CN103071474A - 一种粉状焦解析装置及其解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理、解析粉状焦的装置，它包括下料仓(1)、进料螺旋给料机(3)、旋转解析塔(9)、旋转电机(7)、出料螺旋下料机(14)，下料仓(1)与进料螺旋给料机(3)的进料口(2)之间用进料管连接，旋转解析塔(9)包括与塔体结合为一体的换热管(8)；安装在旋转解析塔上部的进料螺旋给料机(3)，和安装在旋转解析塔下部的出料螺旋下料机(14)，与旋转解析塔(9)在同一充有氮气的壳体内，所述给料机(3)和下料机(14)与解析塔(9)的连接部分用耐高温密封圈(6，12)进行密封,旋转电机(7)连接于解析塔(9)塔体的外部。

Description

一种粉状焦解析装置及其解析方法

技术领域

本发明涉及一种解析装置及解析方法,特别是用于解析粉状焦的装置及解析方法。 

  

背景技术

活性焦干法脱硫技术常应用于工业燃煤锅炉烟气净化，也用于化工、冶金、玻璃、制药等领域的吸收塔内气体的净化处理。粉状焦因其物理特性优于柱状焦，脱硫效果相对理想。但其解析的难度较高、回收率低。选择一种经济、合理的解析装置，可对粉状焦脱硫技术的推广，产生积极的作用。 

<活性焦脱硫技术发展情况> 

活性焦炭脱硫技术是上世纪60年代发展起来，以物理-化学吸附原理为基础的干法脱硫、脱硝技术，具有吸附容量大、吸附过程和催化转换快的优点。吸附过二氧化硫的活性焦炭再生后可重复使用，再生后的二氧化硫还可制成硫酸、液体二氧化硫或单质硫等副产品。在欧美、日本等国家，这项技术经过多年的研究已经有了在很多领域的商业化应用，活性焦吸附法是德国BF公司在1967年开发的，而后日本三井住友引进该技术（其方案为错流吸收技术），由德国BF公司演变而来的WKV公司针对错流技术的缺点进行改进，发明了目前国际上主流的对流吸收技术。

<活性焦解析原理> 

活性焦属炭系吸附剂，具有活性炭的特性。即活性焦本身即是吸附剂，又是催化剂，同时还可以用作催化剂载体。活性焦解析的原理：活性焦内有很多的大孔和中孔，较少的微孔对分子具有吸附性；二氧化硫、氧气和水被吸附在活性焦孔隙中，在碳分子的催化作用下，反应生成硫酸并附着在孔隙中；将吸附饱和的活性焦解析，二氧化硫被释放出来，活性焦活化再生，可被重复利用。

<目前活性焦解析的方式> 

吸附剂的主要活化再生方法主要有热解析、湿式氧化解析、光催化氧化、电化学解析等方法。电化学解析和光催化氧化主要是以活化或再生极性功能键和氧化性或还原性基团，并不能产生巨量的新生极性功能键和氧化性或还原性基团，随着解析次数的增加，效果逐渐下降；而湿式氧化和热解析可生成新的孔隙，从而生成新的极性功能键和氧化性或还原性基团，其效果更佳。但由于湿式氧化的危险性和能耗影响其工业化，因此主要还是以热解析为主。

热解析的优点：1、解析完全，在达到一定得温度后，炭基吸附剂吸附物质几乎全部是可以解吸附的。2、适用面广，不受限于炭基吸附剂物质的类型、种类、数量等。3、活化再生效果好，在一定温度下，炭基吸附剂会形成新的吸附位（极性功能键和氧化性或还原性基团和孔隙），有效的保持了吸附剂的吸附性能，再生后甚至能提高吸附剂的吸附性能。4、解析建设成本低，运行能耗大，但其相对于其他几种解析方法相比设备投资少，原材料耗用少，运行维护简单。 

粉状焦的脱硫原理等同于柱状焦，解析原理也相同，综合考虑，对于粉状焦来讲，热解析在经济上还是最优的方案。 

热解析的问题：1、解析过程中产生的气体不安全、处置难度大，尤其是对粉状焦的加热，反应生成的气体是含有吸附物质的高温水蒸气。因此热解吸附活化再生装置的密封性能有严格要求。装置内还需要保持一定微正压环境。2、热解析反应温度较高，粉状焦的反应活性高，易与外界环境中的物质发生反应，产生危害解析效果和运行安全的不利影响。 3、换热效率低。气流分配不均造成的气量过大而引发的换热效率低下。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种粉状活性焦解析装置，其工艺流程简单，结构简便，运行安全、稳定，能耗小，解析活化再生过程损失小的解析装置。 

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种粉状焦解析装置，包括下料仓、进料螺旋给料机、旋转解析塔、旋转电机、出料螺旋下料机，旋转解析塔还包括与塔体结合为一体的换热管，下料仓与进料螺旋给料机的进料口之间用进料管连接，进料螺旋给料机安装在旋转解析塔上部，出料螺旋下料机安装在旋转解析塔下部，与旋转解析塔在同一壳体内，并不与旋转解析塔同步旋转，它们与解析塔的连接部分用耐高温密封圈进行密封,用氮气使壳体内保持一定微正压环境,并在进出料位置形成防止空气进入的氮气气封，旋转电机连接于解析塔塔体的外部。 

前述的粉状焦解析装置，其换热管为翅片换热管可根据解析塔的尺寸同心均布，或者以三角形排列法布置。 

前述的粉状焦解析装置，其换热管内的热源采用电、蒸汽或熔盐，其管内的热流体与粉状焦流向互逆。 

前述的粉状焦解析装置，其旋转解析塔塔体倾斜一定的角度α，方便粉状焦的流动。 

前述的粉状焦解析装置，在旋转解析塔塔壁内侧均匀设置均布塔内物料的抄板，抄板呈一定的角度，在解析塔旋转时，可携带大量的粉状焦物料由底部升至顶部。 

前述的粉状焦解析装置，出料螺旋下料机与旋转解析塔之间，在靠近出料螺旋下料机的位置处设置一块收焦出料板，收焦出料板倾斜成一定的角度，方便将旋转解析塔中滑出的粉状物料全部收入出料螺旋下料机内。 

前述的粉状焦解析装置，下料仓内料位设有监控装置。 

一种粉状焦解析方法，包括如下步骤：待解析的粉状焦输送至前述任一粉状焦解析装置，由下料仓进入螺旋给料机，由螺旋给料机均匀的送入倾斜了一定角度α的旋转解析塔，在塔内粉状焦与热流体逆向移动，解析出的富含SO₂气体排出装置，解析后的再生粉状焦由出料收焦板收集进入出料螺旋下料机排出塔外。 

本发明的有益效果是： 

1、用一种性能成熟，易操作、易维修的方法解析粉状焦。

2、所有动设备、电机都位于装置外部，结构简单便于操作、检修，提高了装置的利用率。 

3、解析装置采用翅片换热管，具有良好的传热系数，较高的换热面积，对于处理粉状焦得心应手。 

4、换热管与塔体同时旋转，防止换热管的应力过大，并且可以增加解析塔的装填系数，加大解析塔的处理量，使塔体相对变小，降低了塔的建造成本和运行成本。 

5、运行简单稳定。通过螺旋进、出料机，使粉状焦匀速、稳定地进入高温解析塔，保证工艺系统的长期稳定运行。 

6、粉状焦在塔内的停留时间由塔与水平面的倾角α控制，α可根据塔的处理量及粉状焦含硫量进行设计，设计灵活，合理。 

7、翅片换热管的排列形式及数量决定了解析塔的换热面积，若在同等换热面积的条件下，可根据制造成本及设计难度确定，从而，在设计上就降低了设备的投资。 

  

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图； 

图2是本发明装置的剖视图； 

图3是本发明装置的粉状焦流动方向与热流体流动方向示意图； 

附图中，各标号所代表的部件列表：1、下料仓2、粉状焦进料口3、进料螺旋给料机4、热源出料口5、轴封6、密封圈7、旋转电机8、换热管9、旋转解析塔10、抄板11、收焦出料板12、密封圈13、富SO₂气体出口14、出料螺旋下料机15、粉状焦出料口16、轴封17、 热源进料口。 

  

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

如图1所示，为了在解析时，下料仓1的进料用料位计（图中未标出）监控保持一定的料位，防止塔内气体外泄，下料仓1本身包括进料管，或者在下料仓与进料螺旋给料机之间单独设置连接用的粉状焦进料管，该进料管应具备一定的管长或高度，使下料仓1与进料螺旋给料机3的进料口2距离一定高度。同时，下料仓内需保持一定的料位，以封住解析装置内的气体，防止装置内的气体泄漏至大气中。 

进料螺旋给料机3设置在旋转解析塔9的旋转轴线上部，靠近热源出料口4，通过耐高温密封圈6与旋转解析塔相连接，以保证解析塔的密闭性。同时，螺旋给料机3、旋转解析塔9、出料螺旋下料机14，均位于同一角度，即与水平面呈一夹角α。夹角的设置范围是3°≤α≤5°的角度，以保证粉状焦在旋转的过程中，能靠重力向下流动。 

所述的解析塔9的换热管8与塔体成为一体，同时旋转，可减少换热管承受的应力，提高解析塔的装填系数，增加解析塔的处理量。由于翅片换热管可增加热源与固体间的换热面积，增大换热系数，提高换热效率，所以换热管8采用翅片式。换热管8与旋转解析塔9同时旋转，防止在高温环境下，仅用管子的旋转带动物料，而产生扭矩发生变形、破裂。因而可有效地提高解析塔的装填系数，使旋转解析塔9的装填系数远远高于20%。翅片换热管可根据解析塔的尺寸同心均布，也可以以三角形排列法布置。翅片换热管的排列形式及数量决定了解析塔的换热面积，若在同等换热面积的条件下，可根据制造成本及设计难度确定，在设计环节上就降低了设备的投资。 

同时，解析塔塔体倾斜一定的角度α，方便粉状焦的流动。旋转电机7位于解析塔9的外部，避免了高温、高尘的恶劣工况，便于电机的操作、检修。 

解析塔9的内壁均匀排布一定数量、呈一定角度的抄板10，抄板10的设置充分利用了解析塔旋转时，携带大量的粉状焦由底部升至顶部，保证塔内粉状焦的均匀性和流动性，使粉状焦充分地与热源进行换热，提高换热效率。 

热源进料口17与热源出料口4位于旋转解析塔9左右两侧的旋转轴线上，它们与不旋转的壳体部分连接处，需进行轴封5、16，以确保塔体的密闭性。粉状焦解析塔热源可采用电、蒸汽、熔盐等。若翅片换热管内热源采用流体，应采取与焦流动互逆的流向，以增大传热系数，减少换热面积。 

所述的出料螺旋下料机14与旋转解析塔9之间，在靠近出料螺旋下料机的入口处、不旋转的位置处，设置一块收焦出料板11，收焦出料板倾斜呈一定的角度，它的安装为塔内滑出的粉状焦的全部收集提供了可能，方便将旋转解析塔中的粉状物料全部收入出料螺旋下料机内，防止塔内物料的堆积。由于进料螺旋给料机和出料螺旋下料机不参与解析塔旋转，解析塔与其的连接的部分需用耐高温密封圈进行气体密封。进、出螺旋料机的位置处均通入氮气气封，维持装置微正压的状态，防止空气进入。 

需要解析的粉状焦由下料仓1进入螺旋给料机，由进料螺旋给料机3均匀的送入倾斜了一定角度α的旋转解析塔9，在塔内，组装着外部有翅片的换热管8，翅片换热管8中流动着与粉状焦运动方向相反的热流体，可充分给粉状焦加热，令吸附饱和的粉状焦解析，解析后的再生粉状焦由出料收焦板11收集进入出料螺旋下料机14经由粉状焦出料口15排出塔外，解析出的富含SO₂气体排出装置。富SO₂气体出口13靠近旋转解析塔9，因解析出的气体具有高温、高尘的特点，所以应做好保温、伴热处理。 

如图2所示，翅片换热管8采用两种布置方式，可根据解析塔的尺寸——同心均布或呈三角形排列法布置。翅片换热管的排列形式及数量决定了解析塔的换热面积，若在同等换热面积的条件下，可根据制造成本及设计难度确定，在设计环节上就降低了设备的投资。 

如图3所示，粉状焦的流动方向与翅片换热管8内的热源流体互逆；呈一定角度的抄板10在旋转时，将粉状焦抄起，再均匀地洒落，运动至解析塔尾部，洒落的粉状焦落至收焦出料板11，由出料螺旋下料机14输送排出。 

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此即限制本发明的专利范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利范围内。 

Claims (8)

1.一种粉状焦解析装置，其特征在于包括下料仓(1)、进料螺旋给料机(3)、旋转解析塔(9)、旋转电机(7)、出料螺旋下料机(14)，下料仓(1)与进料螺旋给料机(3)的进料口(2)之间用进料管连接，旋转解析塔(9)包括与塔体结合为一体的换热管(8)；

下料仓(1)与进料螺旋给料机(3)的进料口(2)之间用进料管连接;安装在旋转解析塔上部的进料螺旋给料机(3)，和安装在旋转解析塔下部的出料螺旋下料机(14)，与旋转解析塔(9)在同一充有氮气的壳体内，所述给料机(3)和下料机(14)与解析塔(9)的连接部分用耐高温密封圈(6，12)进行密封,旋转电机(7)连接于解析塔(9)塔体的外部。

2.根据权利要求1所述的粉状焦解析装置，其特征在于，所述的换热管(8)为翅片换热管，与解析塔(9)同心均布，或者以三角形排列法布置。

3.根据权利要求1、2所述的粉状焦解析装置，其特征在于，所述换热管(8)内的热源采用电、蒸汽或熔盐,其管内的热流体与粉状焦流向互逆。

4.根据权利要求1所述的粉状焦解析装置，其特征在于，所述旋转解析塔塔体倾斜一定的角度α，方便粉状焦的流动。

5.根据权利要求1所述的粉状焦解析装置，其特征在于，在旋转解析塔(9)塔壁内侧均匀设置均布塔内物料的、呈一定的角度抄板(10)。

6.根据权利要求1所述的粉状焦解析装置，其特征在于，出料螺旋下料机(14)与旋转解析塔(9)之间，设置一块倾斜一定角度的收焦出料板(11)。

7.根据权利要求1所述的粉状焦解析装置，其特征在于，所述下料仓(1)内料位设有监控装置。

8.一种粉状焦解析方法，包括如下步骤：待解析的粉状焦输送至权利要求1-7所述的粉状焦解析装置，由下料仓(1)进入螺旋给料机(3)，由螺旋给料机(3)均匀的送入倾斜了一定角度α的旋转解析塔(9)，在塔内粉状焦与热流体逆向移动，解析出的富含SO₂气体排出装置，解析后的再生粉状焦由出料收焦板(11)收集进入出料螺旋下料机(14)排出塔外。

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