CN101721984A - 烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法 - Google Patents

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Abstract

烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法，它涉及一种活性炭材料的再生方法。本发明解决了活性炭材料热再生方法再生温度高、烧蚀严重、循环使用寿命短、硫资源回收利用工艺复杂及活性炭材料水洗再生方法再生效率低、水量消耗大、产酸浓度低的问题。具体过程为：采用引自锅炉尾部烟道的热烟气保温，用150℃～200℃的过热水蒸汽吹扫完成脱硫过程的活性炭材料，过热水蒸汽与活性炭材料的质量比为1～2∶5。本发明方法的加热、保温温度及吹扫的过热水蒸汽的温度较低，可使活性炭材料质量损失率降至5％以下，对活性炭材料的再生效率可达80％～90％，水量消耗小，产酸的质量浓度可达50％～80％。

Description

烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硫后再生活性炭材料的方法。
背景技术
现有烟气脱硫活性炭材料再生方法主要有“热再生”和“水洗再生”两种。其中，热再生方法主要存在活性炭材料循环使用寿命短和硫资源回收利用难两方面问题。在现有技术中，热再生所需温度高达400～500℃，再生过程活性炭材料参与化学反应，易发生局部着火现象，烧蚀率为5～15％，不仅质量损失较大，而且再生过程中活性迅速衰减，一般循环使用3～4次基本失去使用价值。再生过程吸附质H2SO4与C发生氧化还原反应，以SO2气体形式溢出。因此，后续工艺须涉及SO2的富集、浓缩及后处理，致使工艺复杂且处理成本高。
“水洗再生”在一定程度上克服了热再生普遍存在的使用寿命短和回收利用难的问题，但其再生效率只有60％左右，且平均再生1kg活性炭材料需相同质量的水量，致使水洗再生技术存在水量消耗大和产酸浓度低两大问题，水洗再生得到的硫酸溶液质量浓度仅能达到5％～15％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有活性炭材料热再生方法存在的再生后的活性炭材料使用寿命短、硫资源回收利用难以及水洗再生方法存在的再生效率低、水量消耗大、产酸浓度低的问题，提供了一种烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法。
本发明烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法按以下步骤实现：一、锅炉系统中排出的热烟气通入烟气保温装置，烟气温度降低后通入脱硫塔进行吸附脱硫，经过脱硫吸附处理的气体排入大气；二、将脱硫塔内完成脱硫的活性炭材料转入再生装置，并通入锅炉系统中排出的过热水蒸汽对活性炭材料吹扫30min～60min，过热水蒸汽温度为150～200℃，烟气保温装置内热烟气的温度比过热水蒸汽温度高30℃～50℃；三、收集由再生装置排出的水蒸汽与硫酸蒸汽混合物通入冷凝设备得到硫酸溶液，将再生装置中经过热水蒸汽吹扫后的活性炭材料回收，即完成了活性炭材料再生。
上述烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法步骤二中过热水蒸汽与活性炭材料的质量比为1～2∶5；步骤二中所述脱硫塔内的活性炭材料的硫容为50mg/g～150mg/g；步骤三中所述硫酸溶液的质量浓度为50％～80％；步骤二脱硫塔内的活性炭材料具有丰富的孔隙结构及活性组分，在脱硫过程中充当吸附剂和催化剂；步骤一、步骤二和步骤三所述的所述的再生装置的外层由烟气保温装置包围形成保温结构，烟气保温装置的作用是将锅炉系统中排出的热烟气用于加热再生装置内再生反应器，直到再生装置内再生反应器温度为150～200℃，再向再生装置内再生反应器中通入锅炉系统中排出的过热水蒸汽。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用热烟气对再生过程进行保温，提高了吸附质分子H2SO4的分子动能，使其容易从活性炭材料表面脱附，降低了再生能耗；由于采用150～250℃热烟气对活性炭材料再生过程进行连续非接触式保温，可确保吹扫产物为气态形式，显著减轻设备腐蚀。
(2)本发明方法的加热、保温温度及吹扫的过热水蒸汽的温度远低于热再生温度，从根本上避免了热再生方法存在的烧蚀严重、使用寿命短及局部着火的问题，本发明将活性炭材料烧蚀质量损失降低至5％以下，还可显著降低活性炭材料的活性衰减速度，从而提高活性炭材料的使用寿命，达到热再生方法的3倍以上，且再生效率可达80～90％。
(3)采用的150℃～200℃过热水蒸汽吹扫活性炭材料，将吸附质以硫酸蒸汽的形式携带引出，硫酸蒸汽经冷凝装置冷凝处理后可得质量浓度为50％以上的硫酸溶液，相比水洗再生方法显著提高了产酸浓度；由于过热水蒸汽与活性炭材料的质量比为1～2∶5，与水洗再生方法相比，显著降低了水量消耗。
(4)现有热再生方法吸附质以SO2气体形式溢出，本发明提供的再生方法吸附质以H2SO4分子形式溢出，产物气体(水蒸汽和硫酸蒸汽混合物)经冷凝后可直接回收储存，避免了SO2的富集、浓缩及后处理工艺，不仅简化了处理工艺，也便于后续加工利用。
(5)可实现锅炉系统与脱硫过程、再生过程高度集成的一体化工艺，在节水节能的同时，提高了系统运行和管理维护效能。
附图说明
图1是本发明烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的流程示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合附图1本实施方式中烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法按以下步骤实现：一、锅炉系统1中排出的热烟气通入烟气保温装置11，烟气温度降低后通入脱硫塔2进行吸附脱硫，经过吸附脱硫处理的气体排入大气；二、将脱硫塔2内完成脱硫的活性炭材料转入再生装置4，并通入锅炉系统1中排出的过热水蒸汽对活性炭材料吹扫30min～60min，过热水蒸汽温度为150℃～200℃，烟气保温装置11内热烟气的温度比过热水蒸汽温度高30℃～50℃；三、收集由再生装置4排出的水蒸汽与硫酸蒸汽混合物通入冷凝设备6得到硫酸溶液，将再生装置4中经过热水蒸汽吹扫后的活性炭材料回收，即完成了活性炭材料再生。本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中过热水蒸汽与活性炭材料的质量比为1～2∶5。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述脱硫塔2内的的活性炭材料的硫容为50mg/g～150mg/g。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述过热水蒸汽的温度为160℃～190℃。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述过热水蒸汽的温度为170℃～190℃。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述过热水蒸汽的温度为195℃。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述吹扫活性炭材料时间为40min～50min。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述吹扫活性炭材料时间为45min。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中所述硫酸溶液的质量浓度为50％～80％。其它与具体实施方式一相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一、步骤二和步骤三所述的再生装置4的外层由烟气保温装置11包围形成保温结构。其它与具体实施方式一至四相同。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。
具体实施方式十一：结合附图1本实施方式中烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法如下：一、锅炉系统1中排出的热烟气通过烟气管道9通入烟气保温装置11，烟气温度降低后通过低温烟气管道10通入脱硫塔2进行吸附脱硫，经过吸附脱硫处理的气体排入大气；二、关闭卸料蝶阀5、打开脱硫塔卸料蝶阀3，将在脱硫塔2中完成吸附脱硫过程的活性炭材料经脱硫塔卸料蝶阀3进入再生装置4，锅炉系统1中排出的过热水蒸汽通过过热水蒸汽输入管道8对活性炭材料吹扫30min～60min，过热水蒸汽温度为150～200℃，烟气保温装置11内热烟气的温度比过热水蒸汽温度高30℃～50℃；三、收集由再生装置4排出的过热水蒸汽通入冷凝设备6得到硫酸溶液，然后将硫酸溶液进入硫酸储存罐7进行储存，将再生装置4中经过热水蒸汽吹扫后的活性炭材料回收，即完成了活性炭材料再生，所得再生的活性炭材料排入活性炭材料收集装置12中；四、活性炭材料收集装置12中的活性炭材料放入脱硫塔2中循环使用。
本发明方法对活性炭材料的再生效率可达80～90％。烧蚀率为3％～5％，产酸的质量浓度为50％～80％。

Claims (10)

1.烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法，其特征在于烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法按以下步骤实现：一、锅炉系统(1)中排出的热烟气通入烟气保温装置(11)，烟气温度降低后通入脱硫塔(2)进行吸附脱硫，经过吸附脱硫处理的气体排入大气；二、将脱硫塔(2)内完成脱硫的活性炭材料转入再生装置(4)，并通入锅炉系统(1)中排出的过热水蒸汽对活性炭材料吹扫30min～60min，过热水蒸汽温度为150℃～200℃，烟气保温装置(11)内热烟气的温度比过热水蒸汽温度高30℃～50℃；三、收集由再生装置(4)排出的水蒸汽与硫酸蒸汽混合物通入冷凝设备(6)得到硫酸溶液，将再生装置(4)中经过热水蒸汽吹扫后的活性炭材料回收，即完成了活性炭材料再生。
2.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法，其特征在于步骤二中过热水蒸汽与活性炭材料的质量比为1～2∶5。
3.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法，其特征在于步骤二中所述脱硫塔(2)内的的活性炭材料的硫容为50mg/g～150mg/g。
4.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法，其特征在于步骤二中所述过热水蒸汽的温度为160℃～190℃。
5.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法，其特征在于步骤二中所述过热水蒸汽的温度为170℃～190℃。
6.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法，其特征在于步骤二中所述过热水蒸汽的温度为195℃。
7.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法，其特征在于步骤二中所述吹扫活性炭材料时间为40min～50min。
8.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合再生活性炭材料的方法，其特征在于步骤二中所述吹扫活性炭材料时间为45min。
9.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法，其特征在于步骤三中所述硫酸溶液的质量浓度为50％～80％。
10.根据权利要求1所述的烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法，其特征在于步骤一、步骤二和步骤三所述的再生装置(4)的外层由烟气保温装置(11)包围形成保温结构。
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