喷动床技术在烟气脱硫中的应用及最新进展

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1、化工进展·162·CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2004年第23卷第2期喷动床技术在烟气脱硫中的应用及最新进展11211张少峰赵卷张占锋彭培英刘燕(1河北工业大学化工学院,天津300130;2清华大学软件学院,北京100084)摘要从结构、特点等方面简介了近年来出现的几类喷动床,包括典型喷动床、多喷头喷动床、喷动-流化床、带导向管的喷动床、内循环喷动床等。对喷动床技术在烟气脱硫中的应用和最新进展进行了综述,叙述了粉末-颗粒喷动床半干法脱硫和喷雾-喷动床半干法烟气脱硫的基本原理、优缺点、影响脱硫的因素等;并对这两种脱硫方法的共性和个性进行了比较。说明

2、了喷动床脱硫技术具有流态化性能好、传热传质效率高、脱硫效果好等突出优点,特别适合于中小型燃煤锅炉烟气脱硫。关键词喷动床,烟气脱硫,流态化,半干法,粉末颗粒,喷雾中图分类号TQ028.2文献标识码A文章编号1000-6613(2004)02-0162-06喷动床作为流态化技术的一个重要分支始于种各样的改进型喷动床,如:为提高物料处理量而20世纪50年代初期的加拿大,最初是为干燥小麦出现的多喷头喷动床(图2)、能延长入射气体在床等颗粒状的物料而设计的。随着对该技术研究的逐内停留时间的中心带引导管的喷动床(图3);可以步深入,其应用领域不断扩展,已成功应用于黏性强化传热传质又防止颗粒团聚的喷动-流化

3、床(图强或粗颗粒的表面涂层、涂料、悬浮液及溶液的干4)以及避免气体进入环缝区的内循环喷动床(图5)燥、粉碎、造粒、煤燃烧和气化、铁矿石还原、油等。其中,平底多喷头喷动床经过改型被设想为喷[1]液层热解、焦炭活化、石油裂解等操作过程中。动床脱硫装置的放大模型(图6),即将反应器串联近年来,由于喷动床独特的结构和性能,利用颗粒成多个反应室、多个平行的流体入射喷头、一个出[2]喷动床的脱硫装置正日益受到人们的关注。相口,每个入射喷嘴的流量必须分别控制,经过这样对于其他脱硫设备,喷动床具有传热传质效率高、的处理,处理物料增多,物料的周转速率也加快,流态化性能好等突出优点,因此研究喷动床技术在不过目前这

4、只是一种设想。国际干燥会议常任主烟气脱硫中的应用及进展为当今脱硫技术研究提供席、加拿大McGill大学的Mujumdar教授成功研制了一个新思路,具有重要参考价值。出动态喷口喷动床试验装置(如图7)。新型的动态喷口喷动床扩大了喷动区的范围,相应地扩大了环1喷动床类型及特点形区的范围,整个床身直径可显著增加,从而大大喷动床技术经过半个多世纪的发展已日渐成提高生产能力。床身上物料与气流间传热传质均熟,具有了很多类型。传统柱锥型喷动床是最典型匀,没有死区,物料间混合良好,干燥品质好,效的,目前脱硫装置也主要是利用这种喷动床进行研率高。该装置的干燥介质温度、进气量、喷口直究。图1为传统柱锥型喷动床,喷

5、动床内装有相对径、喷管转速、物料层厚度等均可调。这种装置为粗大的颗粒(一般粒径大于1mm),流体(通常为气喷动床技术实现工业规模的大型化又找到了一条可[4]体)经由喷嘴或孔板垂直向上射入,形成一个随流行的途径。体流速的增高而逐渐向上延伸的射流区。当流体喷2喷动床烟气脱硫技术射速度足够高时,就会形成具有稀相喷射区、密相环缝区、喷泉区3个区域的喷动现象。这种喷动现利用喷动床技术进行烟气脱硫是近年来喷动床象不同于普通散式流化床。和普通散式流化床相应用的一个新的研究领域。它拓宽了喷动床应用范比,喷动床具有以下特点:颗粒流动更简单,更有收稿日期2003-08-26;修改稿日期2003-11-20。规律,

6、流化性能更好;对物料尺寸的限制更强,一基金项目河北省科学技术研究与发展计划项目资助般情况下干燥、窄筛分、体表面积大、平均粒径(No.02212221D)。[3]1～8mm的物料是最适于喷动床操作;对粗颗第一作者简介张少峰(1965—),男,博士,副教授,研究方向为粒,喷动床的气、液、固接触效率普遍优于流化化工过程多相流动及传热、烟气脱硫与除尘。电话022-床。随着喷动床技术应用范围的扩大,又出现了各26564474。第2期张少峰等:喷动床技术在烟气脱硫中的应用及最新进展·163·图1典型柱锥型喷动床图2平底多喷头喷动床图3各种型式的中心带引导管的喷动床图4柱锥型喷动-流化床图5内循环喷动床图图

7、6适用于商业用途的大规模PPSB概念化设计图7动态喷口喷动床·164·化工进展2004年第23卷围,具有以下优点:处理中低浓度的SO2污染烟硫剂粒径和绝热饱和温差对脱硫率的影响。得出如气,脱硫效率高,装置紧凑,系统简单,占地面积下结论:钙硫摩尔比大于1.2时,绝热饱和温差小小,投资和运行费用低,没有二次污染等,因此特于13K,脱硫率可达95%以上,并比较了10μm别适合于中小型燃煤锅炉的烟气脱硫。