CN101732952A - 活性焦脱硫再生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性焦脱硫再生装置，为立式筒体结构，筒体自上而下由进口段、预热段、第一缓冲段、反应段、第二缓冲段、冷却段和出口段依次串接而成。预热段、反应段和冷却段采用相同的内部结构，均由入口管板、若干活性焦管、出口管板以及筒状外壳体构成表面式换热结构。预热段和反应段的筒状外壳体上均设置位置相对的烟气进口和烟气出口，其中反应段烟气出口串连预热段烟气进口；第二缓冲段设有水蒸气入口，第一缓冲段设有解吸气出口；冷却段的筒状外壳体上设置空气进口和空气出口。本发明装置结构简单、制备方便、成本低廉，运行成本低，且活性焦再生的同时，还可解吸出富集的SO2。

Description

活性焦脱硫再生装置
技术领域
本发明涉及一种电厂锅炉烟气、钢铁行业烧结烟气脱硫工艺中所用活性焦的脱硫再生装置。
技术背景
目前，电厂锅炉烟气、钢铁行业烧结烟气等，烟气脱硫技术中，活性焦烟气脱硫以其节约水资源、运行费用低以及无二次污染等优点，越来越受到人们的关注。由于活性焦使用量较大，为控制烟气脱硫成本，脱硫后的活性焦就必须进行解吸再生操作。活性焦烟气脱硫再生技术可分为水洗再生工艺和加热再生工艺，目前，这些方法在日本、德国和美国得到了应用。
日本日立造船工艺开发的移动床-水蒸气加热再生工艺，吸附后的活性焦与300℃的过热水蒸气接触吸出SO2，含高浓度SO2的水蒸气经冷凝分离后得到浓度约为80％的SO2气体。
德国BF公司(Bergbau-Forschung)利用热沙与活性焦直接混合，活性焦被加热到600℃～650℃，解吸出浓度为25％～30％的富SO2气体。
日本住友重工开发的移动床吸附-惰性气体加热再生活性焦烟气脱硫工艺，用惰性气体取代了热沙，再生温度高于400℃。
水洗再生的优点是操作简单，缺点是再生时间长，耗水量大，产生的稀硫酸浓度较低，利用价值不高，虽然可以通过加热浓缩得到高浓度的硫酸，但直接提浓能耗很大；加热再生方法可以得到富集的SO2，缺点是反应温度高，一般为400以上℃，机械摩擦和设备损耗严重，能耗大，新鲜活性焦补充量交大，运行成本提高。
发明专利内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种简单、实用且可与大规模活性焦烟气脱硫工程相配套的活性焦脱硫再生装置。采用表面式烟气加热与水蒸气加热解吸结合手段，实现活性焦脱硫再生与SO2解吸。
本发明活性焦脱硫再生装置，为立式筒体结构，其特征是：筒体自上而下由进口段、预热段、第一缓冲段、反应段、第二缓冲段、冷却段和出口段依次串接而成；
进口段上端设饱和活性焦入口，出口段的下端设再生活性焦出口；饱和活性焦入口和再生活性焦出口均设置星形给料阀；
预热段、反应段和冷却段采用相同的内部结构，均由入口管板、若干活性焦管、出口管板以及筒状外壳体组成，筒状外壳体上端与入口管板闭合，筒状外壳体下端与出口管板闭合；入口管板设有错排的若干倒锥形孔，倒锥形孔下端面开口直径与活性焦管直径一致，出口管板设有与入口管板倒锥形孔位置上下对应的若干开孔；若干活性焦管位于筒状外壳体内，上端与入口管板倒锥形孔相接，下端与出口管板的开孔相接，形成表面式换热结构；
预热段和反应段的筒状外壳体上均设置位置相对的烟气进口和烟气出口，其中反应段烟气出口串连预热段烟气进口；第二缓冲段设有水蒸气入口，第一缓冲段设有解吸气出口；冷却段的筒状外壳体上设置空气进口和空气出口。
在所述的装置中，活性焦在进口段、活性焦管内和缓冲段中以及出口段移动，并由饱和活性焦入口和再生活性焦出口的星形给料阀控制移动速度，以满足再生效果。
本发明装置与现有技术相比，具有如下优点：
1)采用倒锥形的导流板(入口管板)结构，利用活性焦的自身重力以及进出口段设置的星形给料阀，可以灵活控制活性焦在再生塔内的移动速度，运行操作简单，便于运行调度。
2)运行成本低，且活性焦再生的同时，还可解吸出富集的SO2。
3)结构简单、制备方便、成本低廉。壳体可进行分段加工制造，各种管板、筒状外壳体以及活性焦管可采用紧固连接，便于各部件的维修或更换。
附图说明
图1是本发明装置的主视剖面图。
图2是图1A-A面的俯视剖面图。
图3是图1B-B面的俯视剖面图。
图4是入口管板与活性焦管连接处局部(C部)放大图。
图5是活性焦烟气脱硫与再生系统流程图。
附图中主要标号：1进口星形阀；2出口管板；3预热段烟气进口；4反应段烟气出口；5壳体；6冷却段空气出口；7出口星形阀；8入口管板；9预热段烟气出口；10活性焦管；11解吸气出口；12挡板；13反应段烟气进口；14水蒸气进口；15冷却段空气进口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行说明。
如图1所示，活性焦脱硫再生装置，为立式筒体结构，筒体自上而下由进口段I、预热段II、第一缓冲段III、反应段IV、第二缓冲段V、冷却段VI和出口段VII依次串接而成；
进口段上端设饱和活性焦入口，出口段的下端设再生活性焦出口；饱和活性焦入口和再生活性焦出口均设置星形给料阀(1，7)；
预热段、反应段和冷却段采用相同的内部结构，均由入口管板8、若干活性焦管10、出口管板2以及筒状外壳体组成，筒状外壳体上端与入口管板闭合，筒状外壳体下端与出口管板闭合；入口管板采用耐磨合金钢材质，设有错排的若干倒锥形孔(见图2和图4)，倒锥形孔下端面开口直径与活性焦管直径一致，出口管板设有与入口管板倒锥形孔位置上下对应的若干开孔(见图3)；若干活性焦管位于筒状外壳体内，上端与入口管板倒锥形孔相接，下端与出口管板的开孔相接，形成表面式换热结构；活性焦管的内径在80～200mm之间，活性焦管的数目则根据实际烟气处理量选定。
预热段和反应段的筒状外壳体上均设置位置相对的烟气进口(3，13)和烟气出口(9，4)，其中反应段烟气出口串连预热段烟气进口；第二缓冲段设有水蒸气入口14，第一缓冲段设有解吸气出口11；冷却段的筒状外壳体上设置空气进口15和空气出口6。加热烟气或冷却空气在外壳和两管板之间的多活性焦管外侧空间流动。
在所述的装置中，反应段引入加热烟气的温度为400～550℃，保证反应段活性焦被加热到370～450℃之间，同时在第二缓和段引入400～500℃的辅助水蒸气，一方面可以防止活性焦管内壁高温区，另一方面有助于活性焦的解吸作用，解吸出富集的SO2最终由解吸气出口送至副产品回收装置，冷却段引入冷却空气，保证再生塔出口活性焦温度不高于120℃。
由再生活性焦出口出来的活性焦被送至脱硫塔循环利用，一般有效循环次数5～10次，需要定期更换，失效的活性焦、循环过程中分离出来的小颗粒活性焦以及灰分送入燃烧设备进行燃烧处理。
运行初期，将吸附SO2的活性焦填满再生塔，在反应段烟气进口13引入热风炉产生的热烟气，并有反应段烟气出口4串连至预热段烟气进口3，最终由预热段烟气出口9排出，通过热风炉空气预热可进一步回收热量。烟气与活性焦在预热段和反应段中处于逆向、表面式换热，活性焦利用自身的重力，以及在导流板和星形给料阀的联合作用下，匀速向下移动。在反应段活性焦处于最高温度区，温度在370℃～450℃之间，在第二缓冲段处辅助引入水蒸汽，在双重作用下，饱和的活性焦解吸出浓度为20～30％的SO2，并由第一缓冲段设置的解吸气出口11送至硫酸制造工艺，挡板12可防止运行过程中解吸气引出管11被活性焦堵塞。
经过解吸再生后的活性焦，进入冷却段，在冷却段空气进口15引入冷却空气，将恢复脱硫活性的活性焦冷却至120℃以下，并由物料输送机械送至脱硫塔循环使用，冷却后的热空气由冷却段空气出口6送至热风炉助燃。
本发明装置的使用实例：
如图5所示，脱硫采用的成形活性焦粒径为2～8mm、平均长度为8mm，经脱硫塔吸附SO2后，经缓冲罐输送至活性焦脱硫再生装置内。预热段、反应段、冷却段均由445根直径为108mm的活性焦管错排组成，长度分别为1.8m、3.5m、4.2m。控制星形给料阀，使得活性焦在活性焦脱硫再生装置中以15t/h的流量移动，反应段引入温度为420℃的热烟气，分别在反应段和预热段换热后，从预热段烟气出口排出，温度为250℃，再送至热风炉预热空气，并最终排出。预热段活性焦出口温度为87℃，反应段活性焦出口温度为398℃，冷却段活性焦出口温度为50℃，冷却段空气出口温度为180℃，送至热风炉。

Claims (2)

1.活性焦脱硫再生装置，为立式筒体结构，其特征是：筒体自上而下由进口段、预热段、第一缓冲段、反应段、第二缓冲段、冷却段和出口段依次串接而成；
进口段上端设饱和活性焦入口，出口段的下端设再生活性焦出口；
预热段、反应段和冷却段采用相同的内部结构，均由入口管板、若干活性焦管、出口管板以及筒状外壳体组成，筒状外壳体上端与入口管板闭合，筒状外壳体下端与出口管板闭合；入口管板设有错排的若干倒锥形孔，倒锥形孔下端面开口直径与活性焦管直径一致，出口管板设有与入口管板倒锥形孔位置上下对应的若干开孔；若干活性焦管位于筒状外壳体内，上端与入口管板倒锥形孔相接，下端与出口管板的开孔相接，形成表面式换热结构；
预热段和反应段的筒状外壳体上均设置位置相对的烟气进口和烟气出口，其中反应段烟气出口串连预热段烟气进口；第二缓冲段设有水蒸气入口，第一缓冲段设有解吸气出口；冷却段的筒状外壳体上设置空气进口和空气出口。
2.根据权利要求1所述活性焦脱硫再生装置，其特征是：饱和活性焦入口和再生活性焦出口均设置星形给料阀。
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