção máxima de líquido.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixes de tubos compreende um ou mais orifícios de escape (24) para controlar uma superfície interna da parede do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixes de tubos para formar um filme líquido com espessura uniforme que gire em alta velocidade; os um ou mais orifícios de escape (24) são aberturas com a mesma direção de rotação que a das lâminas e são tangentes a uma superfície interna da parede do cilindro de orientação de fluxo (21).

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos tem conjuntos de descarga alocados a cada unidade de despoeiramento e eliminação de névoa, em que cada conjunto de descarga está disposto em um eixo central do cilindro de orientação de fluxo (21) da unidade de despoeiramento e eliminação de névoa e compreende um bocal de descarga perpendicular a uma parede interna do cilindro de orientação de fluxo (21).

14. Método integrado de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno para dessulfurização e despoeiramento, caracterizado pelo fato de que compreende: uma etapa de oxidação da suspensão e cristalização de gesso que compreende: insuflar o ar oxidado para um tanque de suspensão e misturar o ar oxidado com a suspensão de gesso calcário usando um dispositivo de agitação para produzir uma suspensão, oxidar o sulfito de cálcio contido na suspensão em sulfato de cálcio e cristalizar o sulfato de cálcio em partículas de gesso; uma etapa de aspersão e circulação da suspensão que compreende: de acordo com um estado do gás de combustão e uma exigência de gás de combustão limpo, bombear a suspensão processada na oxidação da suspensão e na etapa de cristalização do gesso em várias camadas de aspersão (3) usando uma bomba de circulação para pulverizar a aspersão, etapa de contato de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno de gás e líquido e reação de gás e líquido que compreende: usar lâminas de fluxo rotacional (432) instaladas em um dispositivo de acoplamento de fluxo rotacional e fluxo de dreno (4) para alterar uma direção de fluxo do gás de combustão que flui de baixo para cima em uma coluna, girar o gás de combustão para cima e aumentar a velocidade de movimento do gás de combustão; e aspergir a suspensão em uma camada de aspersão (3) para fazer a suspensão fluir de cima para baixo na coluna para entrar em contato com o gás de combustão, fazendo com que uma porção do gás de combustão convirja para o centro da coluna, fazendo com que o gás de combustão continue seu fluxo rotacional para cima e para convergir com a suspensão com base em restrições de um diâmetro interno estreitado de um dispositivo de guia de fluxo (45), e fazendo com que a suspensão desça em direção ao centro da coluna para dessulfurização e lavagem da suspensão, a fim de remover uma porção de poeira ; uma primeira etapa de despoeiramento e eliminação de névoa, que compreende: fluir o gás de combustão para cima, a uma velocidade predefinida, para um dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do tipo feixe de tubos, e causar, usando um ou mais rotores de fluxo turbulento instalados na parte inferior do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa, com que gotas de névoa e partículas líquidas contidas no gás de combustão colidam com partículas de poeira sólida e aglomeram-se em partículas maiores e as partículas maiores precipitem; uma segunda etapa de despoeiramento e eliminação de névoa, que compreende: as gotas de névoa e as partículas líquidas e as partículas de poeira sólida no gás de combustão se movem para cima a uma primeira velocidade predefinida no dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do conjunto de tubos, para entrar em contato com um filme líquido aderido à superfície da parede interna do tubo. o cilindro de orientação de fluxo (21) do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa de feixes de tubos, e capturar líquido para conseguir a separação; e uma terceira etapa de despoeiramento e eliminação de névoa, que compreende: fazer com que o gás de combustão se mova para cima na primeira alta velocidade predefinida gire a uma segunda velocidade para separar por centrifugação as gotas de névoa e as partículas líquidas e as partículas sólidas de poeira do gás de combustão, fazer com que as gotas de névoa e as partículas líquidas e as partículas de poeira sólida que foram separadas do gás de combustão entrem em contato com a superfície da parede interna de um cilindro de orientação de fluxo (21) do dispositivo de despoeiramento e eliminação de névoa do conjunto de tubos, e fazer com que as gotas de névoa e as partículas líquidas e as partículas sólidas de poeira que foram separadas do gás de combustão reajam com o filme líquido.