CN106268282B - 循环流化床烟气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床烟气脱硫装置，该循环流化床烟气脱硫装置包括通过出口烟道连通的反应塔和除尘器，其中，所述反应塔和所述出口烟道之间通过沉降器连通，所述沉降器形成为罩在所述反应塔的出口通道上的闭合罩体，所述沉降器的内部固定设置有阻灰挡板，该阻灰挡板遮挡在所述出口通道的自由端的上方并且与所述自由端之间形成有连通所述闭合罩体和所述出口通道的间隙，所述出口通道的沿周向设置有防返混板，所述防返混板和所述阻灰挡板之间形成有开放通道，该开放通道倾斜向下延伸。因此，通过设置在沉降器内的阻灰挡板和设置在反应塔上的防返混板，能够实现两次烟气降尘，降低进入除尘器烟气的含尘浓度，减少除尘器的工作负荷。

Description

循环流化床烟气脱硫装置

技术领域

本发明涉及烟气净化技术领域，具体地，涉及一种循环流化床烟气脱硫装置。

背景技术

循环流化床烟气脱硫是以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，提高吸收剂的利用率。该脱硫技术属于干法或者半干法脱硫技术。随着技术的不断发展，目前这种脱硫方法的脱硫率已接近或达到湿法工艺的脱硫效率，脱硫效率达90％以上。该技术的主要优点在于：流程简单、工程投资少、占地面积小、脱硫剂利用率高、设备和管道腐蚀小、无废水排放，烟囱排烟干净，无湿法脱硫的白烟视觉污染。

目前采用的循环流化烟气干法脱硫技术主要的工艺流程为：含硫烟气从循环流化床底部进入反应塔，与反应塔底部喷入的脱硫剂以及外部循环回来的脱硫剂进行反应，反应后的烟气携带脱硫剂从脱硫塔顶排出后进入气固分离设施。现有技术中脱硫塔顶烟气粉尘浓度高达(800～1100g/Nm3)，给后续的气固分离设施带来较大难度，引起投资增大、运行费用增加等问题，特别是因含尘浓度高导致除尘器反吹频繁，引发除尘器操作周期短、操作费用高等问题。例如，CN10402019A公开了一种均流场内回流循环流化床烟气脱硫技术，主要技术特点是在反应器上部设置旋流板气固分离器，实现气固的初步分离，但由于反应器内气相流速较低，通过旋流板产生的切向速度低，气固两相难以实现很好的分离，且旋流板结构复杂，气固两相通过的阻力降大。

现有的烟气气固分离设施有两种方式：第一种方式是烟气直接进入除尘器，完全通过除尘器实现气固分离，如CN203507814U公开的一种高效循环流化床装置，该流化床装置烟气从反应器顶出，直接进入除尘器，但由于颗粒浓度高，除尘器负荷大，易堵塞且阻力降大，造成除尘器规格大，增加投资，同时除尘器反吹频繁，增加运行费用且易导致除尘器运行周期缩短；第二种方式是在除尘器前增加外置气固分离器来预分离气固两相，减少烟气含尘量从而降低除尘器的工作负荷，但由于增加外置气固分离器提高了工艺流程的复杂性，增大了烟气流动阻力，增大系统压降，即增大了装置的投资建设费用，也增大了装置运行维护费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环流化床烟气脱硫装置，该循环流化床烟气脱硫装置能够提高烟气脱硫效率和脱硫剂的利用率，减小脱硫塔出口烟气含尘量，减少除尘器工作负荷，延长除尘器的工作寿命。

为了实现上述目的，本发明提供一种循环流化床烟气脱硫装置，该循环流化床烟气脱硫装置包括通过出口烟道连通的反应塔和除尘器，其中，所述反应塔和所述出口烟道之间通过沉降器连通，所述沉降器形成为罩在所述反应塔的出口通道上的闭合罩体，所述沉降器的内部固定设置有阻灰挡板，该阻灰挡板遮挡在所述出口通道的自由端的上方并且与所述自由端之间形成有连通所述闭合罩体和所述出口通道的间隙，所述出口通道的沿周向设置有防返混板，所述防返混板和所述阻灰挡板之间形成有开放通道，该开放通道倾斜向下延伸；

所述阻灰挡板形成为圆锥结构，所述防返混板形成为锥管结构。

优选地，所述圆锥结构的圆锥角为100-150°，所述锥管结构的内表面和所述反应塔的外壁之间的夹角为30-60°。

优选地，所述沉降器从上至下包括封头、直筒段和锥筒段，所述封头遮盖在所述直筒段上端并且连通所述出口烟道，所述锥筒段的直径从上至下逐渐变小，并通过封闭段收口于所述出口通道的侧壁。

优选地，所述反应塔形成为圆筒结构，所述直筒段的直径和所述圆筒结构的直径的比值为1.4-3。

优选地，所述出口通道的自由端延伸至所述沉降器高度的1/3～3/5。

优选地，所述反应塔的外侧还设置有下降管，该下降管一端和所述沉降器的底部相连通，另一端和所述反应塔的底部相连通。

优选地，所述下降管上设置有第一流量控制阀。

优选地，所述除尘器的底部和所述反应塔的底部之间连通有回流通道，该回流通道包括连接在所述除尘器的灰口处的灰斗下降管，和连接在该灰斗下降管末端的斜管。

优选地，所述灰斗下降管上设置有第二流量控制阀。

通过上述技术方案，通过设置在沉降器内的阻灰挡板和设置在反应塔上的防返混板，能够实现两次烟气降尘，具体地，烟气中的脱硫剂首先被遮挡在所述出口通道的自由端上方的阻灰挡板第一次降尘，阻挡了脱硫剂颗粒的直接逃逸，部分大颗粒脱硫剂颗粒直接返回反应塔内，提高了脱硫剂的利用率和烟气脱硫率。随后，含尘烟气沿着防返混板和阻灰挡板之间形成的开放通道倾斜向下流动，固体颗粒由于受惯性作用沉积在沉降器的底部，而气体向上流向出口烟道，以实现第二次降尘，极大降低进入除尘器烟气的含尘浓度，减少除尘器的工作负荷，并且能够减少除尘器反吹频次和反吹消耗，减少运行费用，延长除尘器工作寿命，提高装置运行周期及稳定性，此外，通过将沉降器设置为罩在反应塔的出口通道上，简化了工艺流程且减少了整个装置的占地，减少装置的投资建设成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明优选实施方式提供的循环流化床烟气脱硫装置的正面结构示意图；

图2是图1中沉降器及其内构件的结构示意图。

附图标记说明

10出口烟道 11反应塔 12除尘器

13喷水喷嘴 14喷水量控制回路 15测温元件

16水流量计 17水量调节阀

20沉降器 21阻灰挡板 22防返混板

23封头 24直筒段 25锥筒段

26封闭段 27下降管

30回流通道 31灰斗下降管 32斜管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、”是根据循环流化床烟气脱硫装置正常工作时的烟气在反应塔中的流动方向而言的，具体地，朝向烟气的流动方向为上，背离烟气的流动的方向为下，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外，另外，附图中的箭头方向代表烟气的流动方向。

如图1至图2所示，本发明提供一种循环流化床烟气脱硫装置，该循环流化床烟气脱硫装置包括通过出口烟道10连通的反应塔11和除尘器12，其中，所述反应塔11和所述出口烟道10之间通过沉降器20连通，所述沉降器20形成为罩在所述反应塔11的出口通道上的闭合罩体，所述沉降器20的内部固定设置有阻灰挡板21，该阻灰挡板21遮挡在所述出口通道的自由端的上方，且与所述自由端之间形成有连通所述闭合罩体和所述出口通道的间隙，所述出口通道的沿周向设置有防返混板22，所述防返混板22和所述阻灰挡板21之间形成有开放通道，该开放通道倾斜向下延伸。

需要说明的是，此处的闭合罩体并非是完全闭合的，即，沉降器20的两端分别与反应塔11和出口烟道10密封连通，但整个沉降器20相对于整个循环流化床烟气脱硫装置的外部来说是闭合的。

其中，阻灰挡板21可以通过连接筋连接到沉降器20的内壁或者防返混板22上，对此本发明不做限制，均属于本发明的保护范围之中。

另外，防返混板22可以设置在出口通道的顶部，或者靠近出口通道的顶部，即，防返混板22可以相对于出口通道的顶部间隔一段距离设置。

因此，通过设置在沉降器20内的阻灰挡板21和设置在反应塔11上的防返混板22，能够实现两次烟气降尘，具体地，烟气中的脱硫剂首先被遮挡在所述出口通道的自由端上方的阻灰挡板21第一次降尘，阻挡了脱硫剂颗粒的直接逃逸，部分大颗粒脱硫剂颗粒直接返回反应塔内，提高了脱硫剂的利用率和烟气脱硫率。随后，气流转向，沿着防返混板22和阻灰挡板21形成的开放通道倾斜向下流动，固体颗粒由于受惯性作用继续向下运动，从而沉积在沉降器20的底部，而气体向上流向出口烟道，以实现第二次降尘，极大降低进入除尘器12的烟气的含尘浓度，减少除尘器12的工作负荷，并且能够减少除尘器12反吹频次和反吹消耗，减少运行费用，延长除尘器工作寿命，提高装置运行周期及稳定性，此外，通过将沉降器罩在反应塔的出口通道上，可取消传统工艺流程中外置气固分离器，仅设置除尘器12，简化了工艺流程，减小装置占地，提高装置运行的可靠性，减小了装置的投资建设和装置运行维护费用。优选地，为使得二次降尘气固分离的效果更好，所述阻灰挡板21形成为圆锥结构，所述防返混板22形成为锥管结构。即，阻灰挡板21形成一个倒置的闭合漏斗以全方位覆盖在出口通道的上方，而防返混板22形成为直径从上至下逐渐增大的异径管结构，因此，阻灰挡板21和防返混板22共同形成了出口向下倾斜的环形通道，利于气固两相的分离，同时，锥管结构能够阻止沉降在沉降器20底部的脱硫剂颗粒的二次返混。

为便于含尘气体能在沉降器20中沿周向均匀地分离，提高分离效率，所述圆锥结构和所述锥管结构和所述反应塔11的轴心同轴设置，即，圆锥结构和所述锥管结构相对于反应塔11的轴心对称设置。

进一步地，当所述圆锥结构的圆锥角为100-150°，所述锥管结构的内表面和所述反应塔11的外壁之间的夹角为30-60°时，该圆锥结构和锥管结构之间形成的环形通道更利于气固两相的分离。

沉降器20可以形成为任意罩在出口通道上的形状，为利于催化剂颗粒的快速沉降，所述沉降器从上至下包括封头23、直筒段24和锥筒段25，所述封头23遮盖在所述直筒段24上端并且连通所述出口烟道10，所述锥筒段25的直径从上至下逐渐变小，并通过封闭段26收口于所述出口通道的侧壁。其中，封头23可以形成为圆弧面，以增大和气体碰撞的接触面积，而锥筒段25形成为向下逐渐收缩的结构，能够较好地对固体颗粒进行收拢，因此，当气体从出口通道流经环形通道到达沉降器20的空腔中时，由于烟气的流通面积增大，烟气的流速降低，利于脱硫剂颗粒的沉降，进一步降低了沉降器20出口烟气中颗粒浓度。

所述反应塔11可以形成为圆筒结构，其中，所述直筒段24和所述圆筒结构的直径的比值越大，流通面积增加越大，流速减少越大，沉降效果越好，更利于固体颗粒的沉降，但相应的沉降器规格越大，建设投资越高。当所述直筒段24和所述圆筒结构的直径的比值为1.4-3时，能够确保在合适的成本下达到较好的固体颗粒的沉降效果。

为利于气体颗粒的沉降，所述出口通道的自由端延伸至所述沉降器20高度的1/3～3/5。因此，可以保证烟气从环形通道流出后能够使得烟气中的大部分固体颗粒沉积到沉降器20的底部，同时保证向上流动的烟气中的小部分固体颗粒在上升的过程中因流速降低而降落。

为提高脱硫剂的利用率和烟气脱硫效率，所述反应塔11的外侧还设置有下降管27，该下降管27一端和所述沉降器20的底部相连通，另一端和所述反应塔11的底部相连通。即，在反应塔11和沉降器20之间连通有一条用来回收脱硫剂的内循环通道，一方面可以保持床内的颗粒浓度，另一方面可以延长脱硫剂在床内的停留时间，提高脱硫剂的利用率。

进一步地，为防止催化剂固体颗粒堵塞在上述下降管27中，所述下降管27上设置有多个进风口。例如，进风口可以沿着催化剂固体颗粒的移动方向成45°角度设置倾斜设置，因此，可以在下降管27上沿着催化剂颗粒的下落的方向间隔设置多个进风口，当装置运行时可以通过进风口注入流化风松动催化剂固体颗粒，使得其顺畅流至反应塔11的底部继续参与反应。

为避免烟气经过下降管27自下而上反窜至沉降器20而造成短路，破坏反应塔11的流场，所述下降管27上设置有第一流量控制阀，以保证沉降器20的底部留有一定厚度的积灰。

为进一步地提高烟气脱硫效率和脱硫剂的利用率，所述除尘器12的底部和所述反应塔11的底部之间连通有回流通道30，该回流通道30包括连接在所述除尘器12的灰口处的灰斗下降管31，和连接在该灰斗下降管31末端的斜管32。即，回流通道30构成催化剂颗粒的外循环，其中，斜管32倾斜向下设置便于脱硫剂固体颗粒借助重力和流化风的作用沿着斜管顺畅滑至反应塔11的底部，因此流出床外的吸收剂物料经分离后可以通过回流通道30重新送回床内。

循环流化床内固体颗粒浓度是保证脱硫塔良好运行的重要参数，脱硫塔内固体颗粒浓度可以通过沿床高度底部和顶部的压差△P来表示，床的压力损失越大，表示固体颗粒浓度越大，为了将△P控制在一定范围内，以保证床内必需的固气比，进而使反应器始终处于良好的运行工况，所述灰斗下降管31上设置有第二流量控制阀，例如可以通过螺旋给料机控制内循环与外循环的脱硫剂总量是新加入的脱硫剂量的36-58倍，根据烟气的脱硫效果和脱硫塔的压降调整外循环量，进而控制内循环和外循环的总量。

在脱硫工艺中，烟气的湿度对脱硫效率影响很大，在相对湿度为40％-50％时，石灰活性增强，能够非常有效地吸收酸性气体，而烟气的相对湿度可以利用向反应塔11内给烟气喷水的方法来提高。实践中证明，当烟气脱硫操作温度高于露点温度10℃-20℃时，可以保证SO2的吸收效率达到最高。

因此可以所述反应塔10的底部设置有喷水喷嘴13，该喷水喷嘴13和所述沉降器20的顶部之间可以连通喷水量控制回路14，该喷水量控制回路14上设置有控制器、用于测量沉降器20顶部烟气温度的测温元件15、水量调节阀17和水流量计16，该测温元件15、该水量调节阀17和该水流量计16分别和所述控制器电连接。因此可以用测温元件15，例如可以为温度热电偶，来感应沉降器20顶部的温度变化，同时将水流量计中监测的水流量信号，均传递给控制器，然后控制器分析后对水量调节阀17发出一个信号，以调节阀门的开度，从而确保当烟气脱硫操作温度始终处于高于露点温度10℃-20℃的温度范围内，保证脱硫剂的活性最大。

为保证烟气和催化剂充分混合均匀，可以在反应塔11的底部设置文丘里管，因此装置运行时，含硫烟气从脱硫塔底部与加入的新鲜脱硫剂和循环回流的脱硫剂混合后，经过文丘里管的加速而悬浮起来，形成激烈的湍流状态，使颗粒和烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质，同时通过向反应塔内喷水，湿润颗粒表面，烟气冷却到最佳的化学反应温度，此时烟气中的SO2和其他酸性气体能够充分地被吸收。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种循环流化床烟气脱硫装置，包括通过出口烟道(10)连通的反应塔(11)和除尘器(12)，其特征在于，所述反应塔(11)和所述出口烟道(10)之间通过沉降器(20)连通，所述沉降器(20)形成为罩在所述反应塔(11)的出口通道上的闭合罩体，所述沉降器(20)的内部固定设置有阻灰挡板(21)，该阻灰挡板(21)遮挡在所述出口通道的自由端的上方，且与所述自由端之间形成有连通所述闭合罩体和所述出口通道的间隙，所述出口通道沿周向设置有防返混板(22)，所述防返混板(22)和所述阻灰挡板(21)之间形成有开放通道，该开放通道倾斜向下延伸；

所述阻灰挡板(21)形成为圆锥结构，所述防返混板(22)形成为锥管结构。

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，所述圆锥结构的圆锥角为100-150°，所述锥管结构的内表面和所述反应塔(11)的外壁之间的夹角为30-60°。

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，所述沉降器从上至下包括封头(23)、直筒段(24)和锥筒段(25)，所述封头(23)遮盖在所述直筒段(24)上端并且连通所述出口烟道(10)，所述锥筒段(25)的直径从上至下逐渐变小，并通过封闭段(26)收口于所述出口通道的侧壁。

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，所述反应塔(11)形成为圆筒结构，所述直筒段(24)的直径和所述圆筒结构的直径的比值为1.4-3。

5.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，所述出口通道的自由端延伸至所述沉降器(20)高度的1/3～3/5。

6.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，所述反应塔(11)的外侧还设置有下降管(27)，该下降管(27)一端和所述沉降器(20)的底部相连通，另一端和所述反应塔(11)的底部相连通。

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，所述下降管(27)上设置有第一流量控制阀。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于，所述除尘器(12)的底部和所述反应塔(11)的底部之间连通有回流通道(30)，该回流通道(30)包括连接在所述除尘器(12)的灰口处的灰斗下降管(31)，和连接在该灰斗下降管(31)末端的斜管(32)。

9.根据权利要求8所述的循环流化床烟气脱硫装置，其特征在于，所述灰斗下降管(31)上设置有第二流量控制阀。