湿颗粒和微滴冲击表面

摘要

一种惰性冲击表面，该表面具有柔韧性，运转时卸掉其自身的颗粒沉积物。该柔韧性表面可由多个相互作用的构件构成，这些构件互相协作以从彼此表面清除颗粒沉积物。相互作用的构件可以是以下形式：链，杆，索，线，粒状惰性物质例如砾石或金属球或其它冲击装置。该柔韧性表面也可由耐热材料构成，这种耐热材料经过连续形状改变，从而清除粘附在该表面的颗粒沉积物。

说明书

技术领域

本发明涉及烟道气脱硫，更具体地说，涉及去除烟道气流中的湿颗粒或微滴的冲击表面。

背景技术

对于烟道气，尤其是从发电站排出的烟道气的脱硫，已进行了大量研究。联邦和州级的空气质量法规都已设立了越来越严格的排放标准，尤其是对于这些公知的污染物例如硫的氧化物。在燃煤和燃油的发电厂、垃圾产能厂排放的烟道气，以及其它工业过程的废气中都发现了硫的氧化物，主要以二氧化硫存在。此外，在含硫燃料例如煤或石油残留物的部分燃烧或气化中，也可形成含硫气体，主要是二氧化硫。因此，控制因二氧化硫排放到空气中造成的空气污染已变得越来越急迫。

煤或燃料油的燃烧产生大量二氧化硫。对于燃烧低硫燃料的公用事业设施，较小工业过程，和垃圾产能工厂，为去除烟道气中中的二氧化硫的一种普遍的选择是干法洗涤，因为该方法投资成本相对较低，并且易于操作。干法洗涤有时也称为喷雾干燥或喷雾吸收，在该方法中，通过一种机械的、双流体的或旋转型雾化器，将碱水溶液或浆液精细雾化，喷到热的烟道气中以除去二氧化硫和其它污染物。可工业应用或用于发电厂的减少蒸汽产生过程中二氧化硫排放的另一种技术方案是循环流化床(CFB)反应器或燃烧器。在流化床燃烧中，在颗粒混合物中发生燃烧，颗粒混合物包括可燃物质和悬浮在炉中上升气流中的石灰石或白云石。该工艺的特征在于，炉中热量转移率高，但燃烧温度低。在炉中，石灰石进行称为煅烧的化学反应，形成氧化钙(CaO)，这是一种与气体中的二氧化硫反应产生硫酸钙(CaSO₄)的吸附剂。然后CaSO₄作为固体处置从系统中除去。在CFB工艺中，一定循环量的固体在整个炉内和传热部分循环，因为并非所有的CaO颗粒都与气体中的二氧化硫反应，未反应的吸附剂与排出CFB反应器的烟道气一起排出。

因为设备容量和成本限制，干法洗涤器的尺寸大小可能使在液体雾化器和吸收器室出口之间的距离没有给气体提供在室中充分的停留或滞留时间以蒸发湿颗粒中所有的微滴和液体。这种干法洗涤器尺寸大小上的限制使得湿颗粒和微滴有可能撞击到吸收器室的壁上并引起沉积物粘附到该室的内表面，这些沉积物可能聚积并妨碍干法洗涤的正常运行，并且需要停止设备运行以清洁吸收器室的内壁。现有技术，如Downs的美国专利No.4,888,158所描述的，通过在吸收器室中引入一种惰性冲击表面来试图克服这一问题，这种冲击表面被设计用于只从气流中除去未蒸发的微滴和湿颗粒，而同时允许干颗粒通过并进入到微粒收集装置中。这一现有技术惰性冲击装置的缺点是其刚性单件结构，这样虽然使用了敲顶锤、吹灰器和机械刮除器，但还是难以将干颗粒沉积物从该装置表面除去。

发明内容

本发明提供一种惰性冲击表面，该表面具有柔韧性，运转时可卸掉其本身的干颗粒沉积物，因此，通过实施本发明可很大程度上克服前述现有问题。在最广泛的方面，本发明涉及一种在气流中含有的湿颗粒和/或微滴表面进行气-液反应的仪器。

根据本发明，该柔韧表面可由多个相互作用(coactive)的构件构成，这些构件相互协作以清除彼此表面的干颗粒沉积物。已发现互相弹击(bounce-off)的固体物引起一种擦除效应，因此，阻止在它们的表面形成的干颗粒沉积物结块或变硬。这种撞击机械作用提供了一种自净的配置。虽然互相协作以形成柔韧表面的相互作用的构件可以是以下形式：链，杆，索，线，粒状惰性物质例如砾石或金属球等，或其它冲击装置，但为简单起见，以下本发明具体描述链和粒状惰性物质。然而，应理解使用这些描述只是为了简明和易读，绝不是为了将发明的范围限制于本文所述的相互作用的构件。该柔韧性表面也可由耐热材料构成，这种耐热材料经过连续形状改变过程，以此清除粘附在该表面的干颗粒沉积物。

在本发明的一个实施方式中，柔韧表面由相互作用的构件组成，这些构件包括一系列互相连接或嵌入的金属链或金属环，从而可自由移动并由此形成柔韧性(pliable)或挠性(flexible)表面，例如，一条链。在这种实施方式中，优选该柔韧性表面由并排悬挂于支撑结构以悬垂于吸收器室的一系列链构成。提供传统的敲顶锤或其它装置以引起这些链移动并互相敲击，从而清除干颗粒沉积物。

在本发明的另一个实施方式中，柔韧性表面由包括粒状惰性物质的相互作用的构件组成，这些粒状惰性物质形成由多孔板支撑的床。该床通过以下方式运转：旋转桨式搅拌器引起相互作用的构件移动并相互碰撞或弹击，从而清除干颗粒沉积物。传统的机械或气动输送器可使相互作用的构件再循环到床上预先设定的位置，使再循环的相互作用构件级联(cascade)穿过气流并到达床上。在这种实施方式中，该床和级联的相互作用构件构成柔韧性表面。

在本发明的另一个实施方式中，柔韧表面由包括粒状惰性物质的相互作用构件组成，这些粒状惰性物质构成由旋转桨式搅拌器搅动的床。该床通过以下方式运转：中空的驱动轴使相互作用构件移动并相互碰撞或弹击，从而清除干颗粒沉积物。中空的轴伸出于床上，在床的下部有开口。传统的旋转螺旋输送器同轴延伸穿过该轴以收集该轴开口处的相互作用构件，并使这些构件再循环到床上的预先设定的位置，使再循环的相互作用构件级联穿过气流并到达床上。在这种实施方式中，该移动的床和级联的相互作用构件构成柔韧性表面。

在本发明的另一个实施方式中，柔韧性表面由包括粒状惰性物质的级联的相互作用构件构成，当这些粒状惰性物质级联穿过气流时移动并碰撞。气态介质从级联的相互作用构件扫除干颗粒沉积物，然后级联的相互作用构件在气体出口处上的预先设定的位置再循环到喷雾干燥器。

在本发明的另一个实施方式中，柔韧性表面由挠性耐热材料组成，该耐热材料优选结构是未变形状态的中空圆柱体。偏动辊子啮合该中空圆柱体的外表面，或内表面，或外表面和内表面。偏动辊子围绕中空圆柱体的圆周旋转同时使其发生连续的形状改变，变形为类似于截头锥体的形状，从而使干颗粒沉积物从装置表面掉落。旋转桨式搅拌器位于粒状惰性物质的床内，这些物质的颗粒在床周围移动并相互碰撞，从而清除干颗粒沉积物。在这种实施方式中，该挠性表面和移动的床构成柔韧性表面。

在本发明的以上各实施方式中，共性为，被液体微滴以及湿颗粒冲击的表面是柔韧性或挠性的并因此是可变的，从而有利于从该表面去除干颗粒沉积物。优选地，该表面是位于气体出口处的专用表面，并在面对湿颗粒流和/或微滴流的任何其它表面的上游。

在附加于本说明书并构成本说明书一部分的权利要求中具体指出了本发明特征的新颖性的各种特点。为更好地理解本发明以及由使用本发明得到的操作上的优点，对附图和说明本发明优选实施方式的描述性主体进行了标注。

附图说明

图1是根据具体体现本发明的一种实施方式的喷雾吸收器的示意性截面侧视图；

图2是根据具体体现本发明的另一种实施方式的喷雾吸收器的示意性截面侧视图；

图3是根据具体体现本发明的另一种实施方式的喷雾吸收器的示意性截面侧视图；

图4是根据具体体现本发明的另一种实施方式的喷雾吸收器的示意性截面侧视图；

图5是根据具体体现本发明的另一种实施方式的喷雾吸收器的示意性截面侧视图；和

图6是沿图5中线6-6的示意性横截面图。

具体实施方式

本发明涉及在电力、化学和其它工业广泛应用的喷雾吸收器，并且不限于这些阐述的实施方式。应理解，在这些实施方式中，给出尺寸、形状和各组件的相关配置只用于阐述本发明而非限制其范围。

本文其后还将对附图进行标注，其中在各图中相同的标注数字表示相同的元件。

对于附图1-5中的实施方式，表示了一种垂直并流流向向下的干法洗涤器模块10，包括壳14，烟道气入口16，烟道气出口18，以及位于其间的室20。一般，热烟道气流12通过入口16和一个或多个液体雾化器22后进入干法洗涤模块10，，液体雾化器22位于吸收器室20的上端，用于将湿液体24喷入烟道气中。湿液体24可含有精细雾化的碱溶液或浆液试剂，这些碱溶液或浆液试剂被喷散到烟道气流12中以吸收烟道气流12中夹带的二氧化硫和其它污染物。或者，湿液体24可只含有水，将水喷到烟道气流12中，因为可理解的是在烟道气12中含有的微粒可包含未反应的硫吸附剂，这些硫吸附剂的数量和碱性都足以和水反应并吸收烟道气流12中的二氧化硫。因为烟道气流12可能是来自循环流化床(CFB)反应器(未显示)的废烟道气，其中还含有大量的固体颗粒和未反应的吸附剂(例如，CaO颗粒)，所以烟道气流12中可能含有这些颗粒。经处理的烟道气12继续下行，最终通过出口18并与室20中的向下流动方向成直角排出吸收器室20。通过出口18出来之后，烟道气流12流向微粒收集装置(未显示)例如袋滤室或静电沉淀器。应理解，相对于静电沉淀器一般优选袋滤室，因为在沉积于袋滤器表面的滤饼和正在通过的烟道气流12之间可发生进一步的硫吸收。

现在来看图1所示的本发明实施方式，具体说，是壳14的下部，包括料斗34，位于吸收器室20的底部。在本发明的这种实施方式中，柔韧性湿颗粒和微滴冲击表面26包括相互作用的构件28，如示意图所示，优选是相互连接或嵌合的金属链或金属环的形式以形成链。然而，应理解，杆、索、线等是合适的替代物，只要它们可自由移动，并因此可形成柔韧性表面。一系列链并排悬挂于支撑结构29，将传统的敲顶锤或其它装置(未显示)连接到支撑结构29以引起链移动，如示意图箭头30所示，并相互碰击因此除去由通过的烟道气流12冲击于其上的干颗粒沉积物。虽然移动的方向30在图1中示意为上下，但本领域技术人员应理解，可引起粘附其上的颗粒被去除的相互作用的构件28的任何类型或移动的方向，均可采用。相互作用的构件可朝向或背离(相对于)支撑结构29移动，或彼此朝向或背离(相对于)移动。可选择移动的程度以引起相互作用的构件28敲打支撑结构29，或互相敲打，或敲打两者。一些相互作用构件28可以是静止的，而另外的相互作用构件28是相对移动的，或以前述方法的组合。类似地，可将相互作用构件28安装于偏心凸轮上，以引起该凸轮以一种可摇动构件28并去除粘附于构件28的颗粒的方式移动，例如通过左右移动和敲打相邻的构件28，或通过敲打支撑结构29，或敲打两者。如果需要，可使用如所述与本发明描述的下列几种实施方式相关的旋转桨式搅拌器方法，搅拌器的桨叶敲打相互作用构件28以从其上除去粘附的颗粒。从构成柔韧性表面26的相互作用构件28上除去的干沉积物被收集在料斗34中，通过料斗出口32排出到传统的旋转螺旋输送器36，然后被输送到碱性浆液制备装置或输送到垃圾(掩埋地)。优选地该专用表面位于气体出口，面对湿颗粒流和/或微滴流的任何其它表面的上游。这一特征可通过合适的设计和/或一个或多个液体雾化器22的位置来实现，液体雾化器22位于吸收器室20的上端，用于将湿液体24喷到烟道气中。

现在来看图2所示的实施方式，具体说，是与柔韧性湿颗粒和微滴冲击表面26相关的组件。在该实施方式中，表面26由相互作用构件27组成，这些相互作用构件27包含粒状惰性物质并构成由栅格33支撑的床31，栅格33具有比相互作用构件27尺寸小的开口，因此可阻止它们通过。床31通过以下方式运行：旋转桨式搅拌器35引起相互作用构件27，即粒状惰性物质移动并彼此碰撞或弹击，从而擦除或清除由通过的烟道气流12冲击于其上的湿颗粒和微滴造成的干颗粒沉积物。驱动轴37安装于桨式搅拌器35以使其转动。已被从相互作用构件27掷出或去除的干颗粒沉积物通过床31时被烟道气流12带走，然后通过气体出口18输送到袋滤室或静电沉淀器(未显示)。在室20的底部配置清出管39以除去可能已在从室20中出来的气流12中沉淀出来的干颗粒沉积物和其它颗粒。本发明的该实施方式包括系统40，用于再循环已卸掉干颗粒沉积物的相互作用构件27。系统40包括管道41，它将相互作用构件27输送到常规旋转螺旋输送器36，旋转螺旋输送器36将相互作用构件27再循环或输送到旋转床31上的预先设定的位置，通过管道43将其排出到室20中，因此引起相互作用构件27当受到来自烟道气流12的湿颗粒和微滴冲击时级联通过烟道气流12并到搅动的床31上。根据本发明的这种实施方式，在搅动的床31周围运动并级联通过烟道气流12的相互作用构件27构成柔韧性表面26。

现在来看图3所示的实施方式，具体说，是与柔韧性湿颗粒和微滴冲击表面26相关的组件，在该实施方式中，表面26由相互作用构件27组成，这些相互作用构件27包含粒状惰性物质并构成通过旋转桨式搅拌器42搅动的床31。驱动轴44安装于搅拌器42以使其旋转。该驱动轴44的一部分是中空的，并且穿过和在搅拌器42和床31之上同轴伸出到预先设定的位置，有开口46，位于靠近床31底部的旋转桨式搅拌器42的垂直切面。床31通过以下方式运转：旋转桨式搅拌器42，引起组成相互作用构件27的粒状惰性物质移动并彼此碰撞或弹击，从而擦除由通过的烟道气流12冲击于其上的湿颗粒和微滴造成的干颗粒沉积物。已被从相互作用构件27掷出或去除的干颗粒沉积物通过和跨越移动床31时被烟道气流12带走，然后通过气体出口18被输送到袋滤室或静电沉淀器(未显示)。在床31下面提供清出管45以除去可能已在从室20中出来的烟道气流12中沉淀出来的干颗粒沉积物和其它颗粒，或在需要时从床31除去相互作用构件27。在床31上提供供给管47，用于在需要时向床31加入相互作用构件27。本发明的该实施方式包括系统48，用于再循环已卸掉干颗粒沉积物的相互作用构件27。系统48包括常规旋转螺旋输送器36，它穿过中空驱动轴44延伸。输送器36通过轴的开口46从床31收集相互作用构件27，将相互作用构件27再循环或输送到驱动轴44的上端，在这里它们被排出，并引起相互作用构件27当受到来自烟道气流12的湿颗粒和微滴冲击时级联通过烟道气流12并到移动的床31上。根据本发明的这种实施方式，在搅动的床31周围运动并级联通过烟道气流12的相互作用构件27构成柔韧性表面26。

现在来看图4所示的实施方式，具体说，是与柔韧性湿颗粒和微滴冲击表面26相关的组件，在该实施方式中，表面26由包含粒状惰性物质的相互作用构件27组成。本发明的该实施方式包括系统50，用于再循环已卸掉干颗粒沉积物的相互作用构件27。系统50包括斜槽52，位于气体出口18上方，用于排出相互作用构件27，并因此引起相互作用构件27当受到来自烟道气流12的湿颗粒和微滴冲击时级联通过烟道气流12并到料斗34中。级联的相互作用构件27通过管道54从料斗34中排出到常规旋转螺旋输送器36上，后者将相互作用构件27排出到与管道58交叉的管道56中。通过来自气体出口导管60中负压产生的吸力，或者通过外部压力源(未显示)，引起气态介质57流过管道58。气态介质57流过交叉的相互作用构件27，扫除干颗粒沉积物，然后干颗粒沉积物被排放到烟道气流12中以在袋滤室或静电沉淀器(未显示)中收集。被扫除的相互作用构件27被排出到料斗62中以被气动输送器64收集并再循环到斜槽52中。根据本发明的这种实施方式，级联通过烟道气流12的相互作用构件和交叉的气态介质57构成柔韧性表面26。

现在来看图5所示的实施方式，具体说，是与柔韧性湿颗粒和微滴冲击表面26相关的组件，在该实施方式中，表面26包括耐热材料，优选其结构是挠性或柔韧性中空圆柱体66，呈未变形状态，位于室20中。中空驱动轴70通过室20而伸出，并有一个管22形式的雾化器延伸穿过中空驱动轴70并端接于喷嘴25，用于将精细雾化的碱溶液、浆液试剂，或单一水24喷到烟道气流12中以吸收烟道气流12中夹带的二氧化硫和其它污染物。如前所述，当将水24喷到烟道气流12中，包含具有足够碱性的未反应硫吸附剂的烟道气12中可能含有的固体或微粒与水反应并吸收二氧化硫。因为烟道气流12可能是来自循环流化床(CFB)反应器(未显示)的废烟道气，其中还含有大量的固体颗粒和未反应的吸附剂(例如，石灰石颗粒)，所以烟道气流12中可能含有这些颗粒。驱动轴70配置有至少一对径向相反的旋臂76，各支撑啮合柔韧性中空圆柱体66的偏动辊子78。规定各旋臂76的长度使其引起辊子78偏动或向内迫使挠性中空圆柱体66的啮合部分成为截头锥体形状。旋转驱动轴70使偏动辊子78沿柔韧性中空圆柱体66的圆周旋转运动，迫使其发生连续形状改变，从而使干颗粒沉积物从截头锥体66的表面脱落。虽然图5显示了外部啮合偏动辊子78，以及柔韧性结构66呈变形状态，但应理解辊子78可啮合中空圆柱体66的外表面或内表面，或啮合这两个表面，沿其圆周旋转，同时迫使其发生连续形状改变，使其变形为类似于截头锥体的形状，这种形状使干颗粒沉积物从该表面脱落。壳14通过连接结构80支撑截头锥体66，连接结构80设计用于在由辊子78引起的圆柱体66连续形状改变为截头锥体66时支撑和定位圆柱体66。相互作用构件27的床31位于截头锥体66之下，可再由旋转桨式搅拌器42搅拌，旋转桨式搅拌器42安装于驱动轴68以使其旋转。床31通过以下方式运转或搅拌：旋转桨式搅拌器42引起组成相互作用构件27的粒状惰性物质移动并彼此碰撞或弹击，从而擦除由通过的烟道气流12冲击于其上的湿颗粒和微滴造成的干颗粒沉积物。已被截头锥体66和相互作用构件27掷出的干颗粒沉积物在通过截头锥体66和通过或跨越床31时被烟道气流12带走，然后通过气体出口18被输送到袋滤室或静电沉淀器(未显示)。在床31的底部配置清出管45以除去可能已在从室20中出来的气流12中沉淀出来的干颗粒沉积物和其它颗粒，或者用于在必要时从床31去除相互作用构件27。在床31上配置供给管47，用于在必要时向床31添加相互作用构件27。根据本发明的这种实施方式，截头锥体66和在搅动的床31周围运动的相互作用构件27构成柔韧性表面26。

现在来看图6，显示了壳14包围了室20，室20包围着中空柔韧截头锥体66。驱动轴70包括径向相反的旋臂76，支撑偏动辊子78。当驱动轴70旋转驱动偏动辊子78沿截头锥体66的圆周运动时，迫使柔韧性中空截头锥体66发生连续形状改变成为通常的椭圆形截面。

虽然参照具体的方法、材料和实施方式描述了本发明，但应理解本发明可以很多方式发生变化而不脱离其精神和范围，因此本发明不局限于这些公开的具体内容而是延伸到不是在以下权利要求范围内的所有对等内容。