CN2647417Y - 双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置 - Google Patents

双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置 Download PDF

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CN2647417Y CN 200320115456 CN200320115456U CN2647417Y CN 2647417 Y CN2647417 Y CN 2647417Y CN 200320115456 CN200320115456 CN 200320115456 CN 200320115456 U CN200320115456 U CN 200320115456U CN 2647417 Y CN2647417 Y CN 2647417Y
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刘亚丽
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Abstract

本实用新型公开了一种双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,其脱硫塔主体从下至上依次包括塔底储灰仓、烟气混合室、多个文丘里管流化段、渐扩锥体段、中间圆柱段、中间渐缩段、上部小圆柱段、塔顶过渡段和塔顶段。中间渐缩段为内腔截面向上渐缩的锥体段,其顶端与上部小圆柱段相连。塔顶过渡段为由多块平面板和弧面板拼接围合而成的内腔截面向上渐阔的变异结构,其底部与上部小圆柱段相连,其顶部与塔顶段相连。塔顶段的两侧设有烟气双向出口烟道,在与烟气出口烟道相连的塔顶段两侧出口的不同端面上设置有多级V型惯性分离器。该装置流动阻力小、内循环量大、外置高浓度除尘装置负荷低、脱硫剂利用率高、非常适应大型燃煤电站负荷变化的脱硫需要。

Description

双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及燃煤电站烟气脱硫设备,具体地指一种双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置。

背景技术

我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一,煤炭在我国一次能源的生产和消耗比例中一直在70%以上,燃煤产生的二氧化硫排放已形成了巨大的环境污染,从根本上治理二氧化硫排放污染已势在必行。

用于燃煤电站烟气脱硫的技术一般分为湿法、半干法和干法脱硫。循环流态化烟气脱硫方法是20世纪80年代发展起来的一种半干法烟气脱硫技术,由于该技术具有投资少、占地面积小、设备简单、脱硫效率高等特点,故成为电力环保行业中研究开发和推广的重点。

而目前在工业上应用得较为成熟的循环流态化烟气脱硫技术主要有丹麦史密斯缪勒公司的气体悬浮吸收技术(GSA)、德国鲁奇比晓夫循环流态化烟气脱硫技术、瑞典阿尔斯通公司的循环流态化烟气脱硫技术(NID)和德国Wulff公司的回流式循环流态化烟气脱硫技术(RCFB)。气体悬浮吸收技术以石灰浆液为吸收剂,其脱硫塔为圆柱形,脱硫塔顶出口处无内分离装置,脱硫塔外部循环采用外置旋风分离器来实现气固两相分离和循环物料的回送,不仅工艺流程和设备复杂、占地面积大、灰浆输送管路容易堵塞和结垢,而且外循环量很大、分离设备磨损严重、系统流动阻力也大。德国鲁奇比晓夫循环流态化烟气脱硫技术以消石灰粉为脱硫剂,脱硫塔顶部上部为圆柱形,烟气从塔顶部流出,采用高浓度电除尘器实现气固两相分离和循环物料的回送。而正是由于烟气直接从脱硫塔顶上方流出,且没有塔内分离装置,故在脱硫塔内没有形成有效的内循环,使外循环灰的浓度增大,增加了高浓度电除尘器的负荷和外循环量。

针对上述烟气脱硫设备中存在的问题,中国发明专利申请号为97103839.2所公开的“干式脱硫剂床料内循环的烟气脱硫方法及装置”、申请号为00128285.9所公开的“一种循环悬浮床干法烟气脱硫工艺及其系统”、申请号为02135541.X所公开的“一种双循环流化床烟气脱硫装置”和申请号为01114125.5所公开的“一种反应集成双循环流化床烟气脱硫方法”,均采用在脱硫塔上部设置内分离装置来加强其内循环。上述增设的装置虽然可增大内循环量、减少外循环分离装置的负担、提高脱硫剂的利用率,但由于脱硫塔上部仍为圆柱形,且单侧烟气出口,因此脱硫塔顶部的流动阻力依然很大,不能有效地加剧脱硫塔的内湍流度、强化传热传质过程、提高脱硫反应速度。

德国Wulff公司为了增大内循环量,在脱硫塔上部采用了变异及变截面结构,脱硫塔横截面自下向上阶梯增大,塔上部的过度段内壁面为变异形状,即圆形与角形的结合,从而形成塔内物料的自身内循环特性。但这种结构形式的选择,只能形成一定的内循环量,还不能有效地减少外循环量、减轻外部循环分离装置即高浓度电除尘器的负荷和有效地提高脱硫剂的利用率。

此外,目前设置在脱硫塔内部的内分离装置是不随着燃烧设备如燃煤电站锅炉负荷变化而改变的,这样在不匹配的负荷状态下会使内循环量减少、阻力增大,特别是在大型燃煤电站的烟气脱硫工程上更为明显,使其应用受到了一定的限制。

发明内容

本实用新型的目的就是要克服上述现有技术所存在的不足和缺陷,提供一种流动阻力小、内循环量大、外置高浓度除尘装置负荷低、脱硫剂利用率高、能适应大型燃煤电站负荷变化的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置。

为实现此目的,本实用新型所设计的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,包括连接组合为一完整脱硫体系的脱硫塔主体、外部电除尘器、引风机及烟囱。脱硫塔主体依次包括塔底储灰仓、烟气混合室、多个文丘里管流化段、渐扩锥体段、中间圆柱段和塔顶段。烟气进口烟道布置在烟气混合室上,脱硫剂喷嘴和循环物料入口布置在渐扩锥体段上,雾化水喷嘴布置在中间圆柱段的底部。其特殊之处在于:脱硫塔主体的中间圆柱段和塔顶段之间还依次增设有中间渐缩段、上部小圆柱段和塔顶过渡段。中间渐缩段为内腔截面向上渐缩的锥体段,其顶端与上部小圆柱段相连。塔顶过渡段为由多块平面板和弧面板拼接围合而成的内腔截面向上渐阔的变异结构,其底部与上部小圆柱段相连,其顶部与塔顶段相连。塔顶段的两侧设有烟气双向出口烟道,在与烟气出口烟道相连的塔顶段两侧出口的不同端面上设置有多级V型惯性分离器。

上述中间渐缩段可设计成锥角在60~90°范围内的锥体段。上述V型惯性分离器可设计成V型夹角可调节的惯性分离器,其调节范围为0~90°。上述塔顶过渡段可由多块平面三角形板和弧面三角形板拼接围合而成。

本实用新型的优点在于:由于在脱硫塔主体的中间圆柱段上面增加了中间渐缩段和上部小圆柱段,使得脱硫塔内的烟气流速增加,强化了烟气的紊流度,增强了烟气与脱硫剂颗粒之间的动量、热量和传质交换,从而提高了脱硫反应速度;由于在脱硫塔主体的塔顶段两侧采用了烟气双向出口烟道,且塔顶过渡段和塔顶段的双侧为变截面结构,与现有的单侧变截面结构相比,烟气流动阻力低、流动损失小,因而具有更好的流动性能。同时由于在塔顶段两侧出口不同端面上布置了多级V型惯性分离器,增加了塔内物料的循环量,增大了塔内循环物料的浓度,增强了塔内传质的效果,从而大幅提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率,也有效地降低了循环物料在脱硫塔主体出口的浓度,进而降低了外部电除尘器的负荷和外部物料的循环量。另外,由于多级V型惯性分离器的V型夹角是可调的,可根据燃烧设备负荷的变化,来确定V型惯性分离器的展开角度,从而实现小的流动阻力,并形成相匹配的内循环量。因此,采用本实用新型所设计的烟气脱硫装置,可以实现较高的脱硫效率,在钙硫比为1.1~1.3的条件下,脱硫效率可达到90~95%以上,且本烟气脱硫装置的阻力小于2500Pa,具有良好的整体性能。

附图说明

图1为一种双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置的整体结构示意图;图2为图1中脱硫塔主体的A向结构示意图;1图3为图1中脱硫塔主体的B-B剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步的详细描述:图中所示的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,主要由连接组合为一完整脱硫体系的脱硫塔主体、外部电除尘器17、引风机18及烟囱19组成。该脱硫塔主体从下至上依次包括塔底储灰仓1、烟气混合室2、多个文丘里管流化段4、渐扩锥体段6、中间圆柱段8、中间渐缩段9、上部小圆柱段10、塔顶过渡段11和塔顶段12。烟气进口烟道3布置在烟气混合室2的两侧,脱硫剂喷嘴5和循环物料入口13布置在渐扩锥体段6上,雾化水喷嘴7布置在中间圆柱段8的底部。中间渐缩段9为内腔截面向上渐缩的锥体段,该锥体段的锥角在60~90°范围内,可根据脱硫塔的具体尺寸参数和烟气所需要的流速设定锥角大小以及锥体高度。中间渐缩段9的底端与中间圆柱段8圆滑连接,中间渐缩段9的顶端与上部小圆柱段10圆滑连接。塔顶过渡段11为由多块平面板和弧面板11.1~11.5拼接围合而成的内腔截面向上渐阔的变异结构。平面板和弧面板11.1~11.5最好选用平面三角形板和弧面三角形板,塔顶过渡段11底部与上部小圆柱段10相连部分采用弧面三角形板,塔顶过渡段11顶部与塔顶段12相连部分采用平面三角形板,以便过渡连接圆滑,且三角形板结构简单可靠、加工及拼接方便,容易形成稳定的变异结构。塔顶段12由顶部盖板、前后侧壁板、以及塔顶过渡段11围合而成,塔顶段12左右两侧设有烟气双向出口烟道20,在塔顶段12两侧出口的不同端面上设置有多级排列的V型惯性分离器15。V型惯性分离器15的结构设计类似于铰链活页,其V型夹角可根据燃烧设备负荷的大小开闭,调节范围为0~90°,以减少流阻,提高内循环量,实现高脱硫效率。

本双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置工作时,从燃烧设备排出的烟气从两侧烟气进口烟道3进入烟气混合室2,两侧烟气混合后再进入多个文丘里管流化段4,烟气在文丘里管流化段4的喉部速度保持在25~60米/秒,在文丘里管流化段4出口速度为8~20米/秒。然后,烟气进入渐扩锥体段6,在此一方面高活性脱硫剂从脱硫剂喷嘴5喷入脱硫塔中,另一方面从外部电除尘器17分离出来的、包括部分未反应脱硫剂颗粒的循环物料经流化槽14和循环物料入口13也进入脱硫塔内,同时雾化水滴经水雾化喷嘴7从中间圆柱段8的底部以扇面进入脱硫塔内,形成脱硫塔中心过湿区,脱硫剂颗粒、循环物料颗粒和雾化液滴之间发生强烈的碰撞与动量、热量和传质交换,脱硫剂颗粒与烟气中的二氧化硫发生强烈的离子反应,同时雾化水滴吸收烟气的热量、汽化、干燥,混合烟气进入干燥区。当烟气、脱硫剂颗粒和循环物料颗粒进入中间渐缩段9、上部小圆柱段10时,烟气流速增加,强化了烟气的紊流度,增加了烟气与脱硫剂颗粒之间的动量、热量和传质交换,提高了脱硫反应速度。再后,混合烟气进入塔顶过渡段11与塔顶段12,在多级排列的V型惯性分离器15的阻挡作用下一部分脱硫剂颗粒不断回落,并在向上气流作用下在塔内上升,形成内循环。最后,混合烟气由塔顶段12左右两侧的烟气双向出口烟道20进入外部电除尘器17,在外部电除尘器17中,烟气中的固体颗粒被分离出来,其中含有一部分未完全反应的脱硫剂颗粒,被分离下来的固体颗粒一部分通过流化槽14、循环物料入口13返回脱硫塔中,再次进行物料循环。另一部分固体颗粒,包括脱硫副产品、飞灰等则通过循环灰排灰阀送入灰渣仓16储存、运走。从外部电除尘器17出来的洁净烟气经引风机18,再送入烟囱19,最后排入大气中。在塔底储灰仓1中的灰渣,用气体输送方法把其送入灰渣仓16内。

Claims (5)

1.一种双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,包括连接组合为一完整脱硫体系的脱硫塔主体、外部电除尘器(17)、引风机(18)及烟囱(19),脱硫塔主体依次包括塔底储灰仓(1)、烟气混合室(2)、多个文丘里管流化段(4)、渐扩锥体段(6)、中间圆柱段(8)和塔顶段(12),烟气进口烟道(3)布置在烟气混合室(2)上,脱硫剂喷嘴(5)和循环物料入口(13)布置在渐扩锥体段(6)上,雾化水喷嘴(7)布置在中间圆柱段(8)的底部,其特征在于:脱硫塔主体的中间圆柱段(8)和塔顶段(12)之间还依次增设有中间渐缩段(9)、上部小圆柱段(10)和塔顶过渡段(11);中间渐缩段(9)为内腔截面向上渐缩的锥体段,其顶端与上部小圆柱段(10)相连;塔顶过渡段(11)为由多块平面板和弧面板(11.1~11.5)拼接围合而成的内腔截面向上渐扩的变异结构,其底部与上部小圆柱段(10)相连,其顶部与塔顶段(12)相连;塔顶段(12)的两侧设有烟气双向出口烟道(20),在与烟气出口烟道(20)相连的塔顶段(12)两侧出口的不同端面上设置有多级V型惯性分离器(15)。
2.根据权利要求1所述的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,其特征在于:所说的中间渐缩段(9)为锥角在60~90°范围内的锥体段。
3.根据权利要求1或2所述的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,其特征在于:所说的塔顶过渡段(11)为由多块平面三角形板和弧面三角形板(11.1~11.5)拼接围合而成的内腔截面向上渐阔的变异结构。
4.根据权利要求1或2所述的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,其特征在于:所说的V型惯性分离器(15)为V型夹角可调节的惯性分离器,其调节范围为0~90°。
5.根据权利要求3所述的双侧变速多循环流态化烟气脱硫装置,其特征在于:所说的V型惯性分离器(15)为V型夹角可调节的惯性分离器,其调节范围为0~90°。
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