噴動(dòng)床技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用及最新進(jìn)展

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1、化工進(jìn)展·162·CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2004年第23卷第2期噴動(dòng)床技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用及最新進(jìn)展11211張少峰趙卷張占鋒彭培英劉燕(1河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,天津300130;2清華大學(xué)軟件學(xué)院,北京100084)摘要從結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等方面簡(jiǎn)介了近年來(lái)出現(xiàn)的幾類噴動(dòng)床,包括典型噴動(dòng)床、多噴頭噴動(dòng)床、噴動(dòng)-流化床、帶導(dǎo)向管的噴動(dòng)床、內(nèi)循環(huán)噴動(dòng)床等。對(duì)噴動(dòng)床技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用和最新進(jìn)展進(jìn)行了綜述,敘述了粉末-顆粒噴動(dòng)床半干法脫硫和噴霧-噴動(dòng)床半干法煙氣脫硫的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)、影響脫硫的因素等;并對(duì)這兩種脫硫方法的共性和個(gè)性進(jìn)行了比較。說(shuō)明

2、了噴動(dòng)床脫硫技術(shù)具有流態(tài)化性能好、傳熱傳質(zhì)效率高、脫硫效果好等突出優(yōu)點(diǎn),特別適合于中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫。關(guān)鍵詞噴動(dòng)床,煙氣脫硫,流態(tài)化,半干法,粉末顆粒,噴霧中圖分類號(hào)TQ028.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1000-6613(2004)02-0162-06噴動(dòng)床作為流態(tài)化技術(shù)的一個(gè)重要分支始于種各樣的改進(jìn)型噴動(dòng)床,如:為提高物料處理量而20世紀(jì)50年代初期的加拿大,最初是為干燥小麥出現(xiàn)的多噴頭噴動(dòng)床(圖2)、能延長(zhǎng)入射氣體在床等顆粒狀的物料而設(shè)計(jì)的。隨著對(duì)該技術(shù)研究的逐內(nèi)停留時(shí)間的中心帶引導(dǎo)管的噴動(dòng)床(圖3);可以步深入,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,已成功應(yīng)用于黏性強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)又防止顆粒團(tuán)聚的噴動(dòng)-流化

3、床(圖強(qiáng)或粗顆粒的表面涂層、涂料、懸浮液及溶液的干4)以及避免氣體進(jìn)入環(huán)縫區(qū)的內(nèi)循環(huán)噴動(dòng)床(圖5)燥、粉碎、造粒、煤燃燒和氣化、鐵礦石還原、油等。其中,平底多噴頭噴動(dòng)床經(jīng)過(guò)改型被設(shè)想為噴[1]液層熱解、焦炭活化、石油裂解等操作過(guò)程中。動(dòng)床脫硫裝置的放大模型(圖6),即將反應(yīng)器串聯(lián)近年來(lái),由于噴動(dòng)床獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能,利用顆粒成多個(gè)反應(yīng)室、多個(gè)平行的流體入射噴頭、一個(gè)出[2]噴動(dòng)床的脫硫裝置正日益受到人們的關(guān)注。相口,每個(gè)入射噴嘴的流量必須分別控制,經(jīng)過(guò)這樣對(duì)于其他脫硫設(shè)備,噴動(dòng)床具有傳熱傳質(zhì)效率高、的處理,處理物料增多,物料的周轉(zhuǎn)速率也加快,流態(tài)化性能好等突出優(yōu)點(diǎn),因此研究噴動(dòng)床技術(shù)在不過(guò)目前這

4、只是一種設(shè)想。國(guó)際干燥會(huì)議常任主煙氣脫硫中的應(yīng)用及進(jìn)展為當(dāng)今脫硫技術(shù)研究提供席、加拿大McGill大學(xué)的Mujumdar教授成功研制了一個(gè)新思路,具有重要參考價(jià)值。出動(dòng)態(tài)噴口噴動(dòng)床試驗(yàn)裝置(如圖7)。新型的動(dòng)態(tài)噴口噴動(dòng)床擴(kuò)大了噴動(dòng)區(qū)的范圍,相應(yīng)地?cái)U(kuò)大了環(huán)1噴動(dòng)床類型及特點(diǎn)形區(qū)的范圍,整個(gè)床身直徑可顯著增加,從而大大噴動(dòng)床技術(shù)經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展已日漸成提高生產(chǎn)能力。床身上物料與氣流間傳熱傳質(zhì)均熟,具有了很多類型。傳統(tǒng)柱錐型噴動(dòng)床是最典型勻,沒(méi)有死區(qū),物料間混合良好,干燥品質(zhì)好,效的,目前脫硫裝置也主要是利用這種噴動(dòng)床進(jìn)行研率高。該裝置的干燥介質(zhì)溫度、進(jìn)氣量、噴口直究。圖1為傳統(tǒng)柱錐型噴動(dòng)床,噴

5、動(dòng)床內(nèi)裝有相對(duì)徑、噴管轉(zhuǎn)速、物料層厚度等均可調(diào)。這種裝置為粗大的顆粒(一般粒徑大于1mm),流體(通常為氣噴動(dòng)床技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的大型化又找到了一條可[4]體)經(jīng)由噴嘴或孔板垂直向上射入,形成一個(gè)隨流行的途徑。體流速的增高而逐漸向上延伸的射流區(qū)。當(dāng)流體噴2噴動(dòng)床煙氣脫硫技術(shù)射速度足夠高時(shí),就會(huì)形成具有稀相噴射區(qū)、密相環(huán)縫區(qū)、噴泉區(qū)3個(gè)區(qū)域的噴動(dòng)現(xiàn)象。這種噴動(dòng)現(xiàn)利用噴動(dòng)床技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫是近年來(lái)噴動(dòng)床象不同于普通散式流化床。和普通散式流化床相應(yīng)用的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。它拓寬了噴動(dòng)床應(yīng)用范比,噴動(dòng)床具有以下特點(diǎn):顆粒流動(dòng)更簡(jiǎn)單,更有收稿日期2003-08-26;修改稿日期2003-11-20。規(guī)律,

6、流化性能更好;對(duì)物料尺寸的限制更強(qiáng),一基金項(xiàng)目河北省科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目資助般情況下干燥、窄篩分、體表面積大、平均粒徑(No.02212221D)。[3]1～8mm的物料是最適于噴動(dòng)床操作;對(duì)粗顆第一作者簡(jiǎn)介張少峰(1965—),男,博士,副教授,研究方向?yàn)榱?噴動(dòng)床的氣、液、固接觸效率普遍優(yōu)于流化化工過(guò)程多相流動(dòng)及傳熱、煙氣脫硫與除塵。電話022-床。隨著噴動(dòng)床技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,又出現(xiàn)了各26564474。第2期張少峰等:噴動(dòng)床技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用及最新進(jìn)展·163·圖1典型柱錐型噴動(dòng)床圖2平底多噴頭噴動(dòng)床圖3各種型式的中心帶引導(dǎo)管的噴動(dòng)床圖4柱錐型噴動(dòng)-流化床圖5內(nèi)循環(huán)噴動(dòng)床圖圖

7、6適用于商業(yè)用途的大規(guī)模PPSB概念化設(shè)計(jì)圖7動(dòng)態(tài)噴口噴動(dòng)床·164·化工進(jìn)展2004年第23卷圍,具有以下優(yōu)點(diǎn):處理中低濃度的SO2污染煙硫劑粒徑和絕熱飽和溫差對(duì)脫硫率的影響。得出如氣,脫硫效率高,裝置緊湊,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,占地面積下結(jié)論:鈣硫摩爾比大于1.2時(shí),絕熱飽和溫差小小,投資和運(yùn)行費(fèi)用低,沒(méi)有二次污染等,因此特于13K,脫硫率可達(dá)95%以上,并比較了10μm別適合于中小型燃煤鍋爐的煙氣脫硫。