本發(fā)明屬于循環(huán)流化床脫硫技術領域，特別涉及一種循環(huán)流化床脫硫塔及控制方法。

背景技術：

循環(huán)流化床干法煙氣脫硫工藝(cfb-fgd)是國內外研究最多、應用最廣的一種比較先進的脫硫技術，該技術是對空氣預熱器流出的煙氣進行除塵器除塵，而后與吸收劑、循環(huán)脫硫灰混合，經(jīng)文丘里管加速，形成流化床，進而達到煙氣脫硫的高效技術工藝。循環(huán)流化床干法煙氣脫硫工藝(cfb-fgd)集脫硫、除塵于一體，具有占地少、水耗及電耗低、一次投資少、操作維護簡便等優(yōu)點，具有非常好的技術經(jīng)濟性。由于中國北方地區(qū)用電負荷偏低，機組全年負荷率在50％左右，產(chǎn)生的煙氣量經(jīng)常低于運行的最低煙氣量。當鍋爐產(chǎn)生煙氣量低于循環(huán)流化床鍋爐脫硫塔的最低煙氣量時，需要采取開啟脫硫清潔煙氣再循環(huán)風擋板的方式將清潔煙氣引入脫硫塔，以維持給定風量運行。造成鍋爐低負荷工況下，仍需維持相對較高的負荷，致使耗電量偏高，電廠經(jīng)濟效益下降。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種循環(huán)流化床脫硫塔，其設有低流量反應腔，能夠在煙氣量較低時維持脫硫塔的正常運行，并且保持較高的脫硫效率，克服了現(xiàn)有循環(huán)流化床脫硫塔在煙氣量低時仍需將清潔煙氣引回脫硫塔維持高負荷運行的缺陷。

同時，本發(fā)明提供了一種循環(huán)流化床脫硫塔的控制方法，能夠根據(jù)進入鍋爐的煙氣量調節(jié)脫硫噴槍的流量，以提高脫硫塔的脫硫效率。

本發(fā)明提供的技術方案為：

一種循環(huán)流化床脫硫塔，包括：

低流量反應腔，其設置在脫硫塔漸擴段與脫硫塔以最低負荷運行時的反應稀相區(qū)之間，所述低流量反應腔包括：

入口段，其為具有直徑逐漸縮小空腔的錐體通道，所述入口段的大直徑端與脫硫塔漸擴段上端連通；

反應段，其下端與所述入口段的小直徑端連通，所述反應段為圓柱

形空腔；

出口段，其為具有直徑逐漸擴大空腔的錐體通道，所述出口段的小

直徑端與所述反應段上端連通，所述出口段的大直徑端與脫硫塔內壁固

定連接。

優(yōu)選的是，所述反應段的半徑為r，0.7r0≤r≤0.8r0，其中，r0為脫硫塔反應密相區(qū)半徑。

優(yōu)選的是，所述入口段與所述反應段延長線之間的夾角為30～50度。

優(yōu)選的是，所述循環(huán)流化床脫硫塔還包括脫硫噴槍，其設置在脫硫塔漸擴段。

優(yōu)選的是，所述脫硫噴槍為2個，并相對設置在脫硫塔漸擴段的兩側。

優(yōu)選的是，所述循環(huán)流化床脫硫塔還包括霧化噴水嘴，其設置在所述低流量反應腔處，所述霧化噴嘴連通高壓水泵。

優(yōu)選的是，所述霧化噴水嘴沿脫硫塔高度方向分兩層設置，所述霧化水噴嘴分別設置在所述低流量反應腔的入口段及反應段。

優(yōu)選的是，所述循環(huán)流化床脫硫塔還包括：

溫度傳感器，其設置在脫硫塔出口，用于監(jiān)測脫硫塔出口的煙氣溫度；

二氧化硫檢測儀，其分別設置在脫硫塔煙氣進口及煙氣出口，用于監(jiān)測脫硫塔進口及出口煙氣中的so2濃度；

煙氣流量計，其設置在脫硫塔煙氣進口處，由于監(jiān)測進入脫硫塔的煙氣量；

控制器，其連接所述溫度傳感器、二氧化硫檢測儀及煙氣流量計，用于控制高壓水泵和脫硫噴槍的開閉以及噴入脫硫塔霧化水和脫硫劑的流量。

一種循環(huán)流化床脫硫塔的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)設定煙氣量確定開啟脫硫噴槍及高壓水泵的數(shù)量，煙氣量低于設定量時，開啟一個脫硫噴槍及一個高壓水泵，煙氣高于設定量時開啟兩個脫硫噴槍及兩個高壓水泵；

步驟二、根據(jù)脫硫塔出口的煙氣溫度，通過調節(jié)回流水調節(jié)閥調節(jié)進入脫硫塔的霧化水量，以使溫度降低至設定值；

步驟三、根據(jù)脫硫塔進口的so2濃度控制脫硫噴槍的流量，并根據(jù)脫硫塔出口so2濃度作為校核脫硫噴槍流量的輔助控制參數(shù)；所述脫硫噴槍的流量q為：

其中，qi為脫硫塔進口的煙氣流量；ci為脫硫塔進口的二氧化硫實測濃度；ρ為脫硫劑ca(oh)2溶液的質量濃度；co為脫硫塔出口的二氧化硫實測濃度；cyi為脫硫塔進口的實測氧含量；cyo為脫硫塔出口的實測氧含量。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的循環(huán)流化床脫硫塔，設有低流量反應腔，能夠在煙氣量較低時維持脫硫塔的正常運行，并且保持較高的脫硫效率，克服了現(xiàn)有循環(huán)流化床脫硫塔在煙氣量低時仍需將清潔煙氣引回脫硫塔維持高負荷運行的缺陷。

同時，本發(fā)明提供的循環(huán)流化床脫硫塔的控制方法，能夠根據(jù)進入鍋爐的煙氣量調節(jié)脫硫噴槍的流量，以提高脫硫塔的脫硫效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的循環(huán)流化床脫硫塔總體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的低流量反應腔結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1-2所示，本發(fā)明提供了一種循環(huán)流化床脫硫塔，其設有低流量反應腔，能夠在煙氣量較低時維持脫硫塔的正常運行。所述循環(huán)流化床脫硫塔包括低流量反應腔，其設置在脫硫塔漸擴段210與脫硫塔以最低負荷運行時的反應稀相區(qū)250之間，所述低流量反應腔包括：入口段110，其為具有直徑逐漸縮小空腔的錐體通道，所述入口段110的大直徑端與脫硫塔漸擴段210上端連通，所述入口段110與所述反應段120延長線之間的夾角為30～45度，角度在此范圍內可避免因傾角過大致使脫硫塔煙氣上升阻力過大，又可以使入口段110的軸向長度控制在一定范圍內。反應段120，其下端與所述入口段110的小直徑端連通，所述反應段120為圓柱形空腔；所述反應段的半徑為r，則0.7r0≤r≤0.8r0，其中，r0為脫硫塔反應密相區(qū)半徑。出口段130，其為具有直徑逐漸擴大空腔的錐體通道，所述出口段130的小直徑端與所述反應段120上端連通，所述出口段130的大直徑端與脫硫塔內壁固定連接。進一步地，出口段130與反應段120延長線之間的夾角為20～35度，以防止脫硫塔內顆粒物在出口段130的表面堆積。

所述循環(huán)流化床脫硫塔的煙氣進口220設置在脫硫塔下部，煙氣進口220上方設有文丘里流化段230，7個文丘里管231呈三角形分布，相當于三角形的每條邊上各有3個文丘里管231，三角形中心設有1個文丘里管231，以使進入脫硫塔的煙氣能夠流場均勻分布，使脫硫反應更加充分。

在脫硫塔漸擴段210設有脫硫劑入口，脫硫劑采用ca(oh)2溶液，脫硫劑由脫硫噴槍240從脫硫劑入口噴入，所述脫硫噴槍240為2個，相對設置在脫硫塔漸擴段210的兩側的脫硫劑入口處。

霧化噴水嘴340沿脫硫塔高度方向分兩層設置在所述低流量反應腔處，兩層霧化水噴嘴340分別設置在所述低流量反應腔的入口段110及反應段120處，霧化水噴嘴340采用高壓回流式霧化水噴嘴，其具有噴水壓力高，霧化效果好，耐磨損耐腐蝕的優(yōu)點。噴入的霧化水用以降低脫硫反應器內的煙氣溫度，使煙氣溫度下降至脫硫反應所需要的最佳溫度(高于煙氣露點溫度15℃左右)，從而使得so2與ca(oh)2的反應轉化為可以瞬間完成的離子型反應。分層設置霧化水噴嘴，使塔內濕度分布合理，防止局部濕度過大。霧化噴嘴連通高壓水泵310，高壓水泵310從水箱330中吸取經(jīng)過濾后的水，并輸送至霧化水噴嘴340處，高壓水泵為3臺，2用1備，可通過控制開啟高壓水泵的數(shù)量，以及通過調節(jié)回流水調節(jié)閥320調節(jié)進入脫硫塔的水量。

所述循環(huán)流化床脫硫塔還包括：溫度傳感器，其設置在脫硫塔出口，用于監(jiān)測脫硫塔出口的煙氣溫度；二氧化硫檢測儀，其分別設置在脫硫塔煙氣進口及煙氣出口，用于監(jiān)測脫硫塔進口及出口煙氣中的so2濃度；煙氣流量計，其設置在脫硫塔煙氣進口處，由于監(jiān)測進入脫硫塔的煙氣量；控制器，其連接所述溫度傳感器，二氧化硫檢測儀，用于控制高壓水泵和脫硫噴槍的開閉，以及控制噴入脫硫塔內的霧化水流量和脫硫計流量。

本發(fā)明還提供了一種循環(huán)流化床脫硫塔的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)設定煙氣量確定開啟脫硫噴槍及高壓水泵的數(shù)量，煙氣量低于設定量時，開啟一個脫硫噴槍及一個高壓水泵，煙氣高于設定量時開啟兩個脫硫噴槍及兩個高壓水泵；

步驟二、根據(jù)脫硫塔出口的煙氣溫度，通過調節(jié)回流水調節(jié)閥調節(jié)進入脫硫塔的霧化水量，以使溫度降低至設定值；

步驟三、根據(jù)脫硫塔進口的so2濃度控制脫硫噴槍的流量，并根據(jù)脫硫塔出口so2濃度作為校核脫硫噴槍流量的輔助控制參數(shù)；所述脫硫噴槍的流量q為：

其中，qi為脫硫塔進口的煙氣流量；ci為脫硫塔進口的二氧化硫實測濃度；ρ為脫硫劑ca(oh)2溶液的質量濃度；co為脫硫塔出口的二氧化硫實測濃度；cyi為脫硫塔進口的實測氧含量；cyo為脫硫塔出口的實測氧含量。

實施以循環(huán)流化床鍋爐的脫硫過程為例，作進一步說明：

鍋爐煙氣經(jīng)預熱進入預除塵器410脫除了約75％飛灰顆粒后，經(jīng)脫硫塔下部的煙氣入口220進入脫硫塔，脫硫塔在文丘里流化段230下方設有循環(huán)物料入口260，外循環(huán)除塵器420儲灰斗421中的再循環(huán)灰，經(jīng)空氣斜槽430輸送至脫硫塔的循環(huán)物料入口260，再循環(huán)灰中未反應的脫硫劑與煙氣提前接觸進行反應，延長了反應時間?？刂破鲗煔饬髁坑嫳O(jiān)測到的進入脫硫塔的煙氣量qi與設定煙氣量qs進行比較：

當qi>qs時，開啟兩個高壓水泵310，開啟兩個脫硫噴槍340；控制器將溫度傳感器監(jiān)測到的脫硫塔出口的溫度與設定溫度進行比較，當脫硫塔出口實測溫度高于設定溫度時，調節(jié)回流水調節(jié)閥320使進入脫硫塔的霧化水量增大，以使溫度降低至設定值；當脫硫塔出口實測溫度底于設定溫度時，適當調節(jié)回流水調節(jié)閥320使進入脫硫塔的霧化水量減小，以避免溫度過低及脫硫塔內濕度過大；控制器根據(jù)脫硫塔進口的so2濃度控制脫硫噴槍的流量，并根據(jù)脫硫塔出口so2濃度作為校核脫硫噴槍流量的輔助控制參數(shù)；所述脫硫噴槍的流量q為：

其中，qi為脫硫塔進口的煙氣流量；ci為脫硫塔進口的二氧化硫實測濃度；ρ為脫硫劑ca(oh)2溶液的質量濃度；co為脫硫塔出口的二氧化硫實測濃度；cyi為脫硫塔進口的實測氧含量；cyo為脫硫塔出口的實測氧含量。

當qi≤qs時，開啟一個高壓水泵310，開啟一個脫硫噴槍340；控制器將溫度傳感器監(jiān)測到的脫硫塔出口的溫度調節(jié)與設定溫度進行比較，當脫硫塔出口實測溫度高于設定溫度時，調節(jié)回流水調節(jié)閥使進入脫硫塔的霧化水量增大，以使溫度降低至設定值；當脫硫塔出口實測溫度底于設定溫度時，適當調節(jié)回流水調節(jié)閥使進入脫硫塔的霧化水量減小，以避免溫度過低及脫硫塔內濕度過大；控制器根據(jù)脫硫塔進口的so2濃度控制脫硫噴槍的流量，并根據(jù)脫硫塔出口so2濃度作為校核脫硫噴槍流量的輔助控制參數(shù)；所述脫硫噴槍的流量q為：

其中，qi為脫硫塔進口的煙氣流量；ci為脫硫塔進口的二氧化硫實測濃度；ρ為脫硫劑ca(oh)2溶液的質量濃度；co為脫硫塔出口的二氧化硫實測濃度；cyi為脫硫塔進口的實測氧含量；cyo為脫硫塔出口的實測氧含量。

在一實施例中，脫硫噴槍240為自動伸縮式脫硫噴槍，不需要噴射脫硫劑時可自動縮回。

在一實施例中，當qi≤qs時，為保證煙氣進入脫硫塔的速度，只開啟4個文丘里管231，即位于文丘里管組成三角形中心及三條邊中點處文丘里管。

混合煙氣進入文丘里流化段230，經(jīng)文丘里管加速后，在脫硫塔漸擴段210,與脫硫劑ca(oh)2溶液混合后進入脫硫塔反應段。當煙氣量較小，即qi≤qs時，大部分脫硫反應將在低流量反應腔內完成，因低流量反應腔內徑小于脫硫塔內徑，可避免因脫硫塔內徑過大而煙氣量較低引起塌床；當煙氣量較大時，即qi>qs時，煙氣密相反應區(qū)位置時會有所上升，大部分脫硫反應將在低流量反應腔出口段130及出口段130以上完成，出口段130及其以上部分脫硫塔內徑較大，利于大煙氣量的脫硫反應。煙氣上升至脫硫塔上方后，速度不斷下降，同時有局部渦流產(chǎn)生，使煙氣中較大顆粒沿脫硫塔內壁下降，在其內形成內循環(huán)。加大了飛灰、脫硫劑、及脫硫產(chǎn)物的表面摩擦，進一步增加了脫硫反應效率。最后，煙氣經(jīng)脫硫塔頂側面流出進入外循環(huán)除塵器420，煙氣中的固體顆粒被分離出來進入外循環(huán)除塵器儲灰斗421中，其中，含有一部分未完全反應的脫硫劑ca(oh)2，部分ca(oh)2隨再循環(huán)灰進入脫硫塔的循環(huán)物料入口260，再次進行循環(huán)反應。脫硫塔內落下的固體顆粒進入位于脫硫塔底的儲灰倉270中，之后經(jīng)螺旋輸送機運走。

本發(fā)明提供的循環(huán)流化床脫硫塔，設有低流量反應腔，能夠在煙氣量較低時維持脫硫塔的正常運行，并且保持較高的脫硫效率，克服了現(xiàn)有循環(huán)流化床脫硫塔在煙氣量低時仍需將清潔煙氣引回脫硫塔維持高負荷運行的缺陷。

同時，本發(fā)明提供的循環(huán)流化床脫硫塔的控制方法，能夠根據(jù)進入鍋爐的煙氣量調節(jié)脫硫噴槍的流量，以提高脫硫塔的脫硫效率。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。