下行循环流化床烟气脱硫反应器 技术领域 本发明涉及烟气脱硫技术和设备， 具体涉及一种适用于钢铁行业烧结机、 燃煤电 厂和垃圾焚烧电厂的半干法烟气脱硫技术。
背景技术 半干法烟气脱硫技术， 投资省、 占地少、 无废水排放、 不会造成二次污染、 脱硫效率 高、 运行成本低、 系统基本不腐蚀、 可用一般碳钢制造， 符合我国国情， 因而受到青睐。目前 国内外技术较成熟的半干法烟气脱硫技术有 ： 旋转喷雾干燥法 (SDA 法 )、 增湿灰循环半干 法 (NID 法 )、 悬浮循环流化床法和密相干塔法。但它们都有各自的弱点 ：
1. 旋转喷雾干燥法 (SDA 法 )
①旋转喷头昂贵， 制浆系统复杂 ；
②吸收塔内烟气流速很低， 塔直径很大， 占地面积较大 ；
③ Ca/S 摩尔比高达 1.5， 而且需要较高品质的石灰， 吸收剂利用率仅为 50 ％左 右；
④浆液带水， 又需加水调节， 造成由温度信号而引起的水路调节复杂化 ；
⑤净化后的烟气会对后部除尘设备产生腐蚀 ；
⑥装置运行过程中， 塔壁易积灰， 塔底易堵灰 ；
⑦投资较高， 运行费用 ( 电耗 ) 较高 ；
⑧副产物大部分为 CaSO3， 难以处理， 利用价值不高。
2. 增湿灰循环半干法 (NID 法 )
①进入反应器内的增湿灰与烟气同时由下而上高速 ( 约为 18m/s) 运行， 相当于气 力输送。二者几乎同步运动， 相互摩擦、 碰撞几率低， 反应效果较差 ；
②反应器阻力降较大， 磨损严重 ( 需采用耐磨钢制造 ) ；
③反应器出口烟气含尘量非常高， 进后部除尘器之前， 应设预除尘设备 ；
④吸收剂 ( 即增湿灰 ) 加水量有限 ( ≤ 5％ )， 循环倍率较低 ( 约为 25)， 利用率较 低， 脱硫效率较低。
3. 悬浮循环流化床法
①流场不均匀， 甚至严重偏流或局部涡流 ；
②反应器阻力降较大 (1500pa 以上 ) ；
③脱硫灰粘壁、 结块、 塌床、 堵塔多有发生， 装置难以保持长周期、 稳定运行。
4. 密相干塔法
①缺少运行经验， 技术成熟度较低 ；
②反应器内烟气流场偏流十分严重， 很大一部分烟气走短路 ：
③脱硫效率较低。
发明内容本发明的目的， 在于克服现有技术的上述不足， 提供一种结构合理， 烟气流场、 温 度场、 压力场非常均匀的 “下行循环流化床烟气脱硫反应器” 。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明 “下行循环流化床烟气脱硫反应器” ， 由上至下 ( 见图 1) 的结构依次为 ： 直 流流线型进口烟道、 吸收剂 ( 新鲜消石灰及循环灰 ) 均布器、 声波吹灰器、 静态混合器、 反应 器壳体、 增湿活化喷嘴、 锥形旋流板式气固分离器、 气固分隔导流筒、 脱硫烟气出口烟道和
本发明 “下行循环流化床烟气脱硫反应器” ， 由上至下 ( 见图 1) 的结构依次为 ： 直 流流线型进口烟道、 吸收剂 ( 新鲜消石灰及循环灰 ) 均布器、 声波吹灰器、 静态混合器、 反应 器壳体、 增湿活化喷嘴、 锥形旋流板式气固分离器、 气固分隔导流筒、 脱硫烟气出口烟道和 双曲线灰斗。
所述的直流流线型进口烟道， 为正方形截面， 内设 3 片不等距圆弧形气流均布导 流板， 另接扩散段。
所述的吸收剂 ( 新鲜消石灰及循环灰 ) 均布器， 共有 6 个布料管， 每个布料管口分 别对准各自对应的静态混合器中心。
所述的声波吹灰器， 设在 6 个静态混合器中心的空档处。
所述的静态混合器为 SK 型， 位于吸收剂 ( 新鲜消石灰及循环灰 ) 均布器下方， 反 应器筒体的上部， 其下端板中心处为圆形开孔。
所述的反应器壳体， 为园形截面。
所述的增湿活化喷嘴， 为双流体喷嘴， 设在静态混合器组中心的下方。
所述的锥形旋流板式气固分离器， 设在反应器壳体下部的中心部位。
所述的气固分隔导流筒， 入口端伸入锥形旋流板式气固分离器内底部， 下部带有一锥段。 所述的双曲线灰斗， 位于反应器底部。
所述的脱硫烟气出口烟道， 为正方形截面， 位于反应器壳体下方一侧， 与锥形旋流 板式气固分离器下方的气固分隔导流筒相接。该烟道在反应器内部分的上方， 设有使粉尘 滑落下来的尖顶。
本发明采用实际工程数据， 经过严谨的工艺计算， 并运用 Fluent 软件进行流场分 析， 效果十分理想。
本发明配置合理， 使反应器内的烟气与吸收剂充分碰撞、 混合 ； 并获得稳定均匀的 流场、 温度场和压力场 ； 吸收剂获得高循环倍率和利用率 ； 而且不存在粘壁、 结垢、 塌床的 问题 ； 同时明显降低了出口烟气的含尘量， 大大减轻了后部袋式除尘器的负荷， 有效解决了 半干法烟气脱硫技术中的技术难题。
附图说明
图 1 为本发明 “下行循环流化床烟气脱硫反应器” 的结构示意图。
图中 ： 1. 直流流线型进口烟道， 2. 吸收剂均布器， 3. 声波吹灰器， 4. 静态混合器， 5. 反应器壳体， 6. 增湿活化喷嘴， 7. 锥形旋流板式气固分离器， 8. 气固分隔导流筒， 9. 脱硫 烟气出口烟道， 10. 双曲线灰斗。
图 2 为锥形旋流板式气固分离器结构图。具体实施方式
参见图 1， 下行循环流化床烟气脱硫反应器， 由上至下依次为 ： 直流流线型进口烟 道 1、 吸收剂均布器 2、 声波吹灰器 3、 静态混合器 4、 反应器壳体 5、 增湿活化喷嘴 6、 锥形旋 流板式气固分离器 7、 气固分隔导流筒 8、 脱硫烟气出口烟道 9 和双曲线灰斗 10。
直流流线型进口烟道、 吸收剂均布器、 声波吹灰器、 静态混合器、 锥形旋流板式气 固分离器， 和位于该气固分离器下方的气固分隔导流筒， 以及脱硫烟气出口烟道， 双曲线灰 斗， 为本发明的独特结构。
钢铁行业的烧结机烟气、 燃煤电厂和垃圾焚烧电厂锅炉的出口烟气， 从本反应器 顶部的直流流线型进口烟道 1 进入反应器， 经 3 片不等距圆弧形气流均布导流板进入反应 器， 继续向下运动， 均匀地充满反应器整个截面 ； 新鲜消石灰及循环灰通过吸收剂均布器 2 进入反应旋流板式气固分离器 7 的叶片间隙， 形成了旋转气流， 一部分固相颗粒物在惯性 作用下， 被迎风面旋流板所吸附， 沿旋流板边缘的圆弧沟槽向下滑落， 落入底部双曲线灰斗 10 ； 脱硫烟气则被吸进气固分隔导流筒 8 及脱硫烟气出口烟道 9 ； 位于静态混合器组中心部 位的声波吹灰器 3， 定时开启， 使反应器内的烟气与粉尘颗粒产生振荡， 破坏和阻止粉尘颗 粒在锥形旋流板式气固分离器 7 叶片， 以及反应器器壁之间的结合， 使之处于悬浮流化状 态， 以便被烟气带走 ； 经过初步气固分离的脱硫烟气， 经过气固分隔导流筒 8 及脱硫烟气出 口烟道 9， 进入系统后部的袋式除尘器， 进一步进行脱硫反应及气固分离 ； 经袋式除尘器净 化了的烟气， 通过引风机送进烟囱， 排入大气 ； 被袋式除尘器分离出的固相 ( 即脱硫灰， 亦 称循环灰 )， 大部分通过气力输送， 回送到反应器顶部的吸收剂均布器 2， 进入反应器继续 参加脱硫反应 ； 少部分送到灰库， 另行处理 ； 反应器下部双曲线灰斗 10 内的脱硫灰定期排 出， 送至灰库。 本发明的优点在于 ：
1) 直流流线型进口烟道 ( 包括 3 片不等距圆弧形导流板及扩散段 ) ： 符合烟气流 动的自然流线， 在弯道导流板分割区形成不等量过流， 有效降低侧向涡流， 防止烟气偏流， 使烟气进入反应器后， 均匀地充满反应器整个截面， 确保反应器内烟气流场分布均匀， 且阻 力降较小。
2) 吸收剂均布器可确保吸收剂 ( 新鲜消石灰和循环灰 ) 通过每个分布管， 对准各 自对应的静态混合器中心处， 注入静态混合器。
3) 静态混合器可使吸收剂与烟气激烈碰撞、 不断更新吸收剂的表面， 使二者充分 混合、 传质、 传热、 并加速脱硫反应的进行。
4) 锥形旋流板式气固分离器可对脱硫烟气进行初步的气固分离， 使颗粒较大的、 重度较大的、 品位不高的脱硫灰分离出来， 从而减轻后部袋式除尘器的负荷， 减轻系统的动 力消耗。
5) 声波吹灰器定时开启， 使反应器内的烟气与粉尘颗粒产生振荡， 破坏和阻止粉 尘颗粒在锥形旋流板式气固分离器叶片， 以及反应器器壁之间的结合， 使之处于悬浮流化 状态， 以便被烟气带走， 或落入反应器下部的双曲线灰斗中， 保证锥形旋流板式气固分离器 的分离效率。
6) 气固分隔导流筒， 位于锥形旋流板式气固分离器的下方， 脱硫烟气出口烟道与
该气固分隔导流筒相接， 该导流筒的下端设有一锥体段， 可分离出一部分粉尘， 落入双曲线 灰斗。这种结构不会影响整个反应器内烟气流场的均匀性。
7) 本发明对不同浓度的酸性 ( 含 SO2、 SO3、 HCl、 HF 等 ) 烟气， 及烟气负荷变化的适 应性很强。 当烟气酸性成分过高时， 可通过适当提高循环灰的循环倍率， 或增加新鲜消石灰 用量来解决 ； 为适应烟气量的变化， 无须设置回流烟道。
8) 本发明可有效降低 Ca/S 摩尔比 ( ≤ 1.3)， 提高吸收剂的循环倍率 ( ≥ 200)， 提 高吸收剂的利用率 ( 约为 99％ )， 确保脱硫效率在 95％以上。
9) 整个脱硫过程都处于干燥状态， 烟气出口温度高于露点 20 ℃左右， 无污水排 放， 无二次污染， 设备基本不腐蚀， 可用普通碳钢制造， 无须采用防腐蚀措施， 工程造价较 低。
10) 不存在粘壁、 结垢、 塌床、 堵塔的问题， 反应器内没有任何运动部件， 反应器阻 力降小 ( ≤ 800pa)， 装置可在良好的状态下， 安全、 稳定、 长周期运行。