煙氣循環(huán)流化床脫硫塔物料內(nèi)循環(huán)特性研究.pdf

1、增強(qiáng)脫硫塔內(nèi)循環(huán)，提高塔內(nèi)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(nèi)循環(huán)對脫硫反應(yīng)的貢獻(xiàn)不同，因此提高脫硫塔內(nèi)循環(huán)，并對內(nèi)循環(huán)的有效性進(jìn)行闡述，組織合理的內(nèi)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(nèi)回落來增強(qiáng)內(nèi)循環(huán)。本文首先對脫硫塔頂部物料回流過程進(jìn)行了冷態(tài)試驗(yàn)，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(nèi)擴(kuò)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)。在一定的顆粒回流量下，相對最大回落長度與主氣流速度基本呈指數(shù)型的遞減分布；物料在塔內(nèi)形成了濃度上部高，下部低的分布趨勢，有效物料濃度進(jìn)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(fù)合流化的方式，在冷態(tài)PDA試驗(yàn)臺上對研究了表觀氣速、入口顆粒濃度以及切向旋流風(fēng)率變化時塔內(nèi)氣固流動以及顆粒內(nèi)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(xiàn)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(nèi)顆粒逐漸集中于脫硫塔的主反應(yīng)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(xiàn)回流區(qū)，這增強(qiáng)了氣流擾動和氣固混合，有利于增強(qiáng)物料的內(nèi)循環(huán)。脫硫塔內(nèi)高濃度區(qū)域集中于0.7R-1.0R之間。當(dāng)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(nèi)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(nèi)顆粒濃度的增加有利于顆粒的團(tuán)聚，有利于顆粒在離心力作用下被分離而回落，明顯增強(qiáng)了脫硫塔的內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)象主要集中于脫硫塔的中下部。提出了強(qiáng)化內(nèi)循環(huán)脫硫塔的結(jié)構(gòu)，底部采用夾層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)壁面的旋轉(zhuǎn)流動。研究了脫硫塔的阻力特性，旋流結(jié)構(gòu)的流量分配以及塔內(nèi)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(jié)構(gòu)同時具有流量調(diào)節(jié)以及提高負(fù)荷適應(yīng)性的作用，隨著旋流入口的關(guān)閉，旋流流量逐漸減小，中心直流流量增大，塔內(nèi)顆粒濃度逐漸降低。當(dāng)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(nèi)平均顆粒濃度得到明顯的提高，可關(guān)閉部分旋流以滿足塔內(nèi)流態(tài)化的要求。 將強(qiáng)化內(nèi)循環(huán)脫硫塔應(yīng)用于140MW機(jī)組，增加旋流結(jié)構(gòu)后在塔內(nèi)下部壁面區(qū)域形成了旋轉(zhuǎn)流場，脫硫塔直管段內(nèi)煙氣流速呈現(xiàn)對稱分布，脫硫塔內(nèi)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(nèi)循環(huán)現(xiàn)象：相對于入口灰

7、濃度，機(jī)組負(fù)荷為120MW，脫硫沒投運(yùn)時時脫硫塔底部壁面處的灰濃度增加了43％；機(jī)組負(fù)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(yùn)后，顆粒粒徑變大，增強(qiáng)了顆粒沉降和離心分離效應(yīng)，塔內(nèi)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(yīng)的表面積提高了脫硫效率