高速湍流强旋转半干法脱硫装置及其运行方法

摘要

本发明公开了一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置、旋风除尘装置、集尘罐、返料管和飞灰输送管，强旋脱硫装置的出口烟道和旋风除尘装置的入口连接，旋风除尘装置的底部排尘口与集尘罐的罐入口连接，返料管与集尘罐连通，飞灰输送管与集尘罐连通。本发明还公开了一种运行方法。本发明通过强旋脱硫装置能够使烟气与脱硫剂充分反应且速度升高，增强了烟气的湍流动能，同时由于旋流装置的作用，可使烟气的湍流强度进一步增强，且在旋流装置出口中心处低压回流区的存在，可强化水分、烟气和脱硫剂的之间的反应，可提高烟气和脱硫剂在低压回流区的停留时间，增加反应停留时间，进而使脱硫剂与烟气充分接触，提高脱硫效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硫装置，特别是一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置及其运行方法。

背景技术

半干法脱硫工艺是目前主要的烟气脱硫除尘工艺之一，是实现烟气“超低排放”的主要途径之一。该工艺主要设备为脱硫塔和旋风除尘器，工作原理是烟气流经脱硫塔文丘里管和旋转叶片，把脱硫剂及外循环的脱硫灰流化并送入脱硫塔入口，进行半干式脱硫化学反应。烟气首先进入脱硫塔并在脱硫塔内进行脱硫反应，再通过脱硫塔下游的旋风除尘器。烟气循环流化床整体采用外部循环方式，其外部有一物料循环口，使部分未参加反应的脱硫剂通过循环口再次反应，从而有效提高脱硫剂的使用效率。烟气经脱硫塔后除尘器分离出的脱硫灰，由脱硫灰循环系统的输送装置回送到脱硫塔文丘里管，形成脱硫灰的外循环方式。

现有的传统半干法脱硫装置存在脱硫效率低、湍流强度小的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置及其运行方法，其能够解决传统半干法脱硫装置脱硫效率低、湍流强度小的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置、旋风除尘装置、集尘罐、返料管和飞灰输送管，所述强旋脱硫装置的出口烟道和旋风除尘装置的入口连接，旋风除尘装置的底部排尘口与集尘罐的罐入口连接，所述返料管与集尘罐连通，飞灰输送管与集尘罐连通。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述强旋脱硫装置包括脱硫塔本体、第一烟道、旋流装置、第二烟道、过渡段烟道、弯头烟道、烟气入口烟道和出口烟道，烟气入口烟道与弯头烟道连接，弯头烟道与过渡段烟道连接，过渡段烟道与若干个第二烟道连接，第二烟道与旋流装置连接，旋流装置与第一烟道连接，第一烟道脱硫塔本体连接，脱硫塔本体与出口烟道连接；返料管与过渡段烟道连接，过渡段烟道还与脱硫剂喷入管连接。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，还包括雾化水入口管道，第一烟道与雾化水入口管道连接；所述第二烟道为文丘里管式烟道。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述旋流装置包括第一圆筒、第二圆筒及若干个旋向和安装角度相同的导流叶片，第一圆筒的直径小于第二圆筒的直径，第一圆筒设置在第二圆筒内，若干个旋向和安装角度相同的导流叶片设置在第一圆筒和第二圆筒之间。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述导流叶片与水平方向的夹角为30°～60°。为保证脱硫的最佳效果，使导流叶片与水平方向的夹角呈30°～60°，如果小于30°则阻力较大，如果大于60°则旋流效果较差。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述旋流装置的第一圆筒的直径为第二圆筒直径的1/3～1/2。如果小于1/3的话，则旋流装置所占的通流截面积较大，导致管道阻力较大，且影响烟气中飞灰和脱硫剂的流化作用；如果大于1/2的话，则旋流装置所占的通流截面积较小，起不到旋流的效果，影响脱硫效率。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述返料管与水平面之间的夹角a为45°～75°。如果小于45°容易导致返料管积灰影响设备正常运行；如果大于75°则返料管过长，同时返料速度较大不容易在返料管出口进行流化。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述弯头烟道内设置有导流板。

前述的这种高速湍流强旋转半干法脱硫装置中，所述旋风除尘装置顶部设置有烟气出口烟道。经设置在旋风除尘装置顶部的烟气出口烟道排出的烟气进入烟气除尘器。

前述一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置的运行方法，包括如下步骤：

步骤S01：烟气进入强旋脱硫装置的弯头烟道后，通过内置在弯头烟道的导流板使烟气均匀的进入过渡段烟道，烟气在过渡段烟道中的流速逐渐增大；

步骤S02：向过渡段烟道中喷入脱硫剂，同时通过返料管向过渡段烟道中输入飞灰，烟气和脱硫剂充分流化混合；

步骤S03：与脱硫剂充分混合的烟气进入第二烟道中，在第二烟道中烟气流速再次提高，脱硫剂、飞灰和烟气在第二烟道中充分混合，然后进入旋流装置；

步骤S04：烟气在旋流装置的出口形成高速的旋转气流，旋转气流卷吸喷入第一烟道中的水分，强化烟气、水分和脱硫剂的湍流强度，通过在旋流装置出口中心处所形成的低压回流区，强化烟气、水分和脱硫剂之间的反应，提高烟气、水分和脱硫剂在低压回流区的停留时间，使得烟气和脱硫剂更充分的接触。

与现有技术相比，本发明通过强旋脱硫装置能够使烟气与脱硫剂充分反应且速度升高，增强了烟气的湍流动能，同时由于旋流装置的作用，可使烟气的湍流强度进一步增强，且在旋流装置出口中心处低压回流区的存在，可强化水分、烟气和脱硫剂的之间的反应，可提高烟气和脱硫剂在低压回流区的停留时间，增加反应停留时间，进而使脱硫剂与烟气充分接触，提高脱硫效率；同时，增加反应停留时间可缩短反应距离，有效的减小了脱硫塔的高度，节约了投资成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的旋流装置的结构示意图。

附图标记：1-强旋脱硫装置，2-旋风除尘装置，3-集尘罐，4-返料管，5-飞灰输送管，6-出口烟道，7-入口，8-底部排尘口，9-罐入口，10-脱硫塔本体，11-第一烟道，12-旋流装置，13-第二烟道，14-第二圆筒，15-导流板，16-烟气出口烟道，17-过渡段烟道，18-弯头烟道，19-烟气入口烟道，20-第一圆筒，21-脱硫剂喷入管，22-雾化水入口管道，23-低压回流区。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例1：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置的运行方法，包括如下步骤：

步骤S01：烟气进入强旋脱硫装置的弯头烟道后，通过内置在弯头烟道的导流板使烟气均匀的进入过渡段烟道，烟气在过渡段烟道中的流速逐渐增大；

步骤S02：向过渡段烟道中喷入脱硫剂，同时通过返料管向过渡段烟道中输入飞灰，烟气和脱硫剂充分流化混合；

步骤S03：与脱硫剂充分混合的烟气进入第二烟道中，在第二烟道中烟气流速再次提高，脱硫剂、飞灰和烟气在第二烟道中充分混合，然后进入旋流装置；

步骤S04：烟气在旋流装置的出口形成高速的旋转气流，旋转气流卷吸喷入第一烟道中的水分，强化烟气、水分和脱硫剂的湍流强度，通过在旋流装置出口中心处所形成的低压回流区，强化烟气、水分和脱硫剂之间的反应，提高烟气、水分和脱硫剂在低压回流区的停留时间，使得烟气和脱硫剂更充分的接触。

本发明的实施例2：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置1、旋风除尘装置2、集尘罐3、返料管4和飞灰输送管5，所述强旋脱硫装置1的出口烟道6和旋风除尘装置2的入口7连接，所述旋风除尘装置2的底部排尘口8与集尘罐3的罐入口9连接，所述返料管4与集尘罐3连通，所述飞灰输送管5与集尘罐3连通。

本发明的实施例3：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置1、旋风除尘装置2、集尘罐3、返料管4和飞灰输送管5，所述强旋脱硫装置1的出口烟道6和旋风除尘装置2的入口7连接，所述旋风除尘装置2的底部排尘口8与集尘罐3的罐入口9连接，所述返料管4与集尘罐3连通，所述飞灰输送管5与集尘罐3连通。其中，强旋脱硫装置1包括脱硫塔本体10、第一烟道11、旋流装置12、第二烟道13、过渡段烟道17、弯头烟道18、烟气入口烟道19和所述出口烟道6，所述烟气入口烟道19与弯头烟道18连接，弯头烟道18与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与若干个第二烟道13连接，第二烟道13与旋流装置12连接，旋流装置12与第一烟道11连接，第一烟道11脱硫塔本体10连接，脱硫塔本体10与出口烟道6连接；返料管4与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与脱硫剂喷入管21连接。第二烟道13为文丘里管式烟道。

本发明的实施例4：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置1、旋风除尘装置2、集尘罐3、返料管4和飞灰输送管5，所述强旋脱硫装置1的出口烟道6和旋风除尘装置2的入口7连接，所述旋风除尘装置2的底部排尘口8与集尘罐3的罐入口9连接，所述返料管4与集尘罐3连通，所述飞灰输送管5与集尘罐3连通。其中，强旋脱硫装置1包括脱硫塔本体10、第一烟道11、旋流装置12、第二烟道13、过渡段烟道17、弯头烟道18、烟气入口烟道19和所述出口烟道6，所述烟气入口烟道19与弯头烟道18连接，弯头烟道18与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与若干个第二烟道13连接，第二烟道13与旋流装置12连接，旋流装置12与第一烟道11连接，第一烟道11与脱硫塔本体10连接，所述脱硫塔本体10与出口烟道6连接；返料管4与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与脱硫剂喷入管21连接。本例中还包括雾化水入口管道22，第一烟道11与雾化水入口管道22连接，其中的第二烟道13采用文丘里管式烟道。旋流装置12包括第一圆筒20、第二圆筒14及若干个旋向和安装角度相同的导流叶片20，所述第一圆筒20的直径小于第二圆筒14的直径，第一圆筒20设置在第二圆筒14内，若干个旋向和安装角度相同的导流叶片20设置在第一圆筒20和第二圆筒14之间。导流叶片20与水平方向的夹角为30°。旋流装置12的第一圆筒20的直径为第二圆筒14直径的1/2。返料管4与水平面之间的夹角a为45°。弯头烟道18内设置有导流板15。旋风除尘装置2顶部设置有烟气出口烟道16。

本发明的实施例5：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置1、旋风除尘装置2、集尘罐3、返料管4和飞灰输送管5，所述强旋脱硫装置1的出口烟道6和旋风除尘装置2的入口7连接，所述旋风除尘装置2的底部排尘口8与集尘罐3的罐入口9连接，所述返料管4与集尘罐3连通，所述飞灰输送管5与集尘罐3连通。其中，强旋脱硫装置1包括脱硫塔本体10、第一烟道11、旋流装置12、第二烟道13、过渡段烟道17、弯头烟道18、烟气入口烟道19和所述出口烟道6，所述烟气入口烟道19与弯头烟道18连接，弯头烟道18与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与若干个第二烟道13连接，第二烟道13与旋流装置12连接，旋流装置12与第一烟道11连接，第一烟道11脱硫塔本体10连接，所述脱硫塔本体10与出口烟道6连接；返料管4与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与脱硫剂喷入管21连接。本例中还包括雾化水入口管道22，第一烟道11与雾化水入口管道22连接，第二烟道13为文丘里管式烟道。旋流装置12包括第一圆筒20、第二圆筒14及若干个旋向和安装角度相同的导流叶片20，所述第一圆筒20的直径小于第二圆筒14的直径，第一圆筒20设置在第二圆筒14内，若干个旋向和安装角度相同的导流叶片20设置在第一圆筒20和第二圆筒14之间。导流叶片20与水平方向的夹角为45°。旋流装置12的第一圆筒20的直径为第二圆筒14直径的1/3。返料管4与水平面之间的夹角a为60°。弯头烟道18内设置有导流板15。旋风除尘装置2顶部设置有烟气出口烟道16。

本发明的实施例6：一种高速湍流强旋转半干法脱硫装置，包括强旋脱硫装置1、旋风除尘装置2、集尘罐3、返料管4和飞灰输送管5，所述强旋脱硫装置1的出口烟道6和旋风除尘装置2的入口7连接，所述旋风除尘装置2的底部排尘口8与集尘罐3的罐入口9连接，所述返料管4与集尘罐3连通，所述飞灰输送管5与集尘罐3连通。其中，强旋脱硫装置1包括脱硫塔本体10、第一烟道11、旋流装置12、第二烟道13、过渡段烟道17、弯头烟道18、烟气入口烟道19和出口烟道6，所述烟气入口烟道19与弯头烟道18连接，弯头烟道18与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与若干个第二烟道13连接，第二烟道13与旋流装置12连接，旋流装置12与第一烟道11连接，第一烟道11脱硫塔本体10连接，所述脱硫塔本体10与出口烟道6连接；返料管4与过渡段烟道17连接，过渡段烟道17与脱硫剂喷入管21连接。第二烟道13为文丘里管式烟道。旋流装置12包括第一圆筒20、第二圆筒14及若干个旋向和安装角度相同的导流叶片20，所述第一圆筒20的直径小于第二圆筒14的直径，第一圆筒20设置在第二圆筒14内，若干个旋向和安装角度相同的导流叶片20设置在第一圆筒20和第二圆筒14之间。导流叶片20与水平方向的夹角为60°。旋流装置12的第一圆筒20的直径为第二圆筒14直径的1/2。返料管4与水平面之间的夹角a为75°。弯头烟道18内设置有导流板15。旋风除尘装置2顶部设置有烟气出口烟道16。

本发明的工作原理：烟气经弯头烟道18内置的导流板15后，会均匀的进入过渡段烟道17，由于过渡段烟道17的烟道截面随烟气流动方向逐渐减小，使得烟气流速增大，因此通过返料管4进入过渡段烟道17的飞灰在流动烟气的作用下不易沉积；同时由于烟气流速的增大，烟气湍流度增大，使得喷入过渡段烟道17中的脱硫剂与烟气可以更加充分的混合。与脱硫剂混合后的烟气进入与过渡段烟道17连通的第二烟道13，第二烟道13采用文丘里管式烟道，由于文丘里管的作用使烟气流速再次增强，强化烟气的湍流性能，使脱硫剂、飞灰和烟气更加充分混合，烟气经第二烟道13后进入旋流装置12，由于旋流装置12周围有旋流叶片，而其中心无旋流叶片，使得经过旋流装置12周围的烟气形成高速的旋转气流，旋转气流可卷吸雾化水入口管道22喷入的水分，强化了烟气、水分以及脱硫剂的湍流强度；同时，由于旋流装置12中心无旋流叶片，因此经过旋流装置12中心的烟气流速不受影响，烟气速度较大、压力相对较小，从而在旋流装置12出口中心处形成一个低压回流区23。由于旋流装置12出口中心处低压回流区23的存在，可强化水分、烟气和脱硫剂的之间的反应；同时，可提高烟气、水分和脱硫剂在低压回流区23的停留时间，进而使脱硫剂与烟气充分接触，提高脱硫效率；同时，增加反应停留时间后可缩短反应距离，有效的减小了脱硫塔的高度，节约了投资成本。从出口烟道6排出的烟气进入旋风除尘装置2后由于离心力的作用，烟气和飞灰进行分离，飞灰落入旋风除尘装置2的底部，烟气从旋风除尘装置2顶部的烟气出口烟道16出去，分离下来的飞灰进入集尘罐3。