專利名稱：下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煙氣脫硫技術和設備，具體涉及一種適用于鋼鐵行業(yè)燒結機、燃煤電 廠和垃圾焚燒電廠的半干法煙氣脫硫技術。
背景技術：
半干法煙氣脫硫技術，投資省、占地少、無廢水排放、不會造成二次污染、脫硫效率 高、運行成本低、系統(tǒng)基本不腐蝕、可用一般碳鋼制造，符合我國國情，因而受到青睞。目前 國內外技術較成熟的半干法煙氣脫硫技術有旋轉噴霧干燥法(SDA法)、增濕灰循環(huán)半干 法(NID法)、懸浮循環(huán)流化床法和密相干塔法。但它們都有各自的弱點1.旋轉噴霧干燥法(SDA法)①旋轉噴頭昂貴，制漿系統(tǒng)復雜；②吸收塔內煙氣流速很低，塔直徑很大，占地面積較大；③Ca/S摩爾比高達1. 5，而且需要較高品質的石灰，吸收劑利用率僅為 50% ；④漿液帶水，又需加水調節(jié)，造成由溫度信號而引起的水路調節(jié)復雜化；⑤凈化后的煙氣會對后部除塵設備產生腐蝕；⑥裝置運行過程中，塔壁易積灰，塔底易堵灰；⑦投資較高，運行費用(電耗)較高；⑧副產物大部分為CaSO3,難以處理，利用價值不高。2.增濕灰循環(huán)半干法(NID法)①進入反應器內的增濕灰與煙氣同時由下而上高速( 18m/s)運行，相當于氣力 輸送。二者幾乎同步運動，相互摩擦、碰撞幾率低，反應效果較差；②反應器阻力降較大，磨損嚴重(需采用耐磨鋼制造)；③反應器出口煙氣含塵量非常高，進后部除塵器之前，應設預除塵設備；④吸收劑(即增濕灰)加水量有限(彡5%)，循環(huán)倍率較低( 25)，利用率較 低，脫硫效率較低。3.懸浮循環(huán)流化床法①流場不均勻，甚至嚴重偏流或局部渦流；②反應器阻力降較大(1500pa以上)；③脫硫灰粘壁、結塊、塌床、堵塔多有發(fā)生，裝置難以保持長周期、穩(wěn)定運行。4.密相干塔法①缺少運行經驗，技術成熟度較低；②反應器內煙氣流場偏流十分嚴重，很大一部分煙氣走短路③脫硫效率較低。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的，在于克服現有技術的上述不足，提供一種結構合理，煙氣流場、溫度場、壓力場非常均勻的“下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器”。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的。本發(fā)明“下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器”，由上至下(見圖1)的結構依次為直 流流線型進口煙道、吸收劑(新鮮消石灰及循環(huán)灰)均布器、聲波吹灰器、靜態(tài)混合器、反應 器殼體、增濕活化噴嘴、錐形旋流板式氣固分離器、氣固分隔導流筒、脫硫煙氣出口煙道和 雙曲線灰斗。各部件的結構分述如下所述的直流流線型進口煙道，為正方形截面，內設3片不等距圓弧形氣流均布導 流板，另接擴散段。所述的吸收劑(新鮮消石灰及循環(huán)灰)均布器，共有6個布料管，每個布料管口分 別對準各自對應的靜態(tài)混合器中心。所述的聲波吹灰器，設在6個靜態(tài)混合器中心的空檔處。所述的靜態(tài)混合器為SK型，位于吸收劑(新鮮消石灰及循環(huán)灰)均布器下方，反 應器筒體的上部，其下端板中心處為圓形開孔。所述的反應器殼體，為圓形截面。所述的增濕活化噴嘴，為雙流體噴嘴，設在靜態(tài)混合器組中心的下方。所述的錐形旋流板式氣固分離器，設在反應器殼體下部的中心部位。所述的氣固分隔導流筒，入口端伸入錐形旋流板式氣固分離器內底部，下部帶有 一錐段。所述的雙曲線灰斗，位于反應器底部。所述的脫硫煙氣出口煙道，為正方形截面，位于反應器殼體下方一側，與錐形旋流 板式氣固分離器下方的氣固分隔導流筒相接。該煙道在反應器內部分的上方，設有使粉塵 滑落下來的尖頂。本發(fā)明采用實際工程數據，經過嚴謹的工藝計算，并運用Fluent軟件進行流場分 析，效果十分理想。本發(fā)明配置合理，使反應器內的煙氣與吸收劑充分碰撞、混合；并獲得穩(wěn)定均勻的 流場、溫度場和壓力場；吸收劑獲得高循環(huán)倍率和利用率；而且不存在粘壁、結垢、塌床的 問題；同時明顯降低了出口煙氣的含塵量，大大減輕了后部袋式除塵器的負荷，有效解決了 半干法煙氣脫硫技術中的技術難題。

圖1為本發(fā)明“下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器”的結構示意圖。圖中1.直流流線型進口煙道，2.吸收劑均布器，3.聲波吹灰器，4.靜態(tài)混合器， 5.反應器殼體，6.增濕活化噴嘴，7.錐形旋流板式氣固分離器，8.氣固分隔導流筒，9.脫硫 煙氣出口煙道，10.雙曲線灰斗。圖2為反應器靜態(tài)混合器分布的橫截面圖。圖3為錐形旋流板式氣固分離器主視圖。圖4為錐形旋流板式氣固分離器俯視圖。
具體實施方式
參見圖1，下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，由上至下依次為直流流線型進口煙 道1、吸收劑均布器2、聲波吹灰器3、靜態(tài)混合器4、反應器殼體5、增濕活化噴嘴6、錐形旋 流板式氣固分離器7、氣固分隔導流筒8、脫硫煙氣出口煙道9和雙曲線灰斗10。直流流線型進口煙道、吸收劑均布器、聲波吹灰器、靜態(tài)混合器、錐形旋流板式氣 固分離器，和位于該氣固分離器下方的氣固分隔導流筒，以及脫硫煙氣出口煙道，雙曲線灰 斗，為本發(fā)明的獨特結構。鋼鐵行業(yè)的燒結機煙氣、燃煤電廠和垃圾焚燒電廠鍋爐的出口煙氣，從本反應器 頂部的直流流線型進口煙道1進入反應器，經3片不等距圓弧形氣流均布導流板進入反應 器，繼續(xù)向下運動，均勻地充滿反應器整個截面；新鮮消石灰及循環(huán)灰通過吸收劑均布器2 進入反應器；吸收劑均布器的每個出口(通常為6個)，分別對準各自對應的SK型靜態(tài) 混合器4 (該型靜態(tài)混合器阻力最小、最不容易堵塞)的中心，通過靜態(tài)混合器3，吸收劑與 煙氣激烈碰撞、充分混合；離開靜態(tài)混合器4后，下行的煙氣與吸收劑(氣固混合物)，由 于重度不同，存在速度差，相互繼續(xù)碰撞、摩擦、傳質、傳熱、反應(在反應器內反應時間 6秒)；攜帶大量顆粒物的脫硫煙氣向下流動，由系統(tǒng)后部的引風機造成的負壓作用，脫硫 煙氣穿過錐形旋流板式氣固分離器7的葉片間隙，形成了旋轉氣流，一部分固相顆粒物在 慣性作用下，被迎風面旋流板所吸附，沿旋流板邊緣的圓弧溝槽向下滑落，落入底部雙曲線 灰斗10 ；脫硫煙氣則被吸進氣固分隔導流筒8及脫硫煙氣出口煙道9 ；位于靜態(tài)混合器組 中心部位的聲波吹灰器3，定時開啟，使反應器內的煙氣與粉塵顆粒產生振蕩，破壞和阻止 粉塵顆粒在錐形旋流板式氣固分離器7葉片，以及反應器器壁之間的結合，使之處于懸浮 流化狀態(tài)，以便被煙氣帶走；經過初步氣固分離的脫硫煙氣，經過氣固分隔導流筒8及脫硫 煙氣出口煙道9，進入系統(tǒng)后部的袋式除塵器，進一步進行脫硫反應及氣固分離；經袋式除 塵器凈化了的煙氣，通過引風機送進煙囪，排入大氣；被袋式除塵器分離出的固相(即脫硫 灰，亦稱循環(huán)灰)，大部分通過氣力輸送，回送到反應器頂部的吸收劑均布器2，進入反應器 繼續(xù)參加脫硫反應；少部分送到灰?guī)欤硇刑幚?；反應器下部雙曲線灰斗10內的脫硫灰定 期排出，送至灰?guī)?。本發(fā)明的優(yōu)點在于1)直流流線型進口煙道(包括3片不等距圓弧形導流板及擴散段)符合煙氣流 動的自然流線，在彎道導流板分割區(qū)形成不等量過流，有效降低側向渦流，防止煙氣偏流， 使煙氣進入反應器后，均勻地充滿反應器整個截面，確保反應器內煙氣流場分布均勻，且阻 力降較小。2)吸收劑均布器可確保吸收劑(新鮮消石灰和循環(huán)灰)通過每個分布管，對準各 自對應的靜態(tài)混合器中心處，注入靜態(tài)混合器。3)靜態(tài)混合器可使吸收劑與煙氣激烈碰撞、不斷更新吸收劑的表面，使二者充分 混合、傳質、傳熱、并加速脫硫反應的進行。4)錐形旋流板式氣固分離器可對脫硫煙氣進行初步的氣固分離，使顆粒較大的、 重度較大的、品位不高的脫硫灰分離出來，從而減輕后部袋式除塵器的負荷，減輕系統(tǒng)的動 力消耗。5)聲波吹灰器定時開啟，使反應器內的煙氣與粉塵顆粒產生振蕩，破壞和阻止粉塵顆粒在錐形旋流板式氣固分離器葉片，以及反應器器壁之間的結合，使之處于懸浮流化 狀態(tài)，以便被煙氣帶走，或落入反應器下部的雙曲線灰斗中，保證錐形旋流板式氣固分離器 的分離效率。6)氣固分隔導流筒，位于錐形旋流板式氣固分離器的下方，脫硫煙氣出口煙道與 該氣固分隔導流筒相接，該導流筒的下端設有一錐體段，可分離出一部分粉塵，落入雙曲線 灰斗。這種結構不會影響整個反應器內煙氣流場的均勻性。7)本發(fā)明對不同濃度的酸性(含SO2、SO3、HCl、HF等)煙氣，及煙氣負荷變化的適 應性很強。當煙氣酸性成分過高時，可通過適當提高循環(huán)灰的循環(huán)倍率，或增加新鮮消石灰 用量來解決；為適應煙氣量的變化，無須設置回流煙道。8)本發(fā)明可有效降低Ca/S摩爾比(彡1. 3)，提高吸收劑的循環(huán)倍率(彡200)，提 高吸收劑的利用率( 99% )，確保脫硫效率在95%以上。9)整個脫硫過程都處于干燥狀態(tài)，煙氣出口溫度高于露點20°C左右，無污水排 放，無二次污染，設備基本不腐蝕，可用普通碳鋼制造，無須采用防腐蝕措施，工程造價較 低。10)不存在粘壁、結垢、塌床、堵塔的問題，反應器內沒有任何運動部件，反應器阻 力降小(彡800pa)，裝置可在良好的狀態(tài)下，安全、穩(wěn)定、長周期運行。
權利要求1.一種下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于由上至下的結構依次為直流 流線型進口煙道、吸收劑均布器、聲波吹灰器、靜態(tài)混合器、反應器殼體、增濕活化噴嘴、錐 形旋流板式氣固分離器、氣固分隔導流筒、脫硫煙氣出口煙道和雙曲線灰斗。
2.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的直流 流線型進口煙道，為正方形截面，內設3片不等距圓弧形氣流均布導流板，另接擴散段。
3.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的吸收 劑均布器，共有6個布料管，每個布料管口分別對準各自對應的靜態(tài)混合器中心。
4.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的聲波 吹灰器，設在6個靜態(tài)混合器中心的空檔處。
5.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的靜態(tài) 混合器為SK型，位于吸收劑均布器下方，反應器筒體的上部，其下端板中心處為圓形開孔。
6.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的反應 器殼體，為圓形截面。
7.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的增濕 活化噴嘴，為雙流體噴嘴。
8.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的錐形 旋流板式氣固分離器，設在反應器殼體下部的中心部位。
9.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的氣固 分隔導流筒，入口端伸入錐形旋流板式氣固分離器內底部，下部帶有一錐段。
10.根據權利要求1所述的下行循環(huán)流化床煙氣脫硫反應器，其特征在于所述的雙曲 線灰斗，位于反應器底部。
專利摘要本實用新型涉及一種下行循環(huán)流化床煙氣脫硫技術。其核心設備——反應器的結構，由上至下依次為直流流線型進口煙道、吸收劑(新鮮消石灰及循環(huán)灰)均布器、聲波吹灰器、靜態(tài)混合器、反應器殼體、增濕活化噴嘴、錐形旋流板式氣固分離器、氣固分隔導流板，脫硫煙氣出口煙道和雙曲線灰斗。本實用新型配置合理，使反應器內的煙氣與吸收劑充分碰撞、混合；并獲得穩(wěn)定均勻的流場、溫度場和壓力場；吸收劑獲得高循環(huán)倍率和利用率；而且不存在粘壁、結垢、塌床的問題；同時明顯降低了出口煙氣的含塵量，大大減輕了后部袋式除塵器的負荷，確保裝置安全、穩(wěn)定、長周期運行，有效解決了半干法煙氣脫硫技術中的技術難題。
文檔編號B01D53/50GK201912889SQ20102056281
公開日2011年8月3日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者刁經中, 徐綱, 李敦明, 蔣平菊, 趙鈺慧, 黃靈芝 申請人:刁經中, 北京博朗環(huán)境工程技術股份有限公司, 徐綱