CN101224387B - 一种循环流化床烟气脱硫工艺及其脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床烟气脱硫工艺及其脱硫装置。锅炉烟气经脱硫反应塔底部烟道两侧进入塔内的烟气稳流；烟气的动压一部分转化为静压，具有一定静压的烟气平稳地向上经文丘里喷管加速后进入循环流化床反应塔塔体；烟气与来自再循环空气斜槽的混合物料颗粒在脱硫塔文丘里喷管和反应塔塔体中形成高效的气固流态化接触反应，脱除烟气中的二氧化硫等酸性气体。其脱硫装置包括反应塔，反应塔塔体上部设有连接气固分离装置的烟气出口，气固分离装置与再循环空气斜槽连接，再循环空气斜槽另一端与塔体内部的文丘里喷管中部相连通。即将再循环物料直接送到文丘里喷管的流速最高和反应最强烈的区间进行气固两相反应，以提高脱硫效率。

Description

一种循环流化床烟气脱硫工艺及其脱硫装置

技术领域

本发明属于干法烟气脱硫的工艺方法及专用设备，特别是一种循环流化床烟气脱硫工艺及其脱硫装置，适应于火力发电厂、钢铁冶金、石化等产生烟气污染的领域。

技术背景

循环流化床烟气脱硫技术不仅仅适合中小机组火电厂烟气脱硫技术改造，并且越来越大型化，在其他行业烟气脱硫项目中也得到了越来越广泛的应用。

循环流化床烟气脱硫技术大部分工艺以石灰颗粒(或消石灰颗粒)为吸收剂，含硫烟气从循环流化床底部进入反应塔，在反应塔内的文丘里段被加速，将从反应塔侧壁喷入塔内的吸收剂和循环回流的物料吹起，形成沸腾床体，气体和物料无论处于流化床的过渡段还是稳定段，都处于强烈的紊流状态，物料之间的碰撞、摩擦、反应、传热等物理化学过程非常强烈，任何工况变化所引起的波动都会在这个强烈的传热传质状态下迅速达到新的平衡，在这个平衡的过程中烟气中二氧化硫与石灰颗粒(或消石灰颗粒)进行充分的化学反应，除去烟气中的SO2等酸性气体，然后烟气携带部分脱硫剂颗粒(大部分脱硫剂颗粒在脱硫塔内循环)进入气固分离器，进行气固分离。经脱硫后的纯净烟气从烟囱排出，排入大气，脱硫吸收剂颗粒由气固分离器分离下来后经返料器返回反应塔再次参加反应，这样如此循环使系统的脱硫效率得到很大提高，循环流化床烟气脱硫效率可以接近湿法的脱硫效率水平。

由此可见，脱硫吸收剂循环利用率越高及流化床内床料浓度越高，相应的脱硫率也得到提高，脱硫反应塔内部产生湍流越激烈，气固混合越充分，烟气反应的传热传质过程越完善，脱硫效率越高。

由于目前使用和传统的循环流化床烟气脱硫装置一般采用气固分离装置和再循环颗粒的加入口在脱硫反应塔上游烟道处或在文丘里出口混合段，因此，脱硫效率没有达到最佳值。特别是在低负荷工况下，脱硫效率显著降低。而且通常在脱硫反应塔出口未进行预收尘，导致烟气负载的颗粒负荷太大，同时出口处气流分布不均匀，分离效果不佳，能耗也高。特别是老厂机组在无预留脱硫场地或场地狭小的情况下，甚至无法加设气固分离装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的流态化、反应稳定的烟气循环流化床脱硫工艺及脱硫装置，提高和保持稳定的脱硫效率。

本发明提供的循环流化床烟气脱硫工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：

1)：锅炉烟气经循环流化床反应塔底部进气口进入塔内稳流；

2)：烟气的动压一部分转化为静压，具有一定静压的烟气平稳地向上经文丘里喷管加速后进入循环流化床反应塔塔体；

3)：烟气与来自再循环空气斜槽的混合物料颗粒在反应塔文丘里喷管和反应塔塔体中形成高效的气固流态化接触反应，脱除烟气中的二氧化硫等酸性气体。

其中，脱硫后的烟气经反应塔顶部的烟气出口排出，经预收尘装置及气固分离装置净化后，经增压风机和烟囱排入大气。

本发明提供的用于上述循环流化床烟气脱硫工艺的脱硫装置，包括反应塔，反应塔塔体上部设有连接气固分离装置的烟气出口，底部设有连接塔体内部文丘里喷管的进气口，气固分离装置末端分别连接有再循环空气斜槽以及与外界连通的烟囱，其特征在于：所述再循环空气斜槽另一端与文丘里喷管中部相连通。即将再循环物料直接送到文丘里喷管的流速最高和反应最强烈的区间进行气固两相反应，以提高脱硫效率。

具体来说，所述文丘里喷管依次包括位于下部与反应塔的进气口相连接的气体导入管、位于中部的喉管以及位于上部与反应塔塔体连通的扩张管，所述喉管壁上设有再循环物料接口，所述再循环物料接口与再循环空气斜槽末端相连接。

所述进气口对称设置在反应塔底部的两侧。

所述气固分离装置为电除尘器或布袋除尘器。

所述电除尘或布袋除尘器与再循环斜槽之间设有船型灰斗，船型灰斗位于电除尘或布袋除尘器的底部。

为了克服现有的烟气循环流化床脱硫装置气流不均、以及采用除尘分离装置占地大的缺陷，作为本发明的进一步改进，所述反应塔的烟气出口为沿反应塔圆周方向的径向出口，该径向出口与电除尘或布袋除尘器之间设有预收尘装置。所述径向出口与预收尘装置的连接处设有气流均布装置。所述气流均布装置包括开设有规则排布小孔的气体分布板。

在本发明中，锅炉烟气经循环流化床反应塔底部烟道两侧进入塔内的烟气稳流段，向上经文丘里喷管加速后进入循环流化床反应塔塔体，与来自再循环空气斜槽的混合物料颗粒在脱硫塔文丘里喷管的流速最高和反应最强烈的喉管区间进行气固两相反应，脱除烟气中的二氧化硫等酸性气体。脱硫后的烟气经预收尘装置(含气流均布装置)、电除尘或布袋除尘器净化后经增压风机和烟囱排入大气。

本发明与现有技术相比，由于脱硫再循环颗粒在文丘里管的中部进入再循环，流速比较高，因此提高脱硫效率；同时，当锅炉在较低负荷下运行时，吸收塔能够提供足够的初始流化速度，从而保证了在最低负荷时，也不会落颗粒，脱硫可以继续运行，为低负荷脱硫运行提供了保障。另一方面还相应延长脱硫循环颗粒在脱硫塔内的反应时间，直接效果是降低Ca/S比，减少脱硫反应剂的用量。另外，可以利用高温段烟气热量加热和快速干燥再循环颗粒，使脱硫反应剂消石灰和氯离子在120℃以上温度下反应生成吸潮性较差、不易凝结的碱式氯化钙(CaCl₂·Ca(OH)₂·H₂O)，改善再循环颗粒的流动性。

本发明的另一有益效果是，脱硫反应塔的烟气出口采用沿圆周方向的径向出口并且紧连接有除尘装置和预收尘装置，大大缩小了整个脱硫装置的占地，预收尘装置内设有气体分布板，使烟气气流均匀进入除尘器，大大提高除尘器效率。

附图说明

图1是本发明的烟气循环流化床工艺简图；

图2是图1中反应塔的结构简图；

图3是图1中文丘里喷管的结构简图；

图4是气流均布装置及预收尘装置的结构简图。

图中1.烟道、2.文丘里喷管、3.循环流化床反应塔塔体、4.反应塔顶部、5.预收尘装置、6.布袋除尘器、7.烟气出口、8.增压风机、9.烟囱、10.船型灰斗、11.再循环空气斜槽、12.吸收剂进料口、13.喷水口、16.气体导入管、17.喉管、18.扩张管、19.再循环物料接口、20.气体分布板、22.气流均布装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明循环流化床烟气脱硫工艺及其脱硫装置作进一步的说明：

如附图1至4所示的循环流化床烟气脱硫装置，包括反应塔塔体3、在反应塔塔体3下部左右两侧设有烟道，烟道的进气口1与文丘里喷管2相连通。其中文丘里喷管2依次包括位于下部气体导入管16、位于中部的喉管17以及位于上部与反应塔塔体连通的扩张管18，喉管16的侧壁上设有再循环物料接口19。该反应塔塔体3的侧面设有吸收剂进料口12、喷水口13、在反应塔塔体3的顶部4设有烟气出口7，烟气出口7为沿圆周方向的径向出口，并与预收尘装置5连接，烟气出口7与预收尘装置5的连接处设有气流均布装置22。如附图4所示，气流均布装置22包括一块气体分布板20，即所谓的“X-导流板”，其孔径和开孔率为规定值，以便烟气均匀地流过电场。气体分布板20与气流均布装置22之间通过连接部件连接。在预收尘装置5末端连接有电除尘器或布袋除尘器6，在电除尘器或布袋除尘器6的下部设有船型灰斗10，船型灰斗10的底部与再循环空气斜槽11相连接，再循环空气斜槽11的另一端与文丘里喷管2的再循环物料接口19相连接。电除尘器或布袋除尘器6的末端连接有烟管，在烟管上设有增压风机8，分离净化后的烟气经过增压风机8从烟囱9排出。

在图1中，实体箭头表示烟气流动的方向，空心箭头表示脱硫颗粒再循环的方向，带阴影线箭头表示多余或无用的脱硫颗粒排出至颗粒渣仓。锅炉烟气经脱硫反应塔底部两侧烟道的进气口1进入塔内的烟气稳流段，烟气的动压一部分转化为静压，具有一定静压的烟气平稳地向上经文丘里喷管2加速后进入循环流化床反应塔塔体3，与来自再循环空气斜槽11的混合物料颗粒在脱硫塔文丘里喷管2的喉管17区域至反应塔塔体3中形成高效的气固流态化接触反应，脱除烟气中的二氧化硫等酸性气体。脱硫后的烟气经反应塔顶部4的烟气出口7排出，经预收尘装置5(内设置气流均布装置22)、电除尘器或布袋除尘器6净化后，经增压风机8(或引风机)和烟囱9排入大气。

由于脱硫再循环颗粒在文丘里内的流速比较高，因此可以提高脱硫效率；同时，当锅炉在较低负荷下运行时，吸收塔能够提供足够的初始流化速度，从而保证了在最低负荷时，也不会落颗粒，脱硫可以继续运行，为低负荷脱硫运行提供了保障。另一方面是相应延长脱硫循环颗粒在脱硫塔内的反应时间，直接效果是降低Ca/S比，减少脱硫反应剂的用量。另外，利用高温段烟气热量加热和快速干燥再循环颗粒，使脱硫反应剂消石颗粒和氯离子在120℃以上温度下反应生成吸潮性较差、不易凝结的碱式氯化钙(CaCl₂·Ca(OH)₂·H₂O)，改善再循环颗粒的流动性。

Claims (9)

1.一种循环流化床烟气脱硫装置，包括反应塔，反应塔塔体(3)上部设有连接气固分离装置(6)的烟气出口(7)，底部设有连接塔体(3)内部文丘里喷管(2)的进气口(1)，气固分离装置(6)末端分别连接有再循环空气斜槽(11)以及与外界连通的烟囱(9)，其特征在于：所述再循环空气斜槽(11)另一端与文丘里喷管(2)中部相连通；所述文丘里喷管(2)依次包括位于下部与反应塔的进气口(1)相连接的气体导入管(16)、位于中部的喉管(17)以及位于上部与反应塔塔体(3)连通的扩张管(18)，所述喉管(17)壁上设有再循环物料接口(19)，所述再循环物料接口(19)与再循环空气斜槽(11)末端相连接。

2.根据权利要求1所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述进气口(1)对称设置在反应塔底部的两侧。

3.根据权利要求1所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述气固分离装置(6)为电除尘器或布袋除尘器。

4.根据权利要求3所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述电除尘或布袋除尘器与再循环斜槽(11)之间设有船型灰斗(10)，船型灰斗(10)位于电除尘或布袋除尘器的底部。

5.根据权利要求3所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述反应塔的烟气出口(7)为沿反应塔圆周方向的径向出口，该径向出口与电除尘或布袋除尘器之间设有预收尘装置(5)。

6.根据权利要求5所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述径向出口与预收尘装置(5)的连接处设有气流均布装置(22)。

7.根据权利要求6所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于：所述气流均布装置(22)包括开设有规则排布小孔的气体分布板(20)。

8.一种利用权利要求1～7任一项所述循环流化床烟气脱硫装置的脱硫工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：

1)：锅炉烟气经循环流化床反应塔底部进气口(1)进入塔内稳流；

2)：烟气的动压一部分转化为静压，具有一定静压的烟气平稳地向上经文丘里喷管(2)加速后进入循环流化床反应塔塔体(3)；

3)：烟气与来自再循环空气斜槽(11)的混合物料颗粒在反应塔文丘里喷管(2)和反应塔塔体(3)中形成高效的气固流态化接触反应，脱除烟气中的二氧化硫等酸性气体。

9.根据权利要求8所述的循环流化床烟气脱硫工艺，其特征在于：脱硫后的烟气经反应塔顶部的烟气出口(7)排出，经预收尘装置(5)及气固分离装置(6)净化后，经增压风机(8)和烟囱(9)排入大气。

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