CN100425329C - 集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置。其特征是本装置采用采用双速流化床作为脱硫反应塔，从锅炉出来的烟气进入双速流化床脱硫反应塔，在塔内与喷入的脱硫剂和水进行反应，烟气中颗粒在塔内形成强烈的内循环，反应后的烟气经过脱硫塔顶的分离装置分离后进入电厂原有除尘系统，经烟囱排出。该工艺增强脱硫塔的内循环，延长脱硫剂颗粒的停留时间，增强了颗粒与颗粒之间以及颗粒与烟气之间的摩擦，提高了系统的脱硫效率。该装置结构简单紧凑、场地占用少、阻力低、初投资和运行费用低，适合于老机组的脱硫改造，具有广泛的应用前景。

Description

集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置

一、技术领域

本发明属于工业废气净化环保及能源领域，特别涉及通过增强内循环利用双速流化床来进行烟气脱硫的双速流化床烟气悬浮脱硫工艺。

二、背景技术

目前烟气脱硫所采用的循环流化床或双循环流化床烟气悬浮脱硫技术，大都采用石灰(浆或粉)为脱硫剂，由脱硫剂和经外置分离器分离下的物料作为流化床的循环物料，在反应器内通过强烈的气、液、固三相反应和气固两相流动脱除烟气中的氧化硫和其他有害成分。如专利CN86108755A，又如申请号为03125277.X的“单塔多床循环流态化的大型化干法烟气脱硫方法”，均是由外置分离器或除尘器回料作为循环流化床物料，通常，为了保证脱除效率，都要求床内较高的颗粒浓度，这需要庞大的外置分离器或大量的除尘器回料量。专利CN1307926A，CN1195573A等虽然采用不同的内分离部件来增强内循环，但为了提高脱硫效率，均保留了外置分离器，但这都需要较大的脱硫场地或对电厂现有除尘器进行改造。对于老机组脱硫技术改造，这些已有技术难以适应。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种适于老机组改造的集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫技术，采用双速流化床脱硫反应器，通过加强内循环提高脱硫效率。

本发明是通过如下方式实现：

将锅炉排出的烟气送入双速流化床脱硫反应器，通过入口结构、塔主体流速的变化、塔顶部结构以及出口分离装置，将烟气中大部分物料分离，分离的物料重新返回反应器，与脱硫剂形成流化床的循环物料，烟气经除尘器、烟囱排出，其工艺的特征在于：

a.集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置，利用钙基脱硫剂与烟气中二氧化硫进行反应。本装置主要包括文丘里段，文丘里渐扩段，旋流进气装置，塔体扩张段，双速流化床脱硫反应器，顶部遮掩角，风帽结构和惯性分离装置，其特征是双速流化床脱硫反应器由快速床和慢速床组成：下部是快速床，快速床内烟气流速7-15m/s，中间为塔体扩张段，上部为慢速床，慢速床内流通面积增大，慢速床内烟气流速3-5m/s；脱硫反应器底部连接文丘里渐扩段，文丘里渐扩段下端连接文丘里段；文丘里段由内套筒和外套筒组成，内套筒布置流量调节装置，用于低负荷时保证喉口处的流化速度；内外套筒间的旋流通道使烟气产生切向旋转，增强了床内烟气的扰动，增加了床内物料碰撞和粘结的机会；旋流通道的采用，明显提高了脱硫塔内颗粒的平均浓度和壁面浓度，有效地增强了流化床的内循环；慢速床上部设有具有斜坡的遮掩角，以收缩出口；脱硫反应器的顶部采用风帽结构，在顶部形成空腔，在遮掩角上部、反应器出口布置惯性分离器；分离下的物料重新进入流化床内，形成床体内循环脱硫；慢速床浆液雾化喷嘴和快速床浆液雾化喷嘴分别向慢速床和快速床喷射石灰浆液。

b.双速流化床脱硫反应器下部是快速床，床内烟气速度7-15m/s，经过扩张段后，变为慢速床，塔内流通面积增大，烟气速度为3-5m/s。流化床分为两段，特别适用于老机组脱硫场地比较紧张的情况，将脱硫反应区域提升，合理利用纵向空间，同时烟气中的二氧化硫与喷入的水和石灰浆液或粉进行反应，脱硫剂颗粒随着烟气边反应边上升，进行初步脱硫。上部为慢速床，经过变径以后，烟气流速下降，烟气中颗粒物由于重力的作用上升到一定的高度后开始回落，重新返回床内，与烟气中二氧化硫进行反应。流速的下降有效地增加了颗粒的内循环量，有利于脱硫反应的进行。在慢速床内，颗粒浓度增强，扰动加强，为脱硫的主反应段。

c.文丘里段由内套筒和外套筒组成，内套筒的流量调节装置可实现50％-60％的流量调节。慢速床上部设有遮掩角，起到收缩出口的作用，提高了双速流化床的颗粒充满度；同时收缩出口所产生的烟气加速效应，以及遮掩角的斜坡都加剧了颗粒的内循环；出口惯性分离装置放置在遮掩角上部，惯性分离器采用槽型板分离器或百叶窗分离器，分离下的物料通过遮掩角后面空腔直接送入床体内。

d.床体顶端的风帽结构，在顶部形成空腔，产生明显的空腔效应，此外颗粒经过收缩出口加速后在与风帽顶部产生碰撞，这都加剧了颗粒的回落，增强了物料的内循环。

e.反应器出口处布置惯性分离器，对烟气中颗粒进行分离，分离的物料经过排料管送入流化床的底部，被进入塔内的烟气重新带入床内，参与脱硫反应。

本发明克服了常规半干法烟气脱硫工艺应用于老机组脱硫改造时场地紧张、工艺流程难于布置等缺点，在保证一定的脱硫效率的情况下，提升了脱硫反应的高度，合理利用电厂上部空间，简化了系统，降低了系统阻力，同时降低了脱硫系统的初投资和运行费用，在老机组改造方面具有广阔的应用前景。

四、附图说明

图1为集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置示意图。

图2为文丘里段结构剖面图。

图中1为文丘里段，2为文丘里渐扩段，3为快速床，4为塔体扩张段，5为慢速床，6为遮掩角，7为风帽，8为惯性分离器，9为遮掩角后空腔，10为慢速床浆液雾化喷嘴，11为快速床浆液雾化喷嘴，12为除尘器，13为引风机，14为烟囱，15为灰仓，16为外套筒，17为内套筒，18为内外套筒间旋流通道，19为内套筒流量调节装置。

五、具体实施方式

下面结合附图1给出本发明的一个最佳实施方式。

烟气从脱硫反应器底部经过由内套筒16和外套筒17组成的文丘里段1进入快速床，在文丘里渐扩段2通过雾化喷嘴11喷入石灰浆液，喷入的浆液将烟气冷却，同时浆液被迅速干燥。由于文丘里段旋流通道18的旋流作用，使烟气产生切向旋转，烟气中的飞灰和喷入的脱硫剂充分混合，在壁面处造成颗粒的回落，同时延长了颗粒的停留时间，这使得烟气中的二氧化硫和脱硫剂顺利进行反应。文丘里段内套筒设有流量调节装置19，用于负荷调节时提高文丘里段烟气速度。大部分脱硫剂随烟气经过塔体扩张段4进入慢速床5，与经过雾化喷嘴10喷入的石灰浆液或水混合，继续进行脱硫反应。烟气进入慢速床后，流速降低，使得烟气中颗粒在重力的作用下回落返回床内进一步反应。烟气夹带着飞灰、脱硫剂以及液滴继续上升，在此过程中发生复杂的三相传热、传质和化学反应，脱硫剂被干燥，烟气中的二氧化硫和氢氧化钙反应生成亚硫酸钙或硫酸钙。到达流化床的顶部脱硫剂颗粒被完全干燥而呈干态，烟气上升到塔顶，由于遮掩角6的收缩作用，烟气流速增加，同时遮掩角的斜坡都造成了颗粒的分离，回落；经遮掩角后，由于风帽7的存在，在内部产生颗粒的碰撞作用和空腔效应，都造成了烟气中颗粒强烈的内循环；遮掩角上部布置惯性分离器8，分离下的物料直接送入床体内部，参与颗粒循环和脱硫反应，这样脱硫剂得到多次循环利用。烟气离开脱硫塔以后经过烟道进入除尘器12，经除尘器除尘后由引风机13送入烟囱14，排入大气。除尘器分离下的飞灰中脱硫剂含量极少，不利于再次循环利用，因此直接排入灰仓15，进行储存和转运。

本装置由于采用了文丘里以及旋流进气装置，采用塔体扩张段将脱硫塔分为快速床和慢速床、塔顶部的遮掩角和风帽以及惯性分离装置增强吸收塔的内循环，省去了目前普遍采用的外置分离器，在保证一定的脱硫效率的情况下，简化了装置，使装置更加紧凑；同时降低了系统的阻力。在钙硫比为1.5的情况下，该工艺能达到85％的脱硫效率，整套脱硫系统的总阻力低于1500Pa。本工艺系统简单，占地少，适合老机组的脱硫改造，降低了改造的初投资和运行费用。

Claims (3)

1. 集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置，利用钙基脱硫剂与烟气中二氧化硫进行反应，本装置主要包括文丘里段，文丘里渐扩段，旋流进气装置，塔体扩张段，双速流化床脱硫反应器，顶部遮掩角，风帽结构和惯性分离装置，其特征是双速流化床脱硫反应器由快速床和慢速床组成：下部是快速床，快速床内烟气流速7-15m/s，中间为塔体扩张段，上部为慢速床，慢速床内流通面积增大，慢速床内烟气流速3-5m/s；脱硫反应器底部连接文丘里渐扩段，文丘里渐扩段下端连接文丘里段；文丘里段由内套筒和外套筒组成，内套筒布置流量调节装置，内外套筒间的旋流通道使烟气产生切向旋转；慢速床上部设有具有斜坡的遮掩角，以收缩出口；脱硫反应器的顶部采用风帽结构，在顶部形成空腔，在遮掩角上部、反应器出口布置惯性分离器；分离下的物料重新进入流化床内，形成床体内循环脱硫；慢速床浆液雾化喷嘴和快速床浆液雾化喷嘴分别向慢速床和快速床喷射石灰浆液。

2. 根据权利要求1所述的集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置，其特征是内套筒的流量调节装置实现50％-60％的流量调节。

3. 根据权利要求1所述的集成内循环的双速流化床烟气悬浮脱硫装置，其特征是所述的惯性分离器采用槽型板分离器或百叶窗分离器。

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