煙氣循環(huán)流化床脫硫塔物料內循環(huán)特性研究.pdf

1、增強脫硫塔內循環(huán)，提高塔內顆粒濃度，是循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫工藝提高脫硫效率、提高鈣利用率、降低造價的重要手段。不同位置發(fā)生的內循環(huán)對脫硫反應的貢獻不同，因此提高脫硫塔內循環(huán)，并對內循環(huán)的有效性進行闡述，組織合理的內循環(huán)是需要研究的重要課題。 目前循環(huán)流化床脫硫工藝主要依靠在塔頂部布置分離器，分離灰在塔內回落來增強內循環(huán)。本文首先對脫硫塔頂部物料回流過程進行了冷態(tài)試驗，分析了物料回流并返混入主流的過程，回流顆粒在下落的過程中被

2、主氣流逐漸剝離向塔內擴散，返混沿徑向可以分為三個區(qū)域：回流區(qū)、返混加速區(qū)和主流區(qū)。在一定的顆?；亓髁肯拢鄬ψ畲蠡芈溟L度與主氣流速度基本呈指數型的遞減分布；物料在塔內形成了濃度上部高，下部低的分布趨勢，有效物料濃度進較低，可以采用外循環(huán)灰管的方式將分離物料在塔底送入，以提高利用率。 提出了脫硫塔底部采用切向旋流和直流復合流化的方式，在冷態(tài)PDA試驗臺上對研究了表觀氣速、入口顆粒濃度以及切向旋流風率變化時塔內氣固流動以及顆粒內循環(huán)

3、特性。表觀氣速降低到0.68m/s，顆粒沉降作用明顯，呈現環(huán)核流動特性。在塔底部，形成類似噴動床的流態(tài)，最高濃度為最低濃度的80倍，平均濃度比1.34m/s增加了220％。隨著表觀氣速的降低，塔內顆粒逐漸集中于脫硫塔的主反應區(qū)域，物料的有效率提高。隨著旋流流量的增加，在脫硫塔底部壁面附近區(qū)域出現回流區(qū)，這增強了氣流擾動和氣固混合，有利于增強物料的內循環(huán)。脫硫塔內高濃度區(qū)域集中于0.7R-1.0R之間。當旋流流量為30％時，壁面濃度與中心

4、區(qū)域濃度比增加到180。隨著旋流流量的增加，邊壁高濃度區(qū)域也逐漸增大；物料濃度的有效率也逐漸增加，旋流的加入使塔內顆粒逐漸集中于塔的中下部。脫硫塔平均顆粒濃度隨入口顆粒濃度的增加逐漸增加，且增加的幅度要大于入口顆粒濃度增加的幅度，塔內顆粒濃度的增加有利于顆粒的團聚，有利于顆粒在離心力作用下被分離而回落，明顯增強了脫硫塔的內循環(huán)。顆粒粒徑的徑向分布中心高，壁面低，在0.8R－1.0R之間出現局部高峰。因此沿高度方向顆粒平均粒徑逐漸減小，大

5、顆粒的分離和回落現象主要集中于脫硫塔的中下部。提出了強化內循環(huán)脫硫塔的結構，底部采用夾層結構實現塔內壁面的旋轉流動。研究了脫硫塔的阻力特性，旋流結構的流量分配以及塔內顆粒濃度分布特性。脫硫塔的阻力主要集中于喉口旋流段，占塔總阻力的60-80％，隨表觀空塔氣速和入口顆粒濃度的增加旋流段阻力不斷增加。旋流結構同時具有流量調節(jié)以及提高負荷適應性的作用，隨著旋流入口的關閉，旋流流量逐漸減小，中心直流流量增大，塔內顆粒濃度逐漸降低。當表觀空塔氣速

6、降低時，旋流流量降低，但顆粒沉降作用明顯，塔內平均顆粒濃度得到明顯的提高，可關閉部分旋流以滿足塔內流態(tài)化的要求。 將強化內循環(huán)脫硫塔應用于140MW機組，增加旋流結構后在塔內下部壁面區(qū)域形成了旋轉流場，脫硫塔直管段內煙氣流速呈現對稱分布，脫硫塔內均勻性得到明顯的提高。脫硫塔阻力主要集中于脫硫塔入口段，占總阻力的70-80％，增加旋流后阻力增加90－120Pa，占脫硫塔總阻力的20-25％。脫硫塔具有明顯的內循環(huán)現象：相對于入口灰

7、濃度，機組負荷為120MW，脫硫沒投運時時脫硫塔底部壁面處的灰濃度增加了43％；機組負荷將為75MW時，在重力沉降和離心分離的作用下，脫硫塔底部距離壁面50mm和1050mm處灰濃度分別增加了122％和58％。脫硫投運后，顆粒粒徑變大，增強了顆粒沉降和離心分離效應，塔內物料濃度得到極大的提高：塔底部距離壁面50mm處顆粒濃度提高了247倍，距離壁面300mm處濃度增加了337％。壁面有明顯的物料回流存在，增加了反應的表面積提高了脫硫效率