專利名稱：復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝及脫硫反應(yīng)塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝及脫硫反應(yīng)塔，屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及各種燃燒設(shè)備排放煙氣中的干法脫硫系統(tǒng)及工藝。
背景技術(shù)：
二氧化硫氣體污染的治理一直是世界大多數(shù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)，其所產(chǎn)生污染物更是造成我國(guó)生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源，目前已經(jīng)成為了我國(guó)空氣污染治理的當(dāng)務(wù)之急。
目前對(duì)二氧化硫的治理，國(guó)外一般主要采用濕式石灰石膏法(W-FGD)，采用上述方法，雖然脫除效果較好，但其存在投資巨大、耗水量大，占地面積較大、系統(tǒng)復(fù)雜、阻力較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及需要對(duì)水進(jìn)行再處理等等一系列問(wèn)題。因此干式或半干式的高效煙氣脫硫技術(shù)成為了國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。
對(duì)于干法(半干法)脫硫技術(shù)，影響脫硫效率的主要因素有反應(yīng)溫度、濕度、脫硫劑顆粒表面活性、脫硫劑與煙氣接觸反應(yīng)時(shí)間、脫硫劑顆粒與煙氣的湍流傳質(zhì)特性等；對(duì)于整個(gè)干法脫硫系統(tǒng)，還必須考慮系統(tǒng)阻力大小、系統(tǒng)復(fù)雜程度、裝置及設(shè)備的磨損及腐蝕問(wèn)題、系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性問(wèn)題、耗水量大小等多方面因素的影響。
對(duì)于目前應(yīng)用的煙氣循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)，大都利用消化后的石灰(漿)作為吸收劑，用吸收劑和外部分離器分離出來(lái)的物料作為循環(huán)床料，在流化床反應(yīng)塔中通過(guò)強(qiáng)烈的氣固液三相作用來(lái)脫出煙氣中的有害氣體。這一方面由于采用石灰漿系統(tǒng)，不僅工藝流程復(fù)雜，占地面積大，并且灰漿輸運(yùn)管路易結(jié)垢和堵塞，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用。對(duì)于采用消石灰系統(tǒng)，如專利CN86108755A，其運(yùn)行費(fèi)用昂貴，且消石灰顆粒(Ca(OH)2)的表面活性不易保證，從性價(jià)上只適用于大容量鍋爐機(jī)組的脫硫要求。
針對(duì)這些問(wèn)題，近十年來(lái)又提出了許多新的干法脫硫系統(tǒng)及工藝，如中國(guó)發(fā)明專利CN1307926，它將干石灰(CaO)和煙氣飛灰及水按一定比例混合形成的物質(zhì)作為脫硫劑，送入流化床反應(yīng)塔中，同時(shí)在流化床反應(yīng)塔中增加了一個(gè)類似鍋爐折焰角的內(nèi)分離裝置來(lái)增加脫硫劑顆粒的內(nèi)循環(huán)量，并在脫硫塔外布置了一個(gè)撞擊式的氣固分離裝置。又如德國(guó)Wulff公司的“回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)”，采用一套較為復(fù)雜的消化系統(tǒng)將干石灰消化成消石灰作為脫硫劑，同樣在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)分離裝置。這兩項(xiàng)技術(shù)為了降低反應(yīng)塔的煙氣阻力，都采用文丘里式的煙氣引射裝置。由于脫硫反應(yīng)的溫度范圍較窄，這兩項(xiàng)技術(shù)的脫硫反應(yīng)塔都采用噴水將煙氣溫度降到合適的范圍。同時(shí)由于設(shè)置內(nèi)分離裝置(采用同樣設(shè)施的還有專利CN1195573)，增加了煙氣阻力并容易造成腐蝕。
從上可見(jiàn)，上述所有的干法脫硫技術(shù)都存在各種各樣的問(wèn)題，如潔凈煙氣的攜帶水量較多，或消化系統(tǒng)復(fù)雜、或脫硫劑顆粒表面活性較差、或阻力較大、易腐蝕堵塞等等，同時(shí)由于煙氣入口溫度一般都大于120℃，而只采用塔內(nèi)噴水降溫，降低了反應(yīng)塔有效空間的利用率。并且所有技術(shù)都沒(méi)有考慮由于燃燒設(shè)備負(fù)荷變化，煙氣量變小可能導(dǎo)致流化床反應(yīng)系統(tǒng)不能正常流化等因素的影響，負(fù)荷調(diào)節(jié)性較差?？偟膩?lái)講，通常是在解決了一個(gè)問(wèn)題的同時(shí)導(dǎo)致了其他問(wèn)題的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的和任務(wù)是提供一種新型的干法煙氣脫硫系統(tǒng)及工藝，采用復(fù)合循環(huán)式的流態(tài)化煙氣脫硫技術(shù)、系統(tǒng)及工藝，使其能在保證較低的鈣硫比(Ca/S＝1.1～1.3)的情況下達(dá)到較高的脫硫效率(90％～92％以上)，同時(shí)降低耗水量和潔凈煙氣的攜帶水量，保證脫硫劑顆粒較高的表面活性。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了脫硫系統(tǒng)的寬調(diào)節(jié)比特性，可以滿足燃燒設(shè)備從20％到110％負(fù)荷變化的高效脫硫要求。在實(shí)現(xiàn)上述目的前提下，并進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)，降低設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用，降低煙氣阻力，從而真正實(shí)現(xiàn)高效、寬調(diào)節(jié)比、低成本、低耗水量的干法煙氣脫硫的目的。
本發(fā)明技術(shù)方案復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝主要包括脫硫塔內(nèi)部分離的脫硫劑顆粒循環(huán)和外部除塵器分離出的脫硫劑顆粒再循環(huán)，特別是將潔凈含濕煙氣與燃燒設(shè)備中排出的煙氣一起送入循環(huán)流態(tài)化脫硫塔中的再循環(huán)。
所述的潔凈含濕煙氣的再循環(huán)，其再循環(huán)潔凈含濕煙氣量根據(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，一方面降低脫硫塔的煙氣入口溫度，使進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔的煙氣溫度降低5～20℃，另一方面，由于再循環(huán)煙氣量可以根據(jù)運(yùn)行要求方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，拓寬了脫硫系統(tǒng)的負(fù)荷變化適應(yīng)能力，可以滿足燃燒設(shè)備(如鍋爐等)從20％-110％負(fù)荷變化的高效脫硫要求；并將一小部分再循環(huán)煙氣升壓送到消化塔內(nèi)充當(dāng)消化系統(tǒng)的流化氣體。
所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，脫硫塔內(nèi)部分離的脫硫劑顆粒也進(jìn)行再循環(huán)，是將脫硫反應(yīng)塔內(nèi)部的脫硫劑顆粒通過(guò)一種塔內(nèi)煙氣流速隨著其上升過(guò)程產(chǎn)生階梯變化的結(jié)構(gòu)，在塔內(nèi)壁面形成的局部渦流區(qū)，強(qiáng)化脫硫劑顆粒在塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)量，延長(zhǎng)脫硫劑顆粒的接觸反應(yīng)時(shí)間。
所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其中采用脫硫劑顆粒的外部循環(huán)系統(tǒng)是在塔外采用氣固分離裝置將分離出的脫硫劑顆粒通過(guò)回料管道重新送回脫硫反應(yīng)塔，與塔內(nèi)的顆粒一起內(nèi)循環(huán)，直到滿足設(shè)計(jì)的脫硫劑利用率要求。
所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，經(jīng)混合室混合降溫的煙氣通過(guò)低阻力煙氣引射裝置從反應(yīng)塔底部向上射入反應(yīng)塔中。
所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，在脫硫反應(yīng)塔下部噴入經(jīng)消化系統(tǒng)得到的高活性脫硫劑顆粒、噴入霧化冷卻水及從外部除塵器分離的一部分脫硫劑顆粒，使需脫硫煙氣與脫硫劑顆粒、霧化水顆粒發(fā)生強(qiáng)烈的三相湍流傳熱傳質(zhì)交換。
所述的潔凈含濕煙氣再循環(huán)的煙氣抽出點(diǎn)在脫硫塔煙氣出口與煙囪12之間的管道任意處，再循環(huán)潔凈含濕煙氣量為總?cè)紵欧艧煔饬康?0％-50％，可進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到脫硫塔入口煙氣降溫5-20℃的要求和滿足脫硫塔正常流態(tài)化的煙氣量需求。
一種用于上述任意方法的脫硫反應(yīng)塔，其塔腔是一種變異及變截面的脫硫塔布置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，塔腔橫截面自下向上階梯形增大，塔上層內(nèi)壁面為變異形狀，形成強(qiáng)化脫硫劑顆粒在塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)量的局部渦流區(qū)。
所述的脫硫反應(yīng)塔，其底部接低阻力煙氣引射裝置7，從下向上，塔低為漸擴(kuò)錐體81，傾斜角為60-80°，在該錐體壁面上設(shè)置脫硫劑給料噴嘴86、噴水霧化噴嘴19、脫硫劑再循環(huán)入口85。中間反應(yīng)段82為圓柱結(jié)構(gòu)，塔體上部84為一種半圓半方形結(jié)構(gòu)，其截面積是中間反應(yīng)段的1.3-2.0倍。塔體上部與中間段之間的過(guò)度段83采用一種變異結(jié)構(gòu)相聯(lián)，類似于方圓節(jié)的變異方式。
所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其脫硫劑顆粒是采用生石灰CaO為原料，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)易的流態(tài)化消化系統(tǒng)得到高表面活性的脫硫劑顆粒，其主要成分為消石灰Ca(OH)2，再通過(guò)旋風(fēng)分離器將分離出的大部分脫硫劑顆粒通過(guò)氣力輸運(yùn)由脫硫反應(yīng)塔下部噴入脫硫反應(yīng)塔，其余部分隨乏氣送入煙氣入口管道，與煙氣一起進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)首先，本發(fā)明由于采用了潔凈含濕煙氣的再循環(huán)系統(tǒng)，煙氣增濕并降低了進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔的溫度，提高了反應(yīng)塔空間利用率，延長(zhǎng)了煙氣反應(yīng)空間和時(shí)間，提高了脫硫劑利用率，一定程度上相對(duì)降低了耗水量需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了脫硫系統(tǒng)負(fù)荷變化的寬調(diào)節(jié)特性。其次，本發(fā)明的脫硫反應(yīng)塔的變異及變截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用湍流氣動(dòng)輸運(yùn)原理，形成塔內(nèi)顆粒的自身內(nèi)循環(huán)特性，塔內(nèi)無(wú)任何其他分離部件，煙氣阻力小，并無(wú)腐蝕磨損等問(wèn)題，強(qiáng)化了脫硫劑的煙氣的反應(yīng)接觸特性，并極大地延長(zhǎng)了脫硫劑凱塔內(nèi)的停留時(shí)間。第三，本發(fā)明以廉價(jià)的生石灰為原料，采用一種簡(jiǎn)易的消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，消化反應(yīng)塔采用了類似于脫硫塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三相物質(zhì)在塔內(nèi)強(qiáng)烈混合反應(yīng)，形成較好的流態(tài)化及顆粒內(nèi)部再循環(huán)特性，提高了消化反應(yīng)能力和增強(qiáng)了消化后的脫硫劑顆粒活性。第四，消化系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)塔都采用碳鋼制造，系統(tǒng)內(nèi)各風(fēng)機(jī)無(wú)特殊的防磨要求。因此本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高脫硫效率(在鈣硫比1.1～1.3之間可達(dá)到90～92％以上的脫硫效率)、寬調(diào)節(jié)比(滿足燃燒設(shè)備20％～110％負(fù)荷變化的高效脫硫要求)，低投資及運(yùn)行成本、低耗水量的脫硫技術(shù)要求。


附圖1為本發(fā)明的工藝流程機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為附圖1中的脫硫反應(yīng)塔A向視圖。
附圖3為附圖1中的B-B剖視圖。
圖中1.生石灰倉(cāng)、2.機(jī)械給料裝置、3.消化反應(yīng)塔、4.旋風(fēng)分離器、5.排渣管、6.煙氣混合室、7.低阻力煙氣引射裝置、8.脫硫反應(yīng)塔，其中81是塔低漸擴(kuò)錐體，脫硫劑給料噴嘴86、脫硫劑再循環(huán)入口85、中間反應(yīng)段82、塔體上部84的半圓半方形結(jié)構(gòu)，塔體上部與中間段之間的過(guò)度段83的變異結(jié)構(gòu)相聯(lián)、9.反應(yīng)塔煙氣出口管、10.除塵器(靜電除塵器或布袋除塵器)、11.主引風(fēng)機(jī)、12.煙囪、13.再循環(huán)煙氣引風(fēng)機(jī)、14.灰渣倉(cāng)、15.消化塔出口管、16.旋風(fēng)分離器的乏氣引出管、17.脫硫劑輸運(yùn)管、18.消化用水霧化噴嘴、19.脫硫反應(yīng)的降溫增濕水霧化噴嘴、20.進(jìn)混合室的再循環(huán)煙氣管、21.進(jìn)消化反應(yīng)塔的再循環(huán)煙氣管、22.外部再循環(huán)的顆粒回料管、23.灰渣管、24.主煙氣進(jìn)口管、25.再循環(huán)煙氣引出管。
具體實(shí)施例方式
第一，本發(fā)明同時(shí)采用了三種再循環(huán)方式構(gòu)成了復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化脫硫系統(tǒng)1)采用了脫硫反應(yīng)塔內(nèi)的脫硫劑顆粒再循環(huán)技術(shù)。
該技術(shù)強(qiáng)化脫硫反應(yīng)塔8內(nèi)部的顆粒內(nèi)循環(huán)特性。通過(guò)一種變異布置及變截面脫硫塔設(shè)計(jì)，形成了塔內(nèi)煙氣流速隨著其上升過(guò)程產(chǎn)生階梯變化，一方面可以減小并調(diào)節(jié)吸收塔頂部的顆粒曳引力，另一方面在塔內(nèi)壁面變異處形成局部渦流區(qū)，強(qiáng)化脫硫劑顆粒在塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)量，顆粒內(nèi)循環(huán)量可以達(dá)到40％～80％之間。在減小了對(duì)外部氣固分離回流裝置磨損的情況下，延長(zhǎng)脫硫劑顆粒的接觸反應(yīng)時(shí)間。
2)采用脫硫劑顆粒的外部再循環(huán)系統(tǒng)。
塔外采用氣固分離裝置10(靜電除塵器或布袋除塵器)，將分離出的脫硫劑顆粒通過(guò)回料管道22重新送回脫硫反應(yīng)塔，與塔內(nèi)的顆粒內(nèi)循環(huán)一起，直到滿足設(shè)計(jì)(較高)的脫硫劑利用率要求。
3)采用潔凈含濕煙氣的煙氣再循環(huán)系統(tǒng)。
一方面，將經(jīng)過(guò)脫硫和除塵器得到的潔凈煙氣的一部分重新送回脫硫塔底部的煙氣混合室6中，這首先可以降低脫硫塔的煙氣入口溫度，使進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔的煙氣溫度降低5～20℃，相當(dāng)于增加了脫硫塔的有效反應(yīng)空間，并減小了煙氣降溫所需的噴水量要求；同時(shí)，由于再循環(huán)煙氣量可以根據(jù)運(yùn)行要求方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，拓寬了脫硫系統(tǒng)的負(fù)荷變化適應(yīng)能力，該發(fā)明可以滿足燃燒設(shè)備(如鍋爐等)從20％-110％負(fù)荷變化的高效脫硫要求，特別對(duì)于燃燒設(shè)備低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)煙氣再循環(huán)量同樣可以保證脫硫反應(yīng)塔的流態(tài)化要求。另一方面，將一小部分再循環(huán)煙氣升壓送到生石灰的消化塔3內(nèi)充當(dāng)消化系統(tǒng)的流化氣體，取消了采用干空氣進(jìn)行生石灰的流化及消化反應(yīng)需求，不會(huì)造成空氣的二次污染，同時(shí)，由于再循環(huán)煙氣本身的含濕量高于正常干空氣，一定程度上降低了生石灰消化所需的噴水量。
第二，本發(fā)明采用生石灰CaO作為脫硫劑原料，通過(guò)一套簡(jiǎn)化的流態(tài)化消化系統(tǒng)，將生石灰消化成脫硫反應(yīng)需要的高表面活性的消石灰顆粒，并采用再循環(huán)含濕煙氣作為流化氣體，消化塔內(nèi)噴入霧化水，并且消化塔布置同樣采用增強(qiáng)顆粒內(nèi)循環(huán)特性的變異及變截面設(shè)計(jì)，或再增加內(nèi)分離裝置，使?jié)M足脫硫性能要求的消石灰才能離開(kāi)消化塔進(jìn)入消化系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器4中，進(jìn)入旋風(fēng)分離器4的脫硫劑顆粒為干態(tài)，氣固混合物的含濕量在8％-16％之間。脫硫劑氣?；旌衔镞M(jìn)入旋風(fēng)分離器后分離成兩部分，其中絕大部分分離出來(lái)的脫硫劑顆粒從分離器下部經(jīng)給料管道17和氣力輸運(yùn)裝置噴射進(jìn)入入脫硫反應(yīng)塔，一小部分未能分離出的細(xì)脫硫劑顆粒隨乏氣從分離器上部經(jīng)輸運(yùn)管道16送入煙氣進(jìn)口管道24中，與煙氣一起進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔8。
第三，本發(fā)明的脫硫塔反應(yīng)主體包括煙氣混合裝置6、低阻力煙氣引射裝置7，具有顆粒強(qiáng)內(nèi)循環(huán)特性的脫硫反應(yīng)塔8，外部再循環(huán)脫硫劑顆粒的回料裝置及管道22，在脫硫反應(yīng)塔8下部布置有脫硫劑給料噴嘴、噴水霧化噴嘴、外部再循環(huán)顆粒進(jìn)口。從燃燒設(shè)備產(chǎn)生的煙氣和再循環(huán)煙氣在混合室里充分混合通過(guò)煙氣引射裝置7(可采用文丘里型噴嘴形式或流化床的布風(fēng)板裝置)，這樣降低了溫度的煙氣進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔，在脫硫塔底部與脫硫劑顆粒、噴水霧化顆粒充分而均勻強(qiáng)化接觸，一方面由于水顆粒的蒸發(fā)將煙氣進(jìn)一步降到合適的反應(yīng)溫度(比煙氣中的水露點(diǎn)溫度高5-15℃，通常在55～70℃之間)，并維持適當(dāng)?shù)谋砻孢m度；另一方面，由于在塔內(nèi)形成強(qiáng)烈的三相湍流交換特性和脫硫劑顆粒的內(nèi)循環(huán)特性，實(shí)現(xiàn)低鈣硫比下的高脫硫效率。
下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式、工藝過(guò)程和系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)。
首先，從燃燒設(shè)備排出的煙氣通過(guò)主煙氣進(jìn)口管24送入煙氣混合室6，并在6中與再循環(huán)潔凈含濕煙氣充分混合、降溫、增濕，再經(jīng)低阻力的煙氣引射裝置7射入脫硫反應(yīng)塔中。上述的煙氣進(jìn)口管24與消化系統(tǒng)旋風(fēng)分離器4的乏氣管道相連；調(diào)節(jié)再循環(huán)煙氣量，使煙氣在混合室中降溫5-20℃，煙氣引射裝置采用5-11根文丘里管組成，并維持煙氣射流的出口速度變化范圍為10-26米/秒。
同時(shí)，將脫硫劑原料CaO粉由生石灰倉(cāng)1經(jīng)機(jī)械給料裝置2送入消化反應(yīng)塔3的下部，其底部引入一部分再循環(huán)潔凈含濕煙氣，經(jīng)升壓通過(guò)管道21射入消化塔，并在塔內(nèi)下部噴入霧化水，保持塔內(nèi)底部有合適的濕度和流化狀態(tài)，消化塔采用增強(qiáng)顆粒內(nèi)循環(huán)特性的變異及變截面設(shè)計(jì)，或增加采用一種內(nèi)分離裝置，由于消化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在流態(tài)化下，反應(yīng)將導(dǎo)致生石灰顆粒破裂，成為小粒徑、高比表面積的高活性消石灰顆粒，到達(dá)消化塔頂部出口的絕大部分顆粒粒徑在10-70μm之間，為干態(tài)物質(zhì)，氣固混合物的含濕量在9％-15％之間，再進(jìn)入消化系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器4中，其中被分離出來(lái)的脫硫劑顆粒經(jīng)輸運(yùn)管17，通過(guò)氣力輸運(yùn)裝置噴入脫硫反應(yīng)塔8的下部，其余部分隨旋風(fēng)分離器頂部乏氣管16送入主煙氣進(jìn)口管道24中。
隨后，煙氣進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔8的下部與由17送來(lái)的從噴嘴85噴進(jìn)的高活性脫硫劑顆粒、由19噴入的霧化冷卻水和從除塵器分離出的經(jīng)22從入口86進(jìn)來(lái)一部分脫硫劑顆?；旌?，三者發(fā)生強(qiáng)烈的三相湍流傳熱傳質(zhì)交換。上述塔內(nèi)煙溫降到55-70℃之間(高于塔內(nèi)煙氣露點(diǎn)溫度5-15℃之間)，塔內(nèi)煙氣含濕量維持在12-15％，脫硫劑顆粒絕大部分為Ca(OH)2，大部分粒徑在10-70μm之間，塔內(nèi)脫硫劑顆粒表面含濕量保持在8～15％之間。這樣煙氣、水顆粒、脫硫劑顆粒和再循環(huán)顆粒在煙氣射流的帶動(dòng)下，向上運(yùn)動(dòng)，整個(gè)脫硫塔內(nèi)呈流化懸浮態(tài)。
塔體采用的變異及變截面布置，塔內(nèi)無(wú)內(nèi)件。見(jiàn)圖2，從下往上，塔低為漸擴(kuò)錐體81段，傾斜角為60-80°，在該錐體壁面上設(shè)置脫硫劑給料噴嘴85、噴水霧化噴嘴19、脫硫劑再循環(huán)入口86。中間反應(yīng)段為圓柱結(jié)構(gòu)82，圖3給出了塔體上部84為一種半圓半方型結(jié)構(gòu)，841是方形區(qū)，842是圓形區(qū)。其截面積是中間反應(yīng)段的1.3-2.0倍，最佳為1.5倍。塔體上部84還可以是任意個(gè)角的多邊形，均可以達(dá)到在塔內(nèi)產(chǎn)生局部渦流區(qū)的目的。塔體上部與中間段采用一種變異結(jié)構(gòu)相聯(lián)段83，采用類似于方圓節(jié)的變異方式，達(dá)到了脫硫劑顆粒在塔內(nèi)的高循環(huán)回流量。在塔體中上部，基本呈現(xiàn)較大的回落趨勢(shì)，并且由于塔內(nèi)壁面的變異及變截面設(shè)計(jì)，大部分顆粒沿側(cè)壁附近向下運(yùn)動(dòng)，并到塔下部又重新被煙氣帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)往復(fù)，在塔內(nèi)形成高強(qiáng)度的三相湍流交換狀態(tài)，發(fā)生強(qiáng)烈的混合、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程。在塔內(nèi)煙氣中的SO2與脫硫劑Ca(OH)2反應(yīng)生成亞硫酸鈣或硫酸鈣，并可以同時(shí)脫出煙氣中少量的SO3以及可能存在的HCl、HF等有害氣體成分，脫硫效率至少可以達(dá)到90％以上。
再后，煙氣由脫硫塔頂部的出口管道9引出，進(jìn)入靜電分離器10中(或布袋除塵器)，煙氣中攜帶的顆粒被分離出來(lái)，其中還含有一部分未反應(yīng)的脫硫劑顆粒，為了提高脫硫劑利用率，通過(guò)一個(gè)再循環(huán)顆?；亓瞎?2，將它們?cè)傺h(huán)送回脫硫塔中，不循環(huán)的脫硫副產(chǎn)品及飛灰則送入灰渣倉(cāng)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)走。從除塵器10出來(lái)的達(dá)標(biāo)潔凈煙氣一部分由再循環(huán)引風(fēng)機(jī)13帶走，進(jìn)行煙氣再循環(huán)，其余則由主引風(fēng)機(jī)11送入煙囪12，最后排入大氣。由再循環(huán)風(fēng)機(jī)13帶走的再循環(huán)煙氣，其中大部分送入煙氣混合室6中，其余部分則作為消化塔的流化氣體，經(jīng)管道21，并升壓噴入消化反應(yīng)塔3的底部。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，主要包括脫硫塔內(nèi)部分離的脫硫劑顆粒循環(huán)和外部除塵器分離出的脫硫劑顆粒再循環(huán)，其特征是將潔凈含濕煙氣與燃燒設(shè)備中排出的煙氣一起送入流態(tài)化脫硫反應(yīng)塔中的再循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是潔凈含濕煙氣的再循環(huán)，再循環(huán)潔凈含濕煙氣量根據(jù)運(yùn)行要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，一方面降低脫硫塔的煙氣入口溫度，使進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔的煙氣溫度降低5～20℃，同時(shí)滿足脫硫塔在變負(fù)荷工況下的正常流態(tài)化的煙氣量需求，并將一小部分再循環(huán)煙氣升壓送到生石灰的消化塔內(nèi)充當(dāng)消化系統(tǒng)的流化氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫塔內(nèi)部分離的脫硫劑顆粒也進(jìn)行再循環(huán)，是將脫硫反應(yīng)塔內(nèi)部的脫硫劑顆粒通過(guò)一種塔內(nèi)煙氣流速隨著其上升過(guò)程產(chǎn)生階梯變化的結(jié)構(gòu)，并在塔內(nèi)壁面形成局部渦流區(qū)強(qiáng)化脫硫劑顆粒在塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)量，延長(zhǎng)了脫硫劑顆粒的接觸反應(yīng)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是采用脫硫劑顆粒的外部循環(huán)系統(tǒng)是在塔外采用氣固分離裝置將分離出的脫硫劑顆粒通過(guò)回料管道重新送回脫硫反應(yīng)塔，與塔內(nèi)的顆粒一起內(nèi)循環(huán)，直到滿足設(shè)計(jì)的脫硫劑利用率要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是經(jīng)混合室混合降溫的煙氣通過(guò)低阻力煙氣引射裝置從反應(yīng)塔底部向上射入反應(yīng)塔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是在脫硫反應(yīng)塔下部噴入經(jīng)消化系統(tǒng)得到的高活性脫硫劑顆粒、噴入霧化冷卻水，以及從外部除塵器分離的一部分脫硫劑顆粒，使需脫硫煙氣與脫硫劑顆粒、霧化水顆粒發(fā)生強(qiáng)烈的三相湍流傳熱傳質(zhì)交換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是潔凈含濕煙氣再循環(huán)，煙氣抽出點(diǎn)在脫硫塔煙氣出口與煙囪12之間的管道任意處，再循環(huán)潔凈含濕煙氣量為總?cè)紵欧艧煔饬康?0％～50％進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到脫硫塔入口煙氣降溫5-20℃的要求，和滿足脫硫塔正常流態(tài)化的煙氣量需求。
8.一種用于上述任意方法的脫硫反應(yīng)塔，其特征是塔腔采用一種變異及變截面的脫硫塔布置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，塔腔橫截面自下向上階梯形增大，塔上層內(nèi)壁面為變異形狀，形成強(qiáng)化脫硫劑顆粒在塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)量的局部渦流區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫硫反應(yīng)塔，其特征是所述的脫硫反應(yīng)塔，其底部接低阻力煙氣引射裝置(7)，從下向上，塔低為漸擴(kuò)錐體(81)，傾斜角為60-80°，在該錐體壁面上設(shè)置脫硫劑給料噴嘴(86)、噴水霧化噴嘴(19)、脫硫劑再循環(huán)入口(85)，中間反應(yīng)段(82)為圓柱結(jié)構(gòu)，塔體上部(84)為一種半圓半方形結(jié)構(gòu)，其截面積是中間反應(yīng)段的1.3-2.0倍，塔體上部與中間段之間的過(guò)度段(83)采用一種變異結(jié)構(gòu)相聯(lián)，類似于方圓節(jié)的變異方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝，其特征是脫硫劑顆粒是采用生石灰為原料，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)易的流態(tài)化消化系統(tǒng)得到高表面活性的脫硫劑顆粒，其主要成分為消石灰，再通過(guò)旋風(fēng)分離器將分離出的大部分脫硫劑顆粒通過(guò)氣力輸運(yùn)在脫硫反應(yīng)塔下部噴入脫硫反應(yīng)塔，其余部分隨乏氣送入煙氣入口管道，與煙氣一起進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合循環(huán)式流態(tài)化干法煙氣脫硫工藝及脫硫反應(yīng)塔，其特點(diǎn)是采用生石灰為脫硫劑原料，經(jīng)潔凈含濕煙氣流化的一個(gè)簡(jiǎn)易消化裝置，形成高表面活性的消石灰為脫硫劑；系統(tǒng)采用了三種再循環(huán)布置方式，即脫硫劑顆粒內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)以及潔凈含濕煙氣的再循環(huán)設(shè)計(jì)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先在較低的鈣硫比(Ca/S＝1.1－1.3)下可達(dá)到90％～92％以上的脫硫效率；其次，具有寬調(diào)節(jié)比特性，可以滿足燃燒設(shè)備從20％到110％負(fù)荷變化的高效脫硫要求；第三，減少了耗水量和潔凈煙氣的攜帶水量；第四，采用生石灰為脫硫原料，和簡(jiǎn)化的消化系統(tǒng)，降低了投資及運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)B01D53/83GK1425491SQ0214782
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者張澤, 韓洪 申請(qǐng)人:武漢凱迪電力股份有限公司