專(zhuān)利名稱(chēng)：煙氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣凈化裝置，包括流化反應(yīng)器和分離單元，分離單元放置在流化反應(yīng)器下游。
此種煙氣凈化裝置是已知的。它們用來(lái)執(zhí)行分離污染氣體例如HCl、HF、SO2的方法，和如果添加有吸收劑例如床式反射爐焦炭或活性炭的話(huà)，也用于執(zhí)行分離二、呋喃和重金屬例如汞的方法，表現(xiàn)出高效率。此種廢氣凈化裝置中，煙氣通過(guò)供給管提供，此供給管具有與流化反應(yīng)器相應(yīng)的截面。吸附劑容納在反應(yīng)器中或者供給到其中。根據(jù)不同的參數(shù)，例如氣體流速、吸附劑的粒度和顆粒重量或者溫度等，以無(wú)量綱的特征數(shù)Re、Fr、Ar表示，形成一個(gè)流化床。反應(yīng)器以循環(huán)流化床或煙流工藝進(jìn)行操作。煙氣與吸附劑在流化床上相互作用。由于這些反應(yīng)，污染氣體能夠從煙氣中分離。煙氣與被攜帶的分離殘余物一起，從流化床經(jīng)由過(guò)渡連接件被引導(dǎo)到下游的分離單元，例如纖維過(guò)濾器或電過(guò)濾器。在此分離單元中，殘余物從煙氣中分離。凈化的煙氣能夠被排放到大氣中，而分離的固體物被返回到流化床或在那里被收集然后被排放或提供給進(jìn)一步的用途。
由于流體的原因并為了得到固體的對(duì)稱(chēng)分布，從現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于煙氣凈化的反應(yīng)器以圓形氣流截面實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)器的截面尺寸取決于待凈化的煙氣的體積流量和反應(yīng)器中需要的流速。進(jìn)入和離開(kāi)反應(yīng)器的煙氣通道通常具有矩形截面。位于反應(yīng)器上游或下游的單元例如容器或過(guò)濾器，也具有矩形氣流截面。在煙氣通道和反應(yīng)器之間使用過(guò)渡連接件，借助過(guò)渡連接件所需的截面從圓形到角形或從角形到圓形的過(guò)渡得以實(shí)現(xiàn)。此種過(guò)渡連接件的使用不利地造成高的物質(zhì)消耗并導(dǎo)致煙氣凈化裝置成本的提高。
實(shí)際上，對(duì)現(xiàn)有的帶有煙氣凈化裝置的發(fā)電站或發(fā)電裝置進(jìn)行改型經(jīng)常是一個(gè)目標(biāo)。在這種情況下，在發(fā)電站或發(fā)電裝置給定的部分狹窄的空間條件下，由于煙氣通道明確給定的截面尺寸，在已有的煙氣通道中安裝反應(yīng)器不是始終可行的。因而變得必要的改建方法，例如移動(dòng)或更換運(yùn)轉(zhuǎn)著的已有的組合，導(dǎo)致隨后的煙氣凈化裝置的安裝成本大大增加。
如果在煙氣凈化裝置中使用大截面分離單元，例如大容量電過(guò)濾器，那么具有給定幾何形狀的圓形反應(yīng)器截面的反應(yīng)器，使得非常難保證在過(guò)濾器的整個(gè)截面區(qū)域均勻的氣流。對(duì)于非常大的裝置，向此種分離單元的均勻氣流只能通過(guò)大量建筑方面的努力來(lái)保證。特別是對(duì)具有圓形反應(yīng)器截面的反應(yīng)器的使用，要求工廠(chǎng)的裝置確定不變。這既對(duì)煙氣凈化裝置新設(shè)計(jì)的造成問(wèn)題，又對(duì)煙氣凈化裝置改型造成問(wèn)題。所需的工廠(chǎng)組件的移動(dòng)或替換導(dǎo)致更高的成本。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提出一種通用的煙氣凈化裝置，其與現(xiàn)有技術(shù)相比需要較少的材料，節(jié)約成本并且特別是在狹窄的空間條件下使用時(shí)能夠被實(shí)現(xiàn)或被改型。
此目的通過(guò)煙氣凈化裝置實(shí)現(xiàn)，其中流化反應(yīng)器的反應(yīng)器空間呈現(xiàn)與氣流方向正交的基本上是矩形的截面，其寬度與深度的關(guān)系能夠根據(jù)要被凈化的煙氣體積流量所需的截面尺寸，可變的設(shè)定。
此種具有恒定截面的反應(yīng)器的幾何形狀能夠有利地改變并能良好適應(yīng)狹窄的空間條件。由于截面的形狀，各自需要的氣流截面能夠借助反應(yīng)器截面不同的深度—寬度關(guān)系而得到，從而例如能夠根據(jù)需要得到具有小的深度和大的寬度或具有小的寬度和大的深度的反應(yīng)器。反應(yīng)器氣流截面尺寸的變化為已有的設(shè)備例如過(guò)濾器，在例如改型的情況下被繼續(xù)使用提供了可能，這使得進(jìn)一步節(jié)約了成本。
具有矩形截面的反應(yīng)器空間的反應(yīng)器能夠以較低成本簡(jiǎn)易地制造。由于使用具有矩形截面的流化反應(yīng)器，以前在煙氣通道或容器或分離單元的矩形截面和反應(yīng)器的圓形截面之間需要的過(guò)渡連接件能夠有利地被省去。相關(guān)的材料節(jié)省大大節(jié)約了成本。
反應(yīng)器空間的矩形截面也大大改善了朝向分離單元的氣流。應(yīng)當(dāng)為整個(gè)煙氣凈化裝置提供一致的截面，其中煙氣穿過(guò)截面流動(dòng)。通過(guò)避免截面形狀的改變，基本防止了煙氣通道中不必要的紊流和無(wú)效流通面積。由于反應(yīng)器空間的矩形截面形狀，整個(gè)系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)為具有更加緊湊和靈活的結(jié)構(gòu)，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)省也成為可能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，流化反應(yīng)器提供與反應(yīng)器空間對(duì)應(yīng)的基本上為矩形的出口輪廓。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，流化反應(yīng)器的反應(yīng)器空間的截面寬度和/或截面深度，對(duì)應(yīng)于反應(yīng)器上游和/或下游的煙氣凈化裝置各單元的煙氣通道的截面尺寸。如果流化反應(yīng)器的反應(yīng)器空間的尺寸和煙氣凈化裝置各單元的煙氣通道的尺寸，它們與流化反應(yīng)器相連，互相適應(yīng)，則基本防止了煙氣通道中的紊流和無(wú)效流通面積，這有利于煙氣凈化裝置無(wú)干擾的操作。另外，所有單元的氣流被改善，從而使得為了增加或減少氣流穿過(guò)的截面而使用過(guò)渡連接件變得不必要，這又導(dǎo)致成本的節(jié)約和煙氣凈化裝置所需建筑空間的減少。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)有利的實(shí)施方案，流化反應(yīng)器至少包括一個(gè)具有有利地為圓形或矩形截面的擴(kuò)散噴嘴。在另一個(gè)特別適合較大反應(yīng)器的實(shí)施方案中，擴(kuò)散噴嘴有利地在一行或更多行中并列。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中有利地提供偏移設(shè)置(offset disposition)的擴(kuò)散噴嘴。由于擴(kuò)散噴嘴設(shè)置的不同設(shè)計(jì)，反應(yīng)器空間的幾乎任何截面形狀的都變得可能。擴(kuò)散噴嘴數(shù)量的改變也提高了這些可能性。與圓形流化反應(yīng)器相比，其中使用1個(gè)或7個(gè)噴嘴，這是由于這些噴嘴數(shù)量使得反應(yīng)器截面中噴嘴的設(shè)置對(duì)流動(dòng)有利，根據(jù)本發(fā)明的具有矩形截面的煙氣凈化裝置的反應(yīng)器中，擴(kuò)散噴嘴的數(shù)量和設(shè)置以及噴嘴的容積流量，能夠根據(jù)不同的需要而經(jīng)濟(jì)靈活地選擇。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)器能夠以循環(huán)流化床操作。一個(gè)替換實(shí)施方案提供了一個(gè)為煙氣流吸收器的反應(yīng)器。對(duì)具有循環(huán)流化床或煙氣流吸收器的流化反應(yīng)器的使用，有利地允許在一個(gè)大的流速范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中，分離單元有利地是電過(guò)濾器。由于電過(guò)濾器中良好的氣體流動(dòng)，其通過(guò)互相配合的截面幾何形狀而實(shí)現(xiàn)，電過(guò)濾器能夠以高效率操作。通過(guò)使用不同的過(guò)濾機(jī)構(gòu)，本發(fā)明有利地能夠靈活地適應(yīng)待凈化煙氣的不同成分和工廠(chǎng)的空間布局。除了使用電過(guò)濾器和袋過(guò)濾器作為分離單元外，其它分離單元，例如折流分離器、薄片分離器或旋風(fēng)分離器也可以使用。
根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方案，在流化反應(yīng)器和分離單元之間的煙氣通道中設(shè)置預(yù)分離裝置。借助此種預(yù)分離裝置，離開(kāi)流化反應(yīng)器的煙氣能夠在真正過(guò)濾之前被預(yù)凈化，借此延長(zhǎng)所用過(guò)濾器的壽命。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，使用纖維過(guò)濾器作為分離單元，其根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案以90°繞垂直面(vertical)旋轉(zhuǎn)放置，這相對(duì)于先前的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)置是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)纖維過(guò)濾器的此種設(shè)置，現(xiàn)有的建筑空間能夠有利地被更好使用?？梢岳霉?jié)省出的建筑空間安裝具有矩形截面的流化反應(yīng)器。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從下述的對(duì)附圖的說(shuō)明和優(yōu)選的、非限制性的實(shí)施方案的例子中顯示。其中附

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有圓形反應(yīng)器空間截面的煙氣凈化裝置的示意圖，附圖2是附圖1的煙氣凈化裝置的示意性側(cè)視圖，
附圖3是根據(jù)本發(fā)明具有矩形反應(yīng)器空間截面的煙氣凈化裝置的示意性平面圖，附圖4是附圖3的煙氣凈化裝置的示意性側(cè)視圖，附圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)濾器設(shè)置的示意性平面圖，附圖6是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾器旋轉(zhuǎn)90°設(shè)置的示意性平面圖，附圖7是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散噴嘴設(shè)置的示意性表示，以及附圖8a-c是根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)散噴嘴的其它不同可能設(shè)置的示意性表示。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的煙氣凈化裝置，其由附圖1和2顯示，包括容器，它具有在同一水平面并排放置的兩個(gè)煙氣出口2、3。燃燒過(guò)程中在容器1中產(chǎn)生的煙氣流過(guò)所述煙氣出口2、3流入煙氣管16并從煙氣管16進(jìn)入過(guò)渡連接件4，其具有沿著附圖1和2顯示的剖面線(xiàn)A-A的矩形截面并具有沿著剖面線(xiàn)B-B的圓形截面。未凈化的煙氣從所述過(guò)渡連接件4流入流化反應(yīng)器5，穿過(guò)流化反應(yīng)器5以垂直方向從下往上流動(dòng)，如附圖2中的箭頭C所示。
在所述流化反應(yīng)器5中，污染氣體成分通過(guò)干燥分離的或準(zhǔn)干燥分離方法從未凈化的煙氣中分離。為此目的，流化反應(yīng)器包含吸附劑，待凈化的煙氣穿過(guò)吸附劑。根據(jù)待凈化的煙氣的流速和粒度，在流化反應(yīng)器中形成一個(gè)循環(huán)流化床。如果煙氣流速增加，所述流化反應(yīng)器5將用所謂的煙氣流工藝操作。待凈化的煙氣中包含的污染氣體和吸收劑之間的反應(yīng)發(fā)生在流化床內(nèi)或在煙氣流內(nèi)。
煙氣與由于流速而被攜帶的吸附劑顆粒、以及被裝載的吸附劑顆粒一起經(jīng)由過(guò)渡連接件6離開(kāi)所述流化反應(yīng)器5。過(guò)渡連接件6在附圖1和2中在D-D部分具有圓形氣流截面而在E-E部分具有矩形氣流截面。煙氣從過(guò)渡連接件6經(jīng)由護(hù)罩8流到分離單元7，在分離單元7中吸附劑顆粒和被裝載的吸附劑顆粒從煙氣流中分離。被凈化的煙氣例如經(jīng)由未示出的吸入抽風(fēng)離開(kāi)煙氣凈化裝置，而被過(guò)濾到煙氣外的吸附劑顆粒在上述分離單元7中被收集并被返回或排出。
在附圖3和4中，表示了根據(jù)本發(fā)明的煙氣凈化裝置。附圖3和4顯示了具有煙氣出口2、3的容器1。例如在燃燒過(guò)程中在容器1中產(chǎn)生并包含有害物質(zhì)的煙氣，經(jīng)由所述煙氣出口2、3離開(kāi)所述容器1并直接導(dǎo)入具有矩形反應(yīng)器截面的流化反應(yīng)器5。如已經(jīng)說(shuō)明的關(guān)于附圖1和2中的現(xiàn)有技術(shù)一樣，流化反應(yīng)器5包含吸附劑，其以已知的方式與待凈化的煙氣反應(yīng)。煙氣與由于流速而被攜帶的吸附劑顆粒、以及被裝載的吸附劑顆粒一起離開(kāi)所述流化反應(yīng)器5并經(jīng)過(guò)護(hù)罩8到分離單元7。所述流化反應(yīng)器5的容器側(cè)的末端和分離單元側(cè)的末端形成了入口連接件9和出口連接件10。附圖3和4的煙氣凈化裝置的截面，煙氣穿過(guò)其流動(dòng)，在整個(gè)通路具有矩形截面形狀。由于這種矩形截面形狀，與現(xiàn)有技術(shù)相比不再需要具有不同截面形狀的過(guò)渡連接件。因此，附圖3和4中顯示的煙氣凈化裝置與附圖1和2顯示的現(xiàn)有技術(shù)相比，需要的建筑空間更小。
在附圖1至4中也可以看出，具有矩形反應(yīng)器截面的流化反應(yīng)器5是極適合對(duì)已有的煙氣凈化裝置改型。對(duì)這種改型，需要在現(xiàn)有的容器1和現(xiàn)有的分離單元7之間的給定建筑空間內(nèi)安裝流化反應(yīng)器5。在這種改型情況下，所述流化反應(yīng)器5的幾何形狀能夠適應(yīng)這些狹窄的空間條件，例如反應(yīng)器5的深度T延長(zhǎng)并且通過(guò)同時(shí)增加反應(yīng)器的寬度F使煙氣流動(dòng)穿過(guò)的截面的截面面積保持不變(附圖8a至8c中的例子)。
另一種可能性在附圖5和6中顯示，在對(duì)煙氣凈化裝置改型的情況下使用現(xiàn)有的組件并同時(shí)節(jié)約建筑空間。附圖5顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)纖維過(guò)濾器11的設(shè)置。煙氣通過(guò)所述流化反應(yīng)器5流入指示方向。來(lái)自所述流化反應(yīng)器5的煙氣經(jīng)由過(guò)渡連接件6和護(hù)罩8到達(dá)分離單元7，分離單元7在本實(shí)施方案中是一個(gè)纖維過(guò)濾器11。煙氣從護(hù)罩8到達(dá)所述纖維過(guò)濾器11的過(guò)濾單元12，其位于護(hù)罩8的兩側(cè)，以投影平面的方向流動(dòng)穿過(guò)這些過(guò)濾單元，如附圖5所示。在過(guò)濾單元12中，與煙氣流一起運(yùn)送的吸附劑顆粒和被裝載的吸附劑顆粒與煙氣分離，煙氣經(jīng)由未示出的出口離開(kāi)纖維過(guò)濾器11。
附圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的纖維過(guò)濾器11的設(shè)置?？梢钥闯隼w維過(guò)濾器11關(guān)于流化反應(yīng)器5這樣設(shè)置，纖維過(guò)濾器11在投影平面旋轉(zhuǎn)90°。所述纖維過(guò)濾器11由過(guò)濾單元12和護(hù)罩8組成，其形成供給管道13。由于流化反應(yīng)器5的矩形截面形狀，有可能借助護(hù)罩8通過(guò)擴(kuò)大截面寬度以橫向放置供給管道13，而不需要改變氣流截面的幾何形狀。由于纖維過(guò)濾器11旋轉(zhuǎn)90°的設(shè)置，在改型的情況下可以為在現(xiàn)有的容器1和現(xiàn)有的纖維過(guò)濾器11之間安裝流化反應(yīng)器5提供更多的建筑空間。
附圖7顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在流化反應(yīng)器5中對(duì)擴(kuò)散噴嘴14的設(shè)置。對(duì)于具有相對(duì)小的最高到約400,000標(biāo)準(zhǔn)m3的煙氣體積流量的煙氣凈化裝置，流化反應(yīng)器通常只有一個(gè)擴(kuò)散噴嘴。附圖7顯示一個(gè)流化反應(yīng)器5，其尺寸是為煙氣流量＞400,000標(biāo)準(zhǔn)m3設(shè)定的。7個(gè)擴(kuò)散噴嘴設(shè)置在流化反應(yīng)器5的圓形截面中，由于擴(kuò)散噴嘴的這個(gè)數(shù)量使得能夠以最佳方式使用反應(yīng)器中可以用到的截面面積。流化反應(yīng)器5的所選示例性反應(yīng)器空間提供78.5m2的總截面，為了設(shè)置擴(kuò)散噴嘴，使用6.2m的直徑。
附圖8顯示了具有矩形截面的流化反應(yīng)器的反應(yīng)器空間的不同截面形狀，其中矩形流化反應(yīng)器5的總截面面積與附圖7中所示的具有圓形截面的流化反應(yīng)器5的截面面積是一致的。附圖7和8中顯示的截面形狀因此適合相同的煙氣體積流量。在附圖8a，b，c中顯示了對(duì)擴(kuò)散噴嘴14不同設(shè)置。人們可以看到，根據(jù)擴(kuò)散噴嘴14的設(shè)置，反應(yīng)器空間的尺寸以及因此流化反應(yīng)器5的出口尺寸能夠在一個(gè)大的范圍內(nèi)改變，并同時(shí)保持相同的截面面積以及因此相同的煙氣體積流量，因此流化反應(yīng)器5能夠在現(xiàn)有的煙氣凈化裝置中，也在不同的狹窄空間條件下，有利地改型。
附圖標(biāo)記表1容器2煙氣出口3煙氣出口4角形/圓形過(guò)渡連接件5流化反應(yīng)器6圓形/角形過(guò)渡連接件7分離單元8護(hù)罩9入口連接件10 出口連接件11 纖維過(guò)濾器12 過(guò)濾單元13 供給管道14 擴(kuò)散噴嘴15 預(yù)分離單元16 煙氣管A-A 剖面線(xiàn)B-B 剖面線(xiàn)C流動(dòng)方向D-D 剖面線(xiàn)E-E 剖面線(xiàn)B流化反應(yīng)器寬度T流化反應(yīng)器深度
權(quán)利要求
1.煙氣凈化裝置，包括流化反應(yīng)器(5)和分離單元(7)，其設(shè)置在所述流化反應(yīng)器(5)下游，其特征在于所述流化反應(yīng)器(5)的反應(yīng)器空間呈現(xiàn)與氣體流動(dòng)方向(C)正交的基本上為矩形的截面，反應(yīng)器空間的寬度(B)與深度(T)的關(guān)系，可以根據(jù)待凈化的煙氣體積流量所需的截面尺寸而可變地設(shè)定。
2.如權(quán)利要求1所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述流化反應(yīng)器(5)呈現(xiàn)基本上為矩形的外部輪廓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的煙氣凈化裝置，其特征在于反應(yīng)器空間的矩形幾何形狀對(duì)應(yīng)于煙氣凈化裝置上游和/或下游單元的煙氣通道的矩形尺寸。
4.如權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述流化反應(yīng)器(5)至少包括一個(gè)擴(kuò)散噴嘴(14)。
5.如權(quán)利要求4所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述流化反應(yīng)器(5)包括連續(xù)設(shè)置的擴(kuò)散噴嘴(14)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述擴(kuò)散噴嘴(14)在一行或更多行中并列。
7.如權(quán)利要求4至5中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于在所述流化反應(yīng)器(5)中包括偏移設(shè)置的擴(kuò)散噴嘴(14)。
8.如權(quán)利要求4至7中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述擴(kuò)散噴嘴(14)具有矩形截面。
9.如權(quán)利要求1至8中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述流化反應(yīng)器(5)能夠以循環(huán)流化床操作。
10.如權(quán)利要求1至8中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于在所述流化反應(yīng)器(5)中有煙氣流吸收器。
11.如權(quán)利要求1至10中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述分離單元(7)是電過(guò)濾器。
12.如述權(quán)利要求1至10中至少一項(xiàng)所述的煙氣凈化裝置，其特征在于所述分離單元(7)是纖維過(guò)濾器(11)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的煙氣凈化裝置，其特征在于機(jī)械預(yù)分離單元(15)放置在流化反應(yīng)器(5)和分離單元(7)之間的煙氣通道(10)中。
14.如權(quán)利要求12所述的煙氣凈化裝置，其特征在于與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)置相比，纖維過(guò)濾器(11)以繞垂直面旋轉(zhuǎn)90°放置。
全文摘要
本發(fā)明涉及煙氣凈化裝置，包括流化反應(yīng)器和分離單元，分離單元放置在流化反應(yīng)器下游，其中流化反應(yīng)器的反應(yīng)器空間呈現(xiàn)與氣流方向正交的基本上為矩形的截面，其寬度與深度的關(guān)系能夠根據(jù)待凈化的煙氣體積流量所需的截面尺寸而可變地設(shè)定。
文檔編號(hào)B01D53/74GK1905932SQ200480040805
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者哈拉爾德·索爾, 弗蘭克·萊烏施克 申請(qǐng)人:魯奇能捷斯公開(kāi)股份有限公司