上直下旋干式循环流化床脱硫反应器.pdf

上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，它涉及一种循环流化床脱硫反应器。本发明解决了现有的脱硫反应器工作效率低、壁面易形成颗粒贴壁以及高度过大的问题。所述内筒设置在外筒内且内筒的下端位于外筒的下方，所述旋流器设置在内筒的上端；所述一～四个切向旋流排烟管位于外筒的下方，且一～四个切向旋流排烟管沿切线方向均布设置在内筒的外侧壁上，每个切向旋流排烟管均与外筒和内筒之间的空腔连通，壳体的上端与外筒的内腔连通，壳体的下端与内筒连通，每块旋流板的一侧与中心轴连接，另一侧与壳体的内壁连接。本发明具有结构紧凑、负荷变化适应性强、成本低、便于系统的总体布置和运行维护，脱硫效率提高了10％以上。

1、  上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，所述脱硫反应器包括外筒(1)和内筒(2)，所述外筒(1)的上端设有上端盖(1-1)，所述内筒(2)为圆柱型直筒；其特征在于：所述脱硫反应器还包括旋流器(3)和一～四个切向旋流排烟管(4)，所述旋流器(3)由三～二十块旋流板(3-1)、中心轴(3-2)和壳体(3-3)组成，内筒(2)设置在外筒(1)内且内筒(2)的下端位于外筒(1)的下方，所述旋流器(3)设置在内筒(2)的上端；所述一～四个切向旋流排烟管(4)位于外筒(1)的下方，且一～四个切向旋流排烟管(4)沿切线方向均布设置在内筒(2)的外侧壁上，每个切向旋流排烟管(4)均与外筒(1)和内筒(2)之间的空腔连通，壳体(3-3)的上端与外筒(1)的内腔连通，壳体(3-3)的下端与内筒(2)连通，所述三～二十块旋流板(3-1)和中心轴(3-2)均位于壳体(3-3)内，所述三～二十块旋流板(3-1)均布设置在中心轴(3-2)的外表面上，每块旋流板(3-1)的一侧与中心轴(3-2)连接，另一侧与壳体(3-3)的内壁连接，所述旋流板(3-1)与中心轴(3-2)之间的夹角α为45～60度。

2、  根据权利要求1所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，其特征在于：所述旋流板(3-1)的数量为四～十八个。

3、  根据权利要求1所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，其特征在于：所述旋流板(3-1)的数量为六～十六个。

4、  根据权利要求1所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，其特征在于：所述旋流板(3-1)的数量为八～十四个。

5、  根据权利要求1所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，其特征在于：所述旋流板(3-1)的数量为十～十二个。

6、  根据权利要求1、2、3、4或5所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，其特征在于：所述脱硫反应器还包括工艺水雾化器(6)，所述工艺水雾化器(6)设置在上端盖(1-1)的上方且与外筒(1)相连通。

7、  根据权利要求6所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器，其特征在于：所述脱硫反应器还包括吸收剂调节器(7)，所述吸收剂调节器(7)设置在上端盖(1-1)的上方且与外筒(1)相连通。

上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器。
背景技术
脱硫反应器是脱硫工艺的核心装置，流态化技术已广泛应用于能源、环保及化工等工程领域。循环流化床烟气脱硫反应器以熟石灰等吸收剂为循环物料，在烟气的作用下，循环物料在反应器内流化，烟气中的二氧化硫与循环物料中的吸收剂发生中和反应，达到脱硫的目的。现有的循环流化床脱硫反应器存在的问题如下：一、国内锅炉的运行中，机组负荷变化较大也较为频繁，锅炉的负荷变化使烟气量的变化过大、直接引起塔内流态化湍流流场的不均匀分布，吸收剂物料与气体的接触面积降低且接触时间减少，致使脱硫反应效率低；二、脱硫反应器近壁区烟气流速很低，而且工艺水喷入吸收塔后颗粒湿度急速增大，这些湿度较大的颗粒进入脱硫反应器后极易附着在脱硫反应器的壁面，形成颗粒的贴壁现象；三、目前脱硫反应器的高度过大(一般高度为20～30米)，不便于系统的总体布置和运行维护。
发明内容
本发明为了解决现有的脱硫反应器工作效率低、壁面易形成颗粒贴壁以及高度过大的问题，进而提供了一种上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器。
本发明的技术方案是：一种上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器包括外筒和内筒，所述外筒的上端设有上端盖，所述内筒为圆柱型直筒；所述脱硫反应器还包括旋流器和一～四个切向旋流排烟管，所述旋流器由三～二十块旋流板、中心轴和壳体组成，内筒设置在外筒内且内筒的下端位于外筒的下方，所述旋流器设置在内筒的上端；所述一～四个切向旋流排烟管位于外筒的下方，且一～四个切向旋流排烟管沿切线方向均布设置在内筒的外侧壁上，每个切向旋流排烟管均与外筒和内筒之间的空腔连通，壳体的上端与外筒的内腔连通，壳体的下端与内筒连通，所述三～二十块旋流板和中心轴均位于壳体内，所述三～二十块旋流板均布设置在中心轴的外表面上，每块旋流板的一侧与中心轴连接，另一侧与壳体的内壁连接，所述旋流板与中心轴之间的夹角α为45～60度。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明通过旋流器将反应器分为内筒(一级直流反应器)和外筒(二级旋流反应器)，烟气携带的吸收剂(脱硫用固体颗粒)到达旋流器时由于惯性的作用返回到一级直流反应器中，一级直流反应器内颗粒浓度增大，旋流反应器内烟气流通截面积得以增加，增大了气体在脱硫反应器内停留时间，脱硫效率提高10％以上；本发明提高了直流反应器内的烟气流速，结合旋流反应器的旋流，并且旋流板与中心轴之间的夹角的角度可调，对锅炉负荷变化引起的烟气量变化具有很好的适应性；本发明采用上直-下旋相结合的流场，直流反应器内采取较高的流速，旋流反应器内全程采取旋流形式，能够有效的缓解吸收塔近壁区吸收剂贴壁的现象；本发明采用上直-下旋相结合的流场，与现有的单向流场相比，大大降低了反应器的高度(仅为现有反应器的二分之一)，便于系统的总体布置和运行维护。
附图说明
图1是脱硫反应器主体的整体结构主视图，图2是图1的俯视图，图3是旋流器的主视示意图(旋流板的数量用三块表示)，图4是图3的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～4所示，本实施方式所述的上直-下旋干式循环流化床脱硫反应器包括外筒1和内筒2，所述外筒1的上端设有上端盖1-1，所述内筒2为圆柱型直筒；所述脱硫反应器还包括旋流器3和一～四个切向旋流排烟管4，所述旋流器3由三～二十块旋流板3-1、中心轴3-2和壳体3-3组成，内筒2设置在外筒1内且内筒2的下端位于外筒1的下方，所述旋流器3设置在内筒2的上端；所述一～四个切向旋流排烟管4位于外筒1的下方，且一～四个切向旋流排烟管4沿切线方向均布设置在内筒2的外侧壁上，每个切向旋流排烟管4均与外筒1和内筒2之间的空腔连通，壳体3-3的上端与外筒1的内腔连通，壳体3-3的下端与内筒2连通，所述三～二十块旋流板3-1和中心轴3-2均位于壳体3-3内，所述三～二十块旋流板3-1均布设置在中心轴3的外表面上，每块旋流板3-1的一侧与中心轴3-2连接，另一侧与壳体3-3的内壁连接，所述旋流板3-1与中心轴3-2之间的夹角α为45～60度。上直是指烟气在内筒2(一级直流反应器)内由下向上直流经过内筒2，固称为“上直”，下旋是指烟气通过旋流反应器3后由上向下旋流经过外筒(二级旋流反应器)内，固称为“下旋”。
具体实施方式二：如图3和图4所示，本实施方式所述旋流板3-1的数量为四～十八个。如此设置，可以改变进入二级旋流反应器的烟气流量和流速。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图3和图4所示，本实施方式所述旋流板3-1的数量为六～十六个。如此设置，可以改变进入二级旋流反应器的烟气流量和流速。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：如图3和图4所示，本实施方式所述旋流板3-1的数量为八～十四个。如此设置，可以改变进入二级旋流反应器的烟气流量和流速。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：如图3和图4所示，本实施方式所述旋流板3-1的数量为十～十二个。如此设置，可以改变进入二级旋流反应器的烟气流量和流速。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：如图1所示，本实施方式所述脱硫反应器还包括工艺水雾化器6，所述工艺水雾化器6设置在上端盖1-1的上方且与外筒1相连通。如此设置，可以对进入二级旋流反应器的烟气进行增湿，提高反应器的脱硫效率。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：如图1所示，本实施方式所述脱硫反应器还包括吸收剂调节器7，所述吸收剂调节器7设置在上端盖1-1的上方且与外筒1相连通。如此设置，用以补充流化床脱硫系统所需消石灰吸收剂，保证送入二级反应器的吸收剂均匀。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
工作原理：
内筒2与干式循环流化床脱硫工艺的烟气流化布风装置相连接，由燃烧设备送来的烟气经工艺水增湿后携带吸收剂(脱硫用固体颗粒)进入内筒2(一级直流反应器)内，吸收剂和雾化工艺水在烟气的带动下自下而上湍流运动，并形成气、液、固三相间强烈的热量和质量交换；吸收剂形成悬浮流化状态，气固两相间滑移速度较大，吸收剂在气流中上升、回窜以及在壁面附近的下降回流，使床内混合、湍流十分强烈，传热传质速率快。当烟气上升到旋流器3时，烟气携带的部分吸收剂由于惯性的作用返回到一级直流反应器中，提高反应器中颗粒浓度，形成密相湍流区，床内强烈的湍流效应和较高的循环倍率加强了固体颗粒间的碰撞以及固体颗粒与烟气的接触，一级反应器中的脱硫效率提高。
烟气流出内筒2(一级直流反应器)后，在旋流器3的作用下，以旋流的方式进入外筒1(二级旋流反应器)内，环绕一级反应器外壁旋转自上而下流动。在外筒1(二级旋流反应器)中形成稀相反应区，利用吸收剂调节器7补充消石灰颗粒(粒度不大于200目)，提高烟气流经旋流器3后缺失的吸收剂浓度，同时外筒1(二级旋流反应器)内的旋流状态提高了反应器内的湍流强度，然后根据机组负荷的变化，调整旋流板3-1的角度，也就相当于调整了外筒1(二级旋流反应器)内烟气旋流的角度；对于流量较大的烟气，增加漩流板3-1的角度，可增加反应器内的烟气旋流角度，延长流通截面积、提高烟气的停留时间，强化外筒1(二级旋流反应器)内的脱硫效率。