專利名稱：用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于燃煤鍋爐脫硫技術(shù)領(lǐng)域中的脫硫裝置，特別涉及一種用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床煙氣脫硫是以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，通過吸收劑在反應(yīng)器內(nèi)多次再循環(huán)，使煙氣中SO2、HF、HCl等氣體與吸收劑充分接觸，接觸時間可高達(dá)30分鐘，從而大大提高吸收劑的利用效率。該脫硫技術(shù)屬于干法或半干法脫硫技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，目前這種脫硫方法的脫硫率已可與濕法脫硫工藝相媲美。
早在上世紀(jì)70年代初期，德國Lurgi公司就將循環(huán)流化床用于處理煉鋁設(shè)備的尾氣進(jìn)行脫硫，80年代中期用于處理電站鍋爐的煙氣進(jìn)行脫硫。目前全球已有多家公司通過采用循環(huán)流化床技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了脫硫工藝的工業(yè)化。
采用循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行脫硫的主要優(yōu)點(diǎn)在于1、結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠；2、工程投資少，占地面積??；3、對煤種適應(yīng)性強(qiáng)，既可處理燃低、中硫煤的煙氣，又可處理燃高硫煤的煙氣；4、鈣利用率高，在較低的Ca/S(摩爾比)下可接近與濕法相當(dāng)?shù)拿摿蛐剩?、處理后的煙氣不需再加熱；6、系統(tǒng)(包括設(shè)備與管道等)基本不存在腐蝕問題；7、無廢水排放。
采用傳統(tǒng)循環(huán)流化床技術(shù)脫硫也有一定的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為反應(yīng)器出口煙塵質(zhì)量濃度過高，加重了除塵設(shè)備的負(fù)荷，增加了運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于側(cè)重于發(fā)展一種低煙塵質(zhì)量濃度排放的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，特點(diǎn)是通過在循環(huán)流化床反應(yīng)器的頂部布置對沖射流發(fā)生器，在循環(huán)流化床內(nèi)部形成與煙氣射流方向相反的對沖射流，抑制反應(yīng)顆粒隨煙氣的向上流動，增大顆粒和氣流的接觸時間。通過這種流場布置，可取消傳統(tǒng)工藝中的預(yù)除塵設(shè)備，達(dá)到簡化工藝、節(jié)省投資并降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，本發(fā)明提供的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，包括消石灰倉1、水泵2、循環(huán)流化床反應(yīng)器3、除塵設(shè)備5和灰斗6；其中，消石灰倉1和水泵2分別通過管道連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器3下部，除塵設(shè)備5連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器3上部，除塵設(shè)備5的下端通過與之相連的灰斗6連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器3下部，灰斗6下端設(shè)有灰排出管62，所述循環(huán)流化床反應(yīng)器3底部設(shè)有煙氣通入管31，其特征在于，還包括安裝在循環(huán)流化床反應(yīng)器3內(nèi)頂端的自帶氣源的對沖射流發(fā)生器4，其氣流量小于或等于由循環(huán)流化床反應(yīng)器3底部通入的煙氣流量；所述的對沖射流發(fā)生器4的氣源由鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)驅(qū)動；所述的對沖射流發(fā)生器4為帶噴嘴的噴氣裝置；所述的除塵設(shè)備5為靜電除塵器或布袋除塵器；位于循環(huán)流化床反應(yīng)器3底部的煙氣通入管31還可連接一文丘里管，由鍋爐排出的未經(jīng)除塵后的煙氣經(jīng)過該文丘里管喉部得到加速，在漸擴(kuò)段與加入的消石灰粉和噴入的霧化水劇烈混合，Ca(OH)2與煙氣中的SO2、SO3、HCl和HF氣體等發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO4、CaSO3、CaCl2和CaF2等混合物。
本發(fā)明提供的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，其優(yōu)點(diǎn)為通過在循環(huán)流化床反應(yīng)器的頂部布置對沖射流發(fā)生器，在循環(huán)流化床內(nèi)部形成與煙氣射流方向相反的對沖射流，抑制反應(yīng)顆粒隨煙氣的向上流動，增大顆粒和氣流的接觸時間。通過這種流場布置，可取消傳統(tǒng)工藝中的預(yù)除塵設(shè)備，達(dá)到簡化工藝、節(jié)省投資并降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的工作原理圖。
圖2a為本發(fā)明中對沖式循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部的流場圖；圖2b為本發(fā)明中對沖式循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部的軸線上的速度分布圖；圖2c為本發(fā)明中對沖式循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部的不同高度上的徑向速度分布；圖2d為本發(fā)明中的對沖式循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部的全場流線形態(tài)；圖2e為本發(fā)明中的對沖式循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部的顆粒分布圖；其中消石灰倉1 水泵2 循環(huán)流化床反應(yīng)器3對沖射流發(fā)生器4除塵設(shè)備5 灰斗6灰排出管62 煙氣通入管31
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明如圖1所示，本發(fā)明提供的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，本發(fā)明提供的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，本發(fā)明提供的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，包括消石灰倉1、水泵2、循環(huán)流化床反應(yīng)器3、除塵設(shè)備5和灰斗6；其中，消石灰倉1和水泵2分別通過管道連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器3下部，除塵設(shè)備5連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器3上部，除塵設(shè)備5的下端通過與之相連的灰斗6連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器3下部，灰斗6下端設(shè)有灰排出管62，所述循環(huán)流化床反應(yīng)器3底部設(shè)有煙氣通入管31，其特征在于，還包括安裝在循環(huán)流化床反應(yīng)器3內(nèi)頂端的自帶氣源的對沖射流發(fā)生器4，其氣流量小于或等于由循環(huán)流化床反應(yīng)器3底部通入的煙氣流量；所述的對沖射流發(fā)生器4的氣源由鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)驅(qū)動；所述的對沖射流發(fā)生器4為帶噴嘴的噴氣裝置；所述的除塵設(shè)備5為靜電除塵器或布袋除塵器；位于循環(huán)流化床反應(yīng)器3底部的煙氣通入管31還可連接一文丘里管，由鍋爐排出的未經(jīng)除塵后的煙氣經(jīng)過該文丘里管喉部得到加速，在漸擴(kuò)段與加入的消石灰粉和噴入的霧化水劇烈混合，Ca(OH)2與煙氣中的SO2、SO3、HCl和HF氣體等發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO4、CaSO3、CaCl2和CaF2等混合物。
本發(fā)明由于在循環(huán)流化床反應(yīng)器3內(nèi)頂端設(shè)置了自帶氣源的對沖射流發(fā)生器4，在循環(huán)流化床3內(nèi)部形成與煙氣射流方向相反的對沖射流，抑制了反應(yīng)顆粒隨煙氣的向上流動，增大顆粒和氣流的接觸時間。
圖2為本發(fā)明的工作原理圖；其中圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e分別給出了本發(fā)明的對沖式循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部的流場(圖2a)、軸線上的速度分布(圖2b)、不同高度上的徑向速度分布(圖2c)、全場流線形態(tài)(圖2d)以及顆粒濃度分布(圖2e)。
從這些分析結(jié)果中可以看出，本發(fā)明的在循環(huán)流化床反應(yīng)器3內(nèi)頂端設(shè)置了自帶氣源的對沖射流發(fā)生器4，使反應(yīng)器中出現(xiàn)對沖的滯止流場，該滯止流場的存在以及特殊的流線形態(tài)使得顆粒被抑制在下部的回流區(qū)中，只有少數(shù)隨著氣體的表觀流動進(jìn)入上部回流區(qū)而被帶出反應(yīng)器。從而，反應(yīng)器出口的煙塵質(zhì)量濃度得到大大降低，與傳統(tǒng)的循環(huán)流化床工藝相比，其出口煙塵質(zhì)量濃度可降低15％-30％。在這樣的出口濃度下，可取消機(jī)械預(yù)除塵或旋風(fēng)分離除塵設(shè)備，工藝得到簡化，投資得到降低，運(yùn)行費(fèi)用也由于循環(huán)灰量的降低而降低。
另一方面，在兩個射流導(dǎo)致的速度滯止面上，湍流強(qiáng)度很高，而顆粒在兩股射流的作用下，頻繁往返于滯止面的兩側(cè)。高的湍流強(qiáng)度導(dǎo)致顆粒表面的強(qiáng)制氣體分子對流和擴(kuò)散，與煙氣中SO2、HF、HCl等氣體分子接觸機(jī)會大大增強(qiáng)，有助于提高該工藝的脫硫效率和吸收劑的利用效率。通過這樣的工藝，脫硫效率可達(dá)到80％以上，處理后煙氣中SO2的質(zhì)量濃度可保持在400mg/m3以下。
該發(fā)明的應(yīng)用和推廣將有助于改善我國由于燃煤帶來的巨大環(huán)境污染和酸雨挑戰(zhàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，包括消石灰倉(1)、水泵(2)、循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)、除塵設(shè)備(5)和灰斗(6)；其中，消石灰倉(1)和水泵(2)分別通過管道連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)下部，除塵設(shè)備(5)連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)上部，除塵設(shè)備(5)的下端通過與之相連的灰斗(6)連通于循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)下部，灰斗(6)下端設(shè)有灰排出管(62)，所述循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)底部設(shè)有煙氣通入管(31)，其特征在于，還包括安裝在循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)內(nèi)頂端的自帶氣源的對沖射流發(fā)生器(4)，其氣流量小于或等于由循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)底部通入的煙氣流量。
2.按權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，其特征在于，所述的對沖射流發(fā)生器(4)的氣源由鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)驅(qū)動。
3.按權(quán)利要求1或2所述的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，其特征在于，所述的對沖射流發(fā)生器(4)為帶噴嘴的噴氣裝置。
3.按權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，所述的除塵設(shè)備(5)為靜電除塵器或布袋除塵器。
4.按權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，其特征在于，所述位于循環(huán)流化床反應(yīng)器(3)底部的煙氣通入管(31)連接一文丘里管。
全文摘要
本發(fā)明涉及的用于燃煤鍋爐的對沖式煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置，包括消石灰倉、水泵、循環(huán)流化床反應(yīng)器、除塵設(shè)備和灰斗；消石灰倉和水泵分別連通于流化床反應(yīng)器下部，除塵設(shè)備連通于流化床反應(yīng)器上部，除塵設(shè)備下端通過與之相連的灰斗連通于流化床反應(yīng)器下部，灰斗下端設(shè)有灰排出管，流化床反應(yīng)器底部設(shè)有煙氣通入管，還包括安裝在流化床反應(yīng)器內(nèi)頂端的自帶氣源的對沖射流發(fā)生器，其氣流量小于或等于由流化床反應(yīng)器底部通入的煙氣流量；特點(diǎn)流化床內(nèi)部形成與煙氣射流方向相反的對沖射流，抑制反應(yīng)顆粒隨煙氣的向上流動，增大顆粒和氣流接觸時間；該流場布置，可取消傳統(tǒng)工藝中的預(yù)除塵設(shè)備，達(dá)到簡化工藝、節(jié)省投資并降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。
文檔編號B01D53/83GK1698934SQ20041004271
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者肖云漢, 原鯤 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所