CN103785367A - 环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法，所述再生塔包括储料仓和塔体，所述塔体由上而下依次设置为活性焦进料口、再生塔预热段、再生塔加热段、再生塔冷却段、活性焦出料口，所述再生塔预热段、再生塔加热段和再生塔冷却段均采用环形间壁式结构换热，所述再生塔预热段、加热段、冷却段内置有一根竖直换热管和多根螺旋换热管组，螺旋换热管组的构成为多根不同轴径螺旋换热管，同轴径并同向的螺旋换热管交错布置。本发明对活性焦移动和热能综合效率做出有效改进，具有换热面积大，换热效率高，物料受热均匀，易下料，下料均匀优点。

Description

环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法

技术领域

本发明涉及活性焦再生技术领域，尤其涉及一种环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法。

背景技术

进入21世纪，SO₂、NOx、粉尘、汞等污染物对环境污染日益严重，和VOCs等作为前体物或污染源还产生了细颗粒物（PM2.5）等污染问题的加剧，形成酸雨、甲基汞污染和国内的大面积雾霾重污染天气，迫切需要治理。这既是转型升级、创新驱动，实现绿色、循环和低碳的生态文明社会建设的重要内容，也是对新的大气污染物控制技术科学创新和工程创新的强大需求动力。在多种污染物净化技术中，活性焦烟气净化技术是一种有着广阔发展前景的环保技术。

活性焦烟气净化技术由于具有节水，基本无二次污染，可以同时脱除多种污染物，脱除效率高，能满足严格的环保标准要求，尤其适用于缺水富煤的地区和污染物成分复杂的钢铁、有色、化工、焚烧等行业，因而近年来受到世界的广泛重视，并得到较多的发展和应用。但该法脱除污染物后的活性焦再生能耗较高，为减少该烟气净化技术的成本和提高节能环保效果，对吸附了污染物的活性焦再生塔在结构和热能综合利用上进一步创新尤为重要。

目前，吸附饱和的活性焦再生，在工业上主要采用高温加热法。再生后的再生气中SO₂体积浓度＞20%，可以制成96%-98%的浓硫酸、液体SO₂或单质硫等副产品，副产品转换途径较广。

吸附饱和的活性焦再生装置大部分为管壳式换热结构，固体颗粒普遍走管内，加热气体在管外通过管壁对活性焦换热再生。此种结构复杂，检修不方便，且该结构会导致解吸气难以及时抽出，造成局部压力过大，存在活性焦在管内移动阻力大，受热不均匀等缺点。

因此，本申请人在活性焦走壳程换热介质走管程的基础上，开发一种能够克服现有技术的不足，对活性焦移动和热能综合效率做出有效改进，具有换热面积大，换热效率高，物料受热均匀，易下料，下料均匀等优点的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的不足，本发明提出一种对活性焦移动和热能综合效率做出有效改进，具有换热面积大，换热效率高，物料受热均匀，易下料，下料均匀优点的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法。

本发明为达到上述目的，本发明提供的一种环形间壁式活性焦净化移动床再生塔，包括储料仓和塔体，所述塔体由上而下依次设置为活性焦进料口、再生塔预热段、再生塔加热段、再生塔冷却段、活性焦出料口，所述再生塔预热段、再生塔加热段和再生塔冷却段均采用环形间壁式结构换热，所述再生塔预热段内置有预热段螺旋换热管组，所述再生塔加热段内置有加热段螺旋换热管组，所述再生塔冷却段内置有冷却段螺旋换热管组。

所述预热段螺旋换热管组、加热段螺旋换热管组和冷却段螺旋换热管组各自包括一根竖直换热管、多根螺旋换热管、一入口连接管道和一出口连接管道，所述竖直换热管的中心轴与所述塔体的中心轴重合，所述螺旋换热管均以所述塔体的中心轴为缠绕中心进行缠绕，所述的螺旋换热管分别分布在其各自的轴径上，同轴径位置上并同向的螺旋换热管交错布置，所述竖直换热管的入口和所述螺旋换热管的入口均导通连接在所述入口连接管道上，所述竖直换热管的出口和所述螺旋换热管的出口均导通连接在所述出口连接管道上。

作为本发明的进一步改进，所述再生塔还包括换热介质输送系统，换热介质采用惰性气体，所述换热介质输送系统包括用于导入换热介质的导入管道、用于加热换热介质的加热器、用于驱动换热介质循环的循环风机和用于冷却换热介质的空气强制冷却器，所述导入管道导通连接在所述加热段螺旋换热管组的入口连接管道上，在所述导入管道上设置有所述加热器和所述循环风机，所述加热段螺旋换热管组的出口连接管道与所述预热段螺旋换热管组的入口连接管道导通连接，所述预热段螺旋换热管组的出口连接管道通过所述空气强制冷却器导通连接至所述冷却段螺旋换热管组的入口连接管道上。

作为本发明的进一步改进，所述换热介质输送系统还包括吹扫管道、吹扫气体外排管道和吹扫气体外排引风机，所述吹扫管道一端连接在所述导入管道上，另一端连接在所述塔体的下部，所述吹扫气体外排管道的一端连接在所述塔体上部，所述吹扫气体外排引风机设置在所述吹扫气体外排管道上，在所述吹扫管道和吹扫气体外排管道上各设置有一阀门。

作为本发明的进一步改进，所述冷却段螺旋换热管组的出口连接管道导通连接至所述导入管道上，通过所述加热器和所述循环风机循环导入所述加热段螺旋换热管组内。

作为本发明的进一步改进，在所述塔体上向外导通若干解吸气抽气管道，在所述解吸气抽气管道上设置有解吸气引风机。

作为本发明的进一步改进，在所述活性焦进料口和所述活性焦出料口上各设置有一锁气阀。

本发明还提出一种采用上述的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔进行的活性焦再生方法，具体流程为：在打开储料仓前，先进行塔体内空气的吹扫，通过所述吹扫管道输入换热介质吹扫所述塔体内的空气，将空气由所述吹扫气体外排管道排出塔外；塔体内空气排尽后，换热介质充满所述塔体后，将所述吹扫管道和所述吹扫气体外排管道上的阀门关闭；启动循环风机引入换热介质进入所述导入管道中，所述换热介质通过所述加热器加热后进入所述加热段螺旋换热管组的入口连接管道中，然后分流到竖直换热管和螺旋换热管中，再汇流到所述加热段螺旋换热管组的出口连接管道，然后导入所述预热段螺旋换热管组内，再次进行分流和汇流，然后进入所述空气强制冷却器进行冷却降温后，进入所述冷却段螺旋换热管组，再次进行分流和汇流至所述导入管道上进行循环利用。

本发明的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔及活性焦再生方法的有益效果如下：

（1）本发明的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔的塔体主要由三段组成，分别为预热、加热及冷却段，所述塔体的三段内采用的换热管结构均为环形间壁式，基本都采用螺旋换热管，该结构使该再生塔具有换热面积大，换热效率高，物料受热均匀的优点，同轴径的两根交错螺旋换热管的设计，即可防止了单根螺旋换热管紧密螺旋缠绕导致的颗粒堵塞问题，又能更好的保证颗粒受热均匀。

（2）本发明的螺旋管内的换热介质依次通过冷却段、加热段、预热段、冷却段，并通过电加热器与空气强制冷却器实现三段大循环，实现热能源充分利用。

（3）本发明的活性焦再生方法通过换热介质的吹扫，并在塔体内完全充满换热介质，同时所述预热段螺旋换热管组、加热段螺旋换热管组、冷却段螺旋换热管组和换热介质输送系统构成了换热介质的循环管路，如果出现塔体内换热管因腐蚀或磨损漏气，活性焦的再生也是在惰性气体环境下完成，能保证再生塔安全运行不烧塔。

附图说明

图1为本发明的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔的结构示意图。

图2是本发明的螺旋换热管组的结构示意侧视图。

图3是本发明的螺旋换热管组的结构示意俯视图。

图4是本发明的同轴径两根螺旋换热管布置结构示意图。

图5是本发明的塔体的剖面布置示意侧视图。

图6是本发明的塔体的剖面布置示意俯视图。

图中主要组件符号说明：

储料仓1，塔体2，再生塔预热段3、再生塔加热段4、再生塔冷却段5、预热段螺旋换热管组6，加热段螺旋换热管组7，冷却段螺旋换热管组8，解吸气抽气管道9，解吸气引风机10，进料锁气阀11，出料锁气阀12，竖直换热管13，螺旋换热管14，入口连接管道15，出口连接管道16，换热介质输送系统17，导入管道18，加热器19，循环风机20，空气强制冷却器21，引出管道22，吹扫管道23，吹扫气体外排管道24，吹扫气体外排引风机25，阀门H₁、H₂、H₃、H₄、H₅，轴径R，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔的结构示意图。如图1所示，本实施例提出的一种环形间壁式活性焦净化移动床再生塔,包括储料仓1和塔体2，储料仓1位于塔体2上方，并与塔体2导通连接。

结合图5所示，本实施例的塔体2由上而下依次设置为活性焦进料口(图中未示出)、再生塔预热段3、再生塔加热段4、再生塔冷却段5、活性焦出料口(图中未示出)，储料仓1导通连接在所述活性焦进料口上。

本实施例的再生塔预热段3、再生塔加热段4和再生塔冷却段5均采用环形间壁式结构换热，本实施例的再生塔预热段3内置有预热段螺旋换热管组6，再生塔加热段4内置有加热段螺旋换热管组7，再生塔冷却段5内置有冷却段螺旋换热管组8。

示例性的，本实施还在塔体2上向外导通若干解吸气抽气管道9，在解吸气抽气管道9上设置有解吸气引风机10，将塔体2内气体抽出。此外，本实施例还在所述活性焦进料口设置有一进料锁气阀11，在所述活性焦出料口上设置有一出料锁气阀12，对应控制所述活性焦进料口和所述活性焦出料口的启闭。

具体的，如图2、图3和图6所示，本实施例的预热段螺旋换热管组6、加热段螺旋换热管组7和冷却段螺旋换热管组8各自包括一根竖直换热管13、多根螺旋换热管14、一入口连接管道15和一出口连接管道16，竖直换热管13的中心轴与塔体2的中心轴重合（如图1所示），螺旋换热管14均以塔体2的中心轴为缠绕中心进行缠绕，竖直换热管13的入口和螺旋换热管14的入口均导通连接在入口连接管道15上，竖直换热管13的出口和螺旋换热管14的出口均导通连接在出口连接管道16上。

在本实施例中，预热段螺旋换热管组、加热段螺旋换热管组和冷却段螺旋换热管组采用如图所示的相同的环形间壁式结构进行串联，当然在其他具体实施例中，本领域技术人员还可以采用其他环形间壁式结构的换热管组，此处不再赘述。

具体的，如图1所示，本实施例的再生塔还包括换热介质输送系统17，换热介质输送系统17包括用于导入换热介质的导入管道18、用于加热换热介质的加热器19、用于驱动换热介质循环的循环风机20和用于冷却换热介质的空气强制冷却器21，导入管道18导通连接在加热段螺旋换热管组7的入口连接管道上，在导入管道18上设置有加热器19和循环风机20，加热段螺旋换热管组7的出口连接管道与预热段螺旋换热管组6的入口连接管道导通连接，预热段螺旋换热管组6的出口连接管道通过空气强制冷却器21导通连接至冷却段螺旋换热管组8的入口连接管道上。

此外，如图1所示，在本实施例中，冷却段螺旋换热管组8的出口连接管道导通连接至导入管道18上，通过加热器19和循环风机20循环导入加热段螺旋换热管组7内。同时，在冷却段螺旋换热管组8的出口连接管道上还可以旁接一引出管道22将换热介质或其他气体直接引出塔体。

示例性的，所示换热介质输送系统17还可包括吹扫管道23、吹扫气体外排管道24和吹扫气体外排引风机25，吹扫管道23一端连接在导入管道18上，另一端连接在塔体2的下部，吹扫气体外排管道24的一端连接在塔体2上部，吹扫气体外排引风机25设置在吹扫气体外排管道24上。如图1所示，本实施例在吹扫管道23上设置一阀门H₁，在导入管道18上设置一阀门H₂，冷却段螺旋换热管组8的出口连接管道与导入管道18的连接管道上设置一阀门H₃,在引出管道22上设置一阀门H₄,在吹扫气体外排管道24上设置一阀门H₅。

本实施例还提出一种采用上述的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔进行如下活性焦再生处理：

打开储料仓1，储料仓1中的吸附饱和的活性焦颗粒在重力作用下，下移通过活性焦进料口进入塔体2内进行换热解吸：所述活性焦颗粒首先与塔体2内的再生塔预热段3进行换热升温；然后所述活性焦颗粒继续下移至塔体2内的再生塔加热段4，进一步加热升温，直至活性焦中吸附的SO₂被高温解吸出来；最后所述活性焦颗粒继续下移至塔体2内的再生塔冷却段5进行冷却降温，由所述活性焦出料口输出。

具体的，在塔体2内的再生塔预热段3中将所述活性焦颗粒升温至200℃，在塔体2内的再生塔加热段4将所述活性焦颗粒升温至400℃左右，在塔体2内的再生塔冷却段5将所述活性焦颗粒冷却降温至90-110℃。

具体的，在打开储料仓1前，先进行塔体2内空气的吹扫，通过吹扫管道23输入换热介质吹扫塔体2内的空气，将空气由吹扫气体外排管道24排出塔外；塔体2内空气排尽后，换热介质充满塔体2后，将吹扫管道23和吹扫气体外排管道24上的阀门H₁、H₅关闭；启动循环风机20引入换热介质进入导入管道18中，换热介质通过加热器19加热后进入加热段螺旋换热管组7的入口连接管道中，然后分流到其竖直换热管和螺旋换热管中，再汇流到加热段螺旋换热管组7的出口连接管道，然后导入预热段螺旋换热管组6内，再次进行分流和汇流，然后进入空气强制冷却器21进行冷却降温后，进入冷却段螺旋换热管组8，再次进行分流和汇流至导入管道18上进行循环利用。

示例性的，如图2所示，本实施例的多根螺旋换热管14，均以再生塔中心轴为缠绕中心。如图3所示，单根螺旋换热管的轴径（螺旋换热管到中心轴的距离）不变，不同轴径的螺旋换热管分布在其各自的轴径R，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅上。如图4所示，相同轴径的两根同向的螺旋换热管14交错布置。一根竖直换热管13和多根螺旋换热管14其两端的换热管入口和出口，分别连接入口连接管道15和出口连接管道16上，入口连接管道15和出口连接管道16可直接采用口径较大的管道，换热介质在换热管中的流动方向均为下端进上端出的方式，即入口连接管道进入，出口连接管道16流出。如图5所示，加热段螺旋换热管组7的出口连接管道与预热段螺旋换热管组6的入口连接管道是直接相通的。

结合图1所示，本实施例中采用氮气作为换热介质，换热介质来源采用制氮机（图中未示出），即采用氮气作为换热介质，制氮机的输出口连接在导入管道18上。当工艺实际运行后，阀门H₁、H₂、H₄、H₅关闭，仅阀门H₃常开。

1.氮气的利用：

（1）氮气用于吹扫：

首先吹扫塔体2：关闭阀门H₂，开阀门H₁，开阀门H₅，由制氮机（图中未示出）产生的氮气，通过阀门H₁，再由吹扫管道23进入塔体2内，由下向上吹扫塔2内空气，最后从吹扫气体外排管道24，经由阀门H₅，通过吹扫气体外排引风机25排出塔外，使塔体2完全处于氮气氛围；然后吹扫换热介质循环管路：关闭阀门H₁，开阀门H₂，关闭阀门H₃，开阀门H₄，换热介质由制氮机产生，通过阀门H₂，依次经过循环风机20，加热器19，加热段螺旋换热管组7，预热段螺旋换热管组6，空气强制冷却器21，冷却段螺旋换热管组8，最后通过引出管道22排出塔外，排净换热介质循环管路中的空气。

（2）氮气的循环及热能综合利用：

采用氮气吹扫循环管路排尽管路空气后，阀门H₂和H₄关闭，开阀门H₃，通过H₃阀门的氮气，在循环风机20动力下，经过加热器19加热，进入加热段螺旋换热管组7与活性焦换热后，进入预热段螺旋换热管组6，与活性焦换热后，通过连接管道进入空气强制冷却器21，被冷却后，进入冷却段螺旋换热管组8，再次通过阀门H₃进入循环风机20和加热器19进入加热段螺旋换热管组7，循环使用，从而实现氮气的循环及热能的综合利用。氮气由制氮机供给及补充。

2.活性焦再生：

通过氮气吹扫后，塔体和各管路中都是氮气氛围后，储料仓1中吸附饱和的活性焦颗粒（90-120℃），在重力作用下下移通过进料锁气阀11，进入塔体2内，在再生塔预热段3与预热段螺旋换热管组6中氮气进行换热后温度升高到200℃，下移到再生塔加热段4，与加热段螺旋换热管组7中氮气换热后温度升高到380℃左右，活性焦中吸附的SO₂在高温下被解吸出来，解吸气通过再生塔加热段4上不同高度上的三个解吸气抽气管道9被解吸气引风机10抽出，再生塔加热段4中的活性焦达到再生的目的；通过再生塔加热段4再生的活性焦，在重力的作用下下移到再生塔冷却段5与冷却段螺旋换热管组8中的氮气进行换热后被冷却至90-110℃，冷却后的活性焦，由出料锁气阀12排出塔外进一步利用，达到再生循环利用的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种环形间壁式活性焦净化移动床再生塔，包括储料仓和塔体，其特征在于：

所述塔体由上而下依次设置为活性焦进料口、再生塔预热段、再生塔加热段、再生塔冷却段、活性焦出料口，所述再生塔预热段、再生塔加热段和再生塔冷却段均采用环形间壁式结构换热，所述再生塔预热段内置有预热段螺旋换热管组，所述再生塔加热段内置有加热段螺旋换热管组，

所述再生塔冷却段内置有冷却段螺旋换热管组；

所述预热段螺旋换热管组、加热段螺旋换热管组和冷却段螺旋换热管组各自包括一根竖直换热管、多根螺旋换热管、一入口连接管道和一出口连接管道，所述竖直换热管的中心轴与所述塔体的中心轴重合，所述螺旋换热管均以所述塔体的中心轴为缠绕中心进行缠绕，所述的螺旋换热管分别分布在其各自的轴径上，同轴径位置上并同向的螺旋换热管交错布置，所述竖直换热管的入口和所述螺旋换热管的入口均导通连接在所述入口连接管道上，所述竖直换热管的出口和所述螺旋换热管的出口均导通连接在所述出口连接管道上。

2.如权利要求1所述的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔，其特征在于：所述再生塔还包括换热介质输送系统，所述换热介质输送系统包括用于导入换热介质的导入管道、用于加热换热介质的加热器、用于驱动换热介质循环的循环风机和用于冷却换热介质的空气强制冷却器，所述导入管道导通连接在所述加热段螺旋换热管组的入口连接管道上，在所述导入管道上设置有所述加热器和所述循环风机，所述加热段螺旋换热管组的出口连接管道与所述预热段螺旋换热管组的入口连接管道导通连接，所述预热段螺旋换热管组的出口连接管道通过所述空气强制冷却器导通连接至所述冷却段螺旋换热管组的入口连接管道上。

3.如权利要求2所述的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔，其特征在于：所述换热介质输送系统还包括吹扫管道、吹扫气体外排管道和吹扫气体外排引风机，所述吹扫管道一端连接在所述导入管道上，另一端连接在所述塔体的下部，所述吹扫气体外排管道的一端连接在所述塔体上部，所述吹扫气体外排引风机设置在所述吹扫气体外排管道上，在所述吹扫管道和吹扫气体外排管道上各设置有一阀门。

4.如权利要求2或3所述的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔，其特征在于：所述冷却段螺旋换热管组的出口连接管道导通连接至所述导入管道上，通过所述加热器和所述循环风机循环导入所述加热段螺旋换热管组内。

5.一种采用权利要求2或3所述的环形间壁式活性焦净化移动床再生塔进行的活性焦再生方法，其特征在于：在打开储料仓前，先进行塔体内空气的吹扫，通过所述吹扫管道输入换热介质吹扫所述塔体内的空气，将空气由所述吹扫气体外排管道排出塔外；塔体内空气排尽后，换热介质充满所述塔体后，将所述吹扫管道和所述吹扫气体外排管道上的阀门关闭；启动循环风机引入换热介质进入所述导入管道中，所述换热介质通过所述加热器加热后进入所述加热段螺旋换热管组的入口连接管道中，然后分流到竖直换热管和螺旋换热管中，再汇流到所述加热段螺旋换热管组的出口连接管道，然后导入所述预热段螺旋换热管组内，再次进行分流和汇流，然后进入所述空气强制冷却器进行冷却降温后，进入所述冷却段螺旋换热管组，再次进行分流和汇流至所述导入管道上进行循环利用。

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