CN104722286B - 活性焦/炭连续活化再生系统 - Google Patents

活性焦/炭连续活化再生系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种活性焦/炭连续活化再生系统,主要为了提供一种避免发生阻塞和提高热交换面积的活性焦/炭连续活化再生系统。该系统包括活化再生塔,所述活化再生塔从上至下依次设有装料段、分配段、活化再生段、分离段、冷却段和卸料段;所述活化再生段和所述冷却段内均设有多个套装的活性焦/炭通道,每一活性焦/炭通道为两环形侧壁套设形成的套筒结构;相邻活性焦/炭通道的相邻侧壁之间形成热交换气体通道。由于活性焦/炭通道为套筒结构,使得活性焦/炭通道内部的空间较大,从而避免了阻塞。同时由于套筒结构的热交换面积较大,提高了换热效率,降低了活化焦/炭沿径向的温度梯度,同时也避免了活化焦/炭出现外热内冷或内热外冷的现象,提高了活化再生的效果。

Description

活性焦/炭连续活化再生系统

技术领域

[0001]本发明涉及一种活性焦/炭连续活化再生系统。

背景技术

[0002]近年来,随着化石燃料的燃烧、金属冶炼、化工和电力等工业过程排放到大气中大 量的S〇2、NOx、温室气体和其他有害物质,造成大气公害,大气治理已达到刻不容缓的地步, 如何快速、高效、低价的实现脱硫脱硝长期以来是国内外学者探索的难题。

[0003]自20世纪70年代起,钢铁厂的烧结烟气脱硫技术逐渐在日本、欧洲部分发达国家 进入工业化应用。由于各国政府的环境政策和法律法规的差异,烟气脱硫技术路线带有明 显的地域特征,在日本,早期以石灰/石灰石-石膏湿法为主,近年来则有以活性炭/焦法干 法为主,较为有效的解决了石灰/石灰石-石膏湿法长期以来面临的堵塞和结垢等技术缺 陷、脱硫副产物石膏市场处理难以消化以及废水排放等技术难题。采用活性炭/焦干法脱硫 脱硝技术,与此同时也带来如何保证活性炭/焦安全使用、可靠活化再生、提高活性炭/焦的 活化再生效果和降低消耗值等诸多问题。

[0004] 另外,活性焦/炭的活化再生系统中,活性焦/炭通道采用钢管结构,容易发生阻 塞;还有由于热交换面积较小,使得换热效率也不高,在活化过程中活性焦/炭还有可能出 现外热内冷的现象,使得活化再生的效果不好。

发明内容

[0005] 针对上述问题,本发明提供一种避免发生阻塞和提高热交换面积的活性焦/炭连 续活化再生系统。

[0006] 为达到上述目的,本发明活性焦/炭连续活化再生系统包括活化再生塔,所述活化 再生塔从上至下依次设有装料段、分配段、活化再生段、分离段、冷却段和卸料段;所述活化 再生段和所述冷却段内均设有多个套装的活性焦/炭通道,每一活性焦/炭通道为两环形侧 壁套设形成的套筒结构;相邻活性焦/炭通道的相邻侧壁之间形成热交换气体通道。

[0007] 由于活性焦/炭通道为套筒结构,使得活性焦/炭通道内部的空间较大,从而避免 了阻塞。同时由于套筒结构的热交换面积较大,提高了换热效率,同时也避免了活化焦/炭 出现外热内冷的现象,提高了活化再生的效果。

附图说明

[0008] 图1是本发明活性焦/炭连续活化再生系统的一个实施例方式的结构示意图;

[0009] 图2是本发明活性焦/炭连续活化再生系统的活化再生塔的结构示意图;

[0010] 图3是图2的A-A视图;

[0011] 图4是本发明活性焦/炭连续活化再生系统中活化再生塔的分配器的俯视图。

具体实施方式

[0012] 下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

[0013] 实施例1

[0014] 本实施例提供一种活性焦/炭连续活化再生系统,该系统包括活化再生塔,所述活 化再生塔从上至下依次设有装料段1、分配段2、活化再生段3、分离段4、冷却段5和卸料段6。 所述活化再生段和所述冷却段内均设有多个套装的活性焦/炭通道21,每一活性焦/炭通道 为两环形侧壁套设形成的套筒结构;相邻活性焦/炭通道的相邻侧壁之间形成热交换气体 通道20。

[0015] 装料段用于将待活化再生的活性焦/炭装入活化再生塔内,分配段用于将待活化 再生的活性焦/炭均匀分配到活化再生段内的活性焦/炭通道内。活化再生段用于对活化再 生通道内的活性焦/炭进行活化再生,具体为在热交换气体通道中通入热风,为活性焦/炭 加热,活性焦/炭受热,便将吸附产物释放,从而恢复其活性。由于活性焦/炭通道为套筒结 构,使得活性焦/炭通道内部的空间较大,从而避免了阻塞。同时由于套筒结构的热交换面 积较大,提高了换热效率,同时也避免了活化焦/炭出现外热内冷的现象,提高了活化再生 的效果。由于采用了非接触式加热,避免了发生活性焦/炭在高温时遇到空气着火的事故。 [00 16]活化再生完成之后的活性焦/炭经分离段进入冷却段,对活性焦/炭进行冷却。由 于活性再生段内的活性焦/炭进入了冷却段,装料段再次补充待活化再生的活性焦/炭,活 化再生段对重新补给的活性焦/炭进行活化再生,而冷却段内的活性焦/炭冷却完成之后, 经卸料段排出,从而实现了活性焦/炭的连续活化再生。

[0017] 实施例2

[0018] 本实施例在上述实施例1的基础上,进一步限定:

[00W]所述活化再生段和冷却段内活性焦/炭通道的上表面均设置有第一法兰18,所述 第一'法二与活化再生纟合的纟合体连接;所述弟一法兰上与活性焦/炭通道相对应的位置处开 设有若干通孔,且所述通孔的通径大于活性焦/炭的粒径。

[0020]由于通孔设置在第一法兰与活性焦/炭通道相对应的位置上,且通孔的通径大于 活性焦/炭的粒径,所以落到第一法兰上的活性焦/炭会掉落至下方的活性焦/炭通道内。 [0021]所述分配段和所述分离段内均设有依次套设的环状均料槽16,且分配段内的均料 槽设置在活化再生段内第一法兰的上表面,分离段内的均料槽设置在冷却段内第一法兰的 上表面。每一均料槽的横截面为倒V型,均料槽的两相交侧壁的下边沿与相邻两活性焦/炭 通道的相邻两侧壁的位置相对应。

[0022]由于均料槽为环状,即均料槽与活性焦/炭通道的形状一致;横截面为倒¥型,这样 进入分配段的活性焦/炭会沿着倒V型的两侧壁滑落至第一法兰的上表面;由于均料槽的两 相交侧壁的下边沿与相邻两活性焦/炭通道的相邻两侧壁的位置相对应,所以滑落至第一 法兰上表面的活性焦/炭正好落在了通孔所在的位置,进而活性焦/炭通过通孔,进入了活 性焦/炭通道。可见,均料槽的设置使活性焦/炭顺畅的进入活化再生段,而不是存积在分配 段。

[0023] 实施例3

[0024] 本实施例在上述实施例2的基础上,进一步限定:

[0025]所述分配段内设置有分配器15,且所述分配器位于所述均料槽的上方。分配器将 活性焦/炭均匀分配到各个均料槽I6内,进而将活性焦/炭均匀的分配到各个活性焦Z炭通 道内。

[0026] 实施例4

[0027] 本实施例在上述实施例1的基础上,进一步限定:

[0028]所述活化再生段内设置有第二法兰,所述第二法兰与活化再生塔的塔体连接,所 述活化再生段内的活性焦/炭通道穿出所述第二法兰,以保证活性焦/炭可以顺畅的落入下 一段。

[0029]所述冷却段内活性焦/炭通道的下端面设置有第三法兰,所述第三法兰与活化再 生塔的塔体连接,且所述第三法兰上与活性焦/炭通道相对应的位置处开设有若干通孔,且 所述通孔的通径大于活性焦/炭的粒径。冷却后的活性焦/炭经过第三法兰的通孔,进入到 卸料段内。

[0030] 实施例5

[0031] 本实施例在上述实施例4的基础上,进一步限定:

[0032] 所述活化再生塔的热风进管22a、热风出管2¾、冷风进管24a和冷风出管24b沿水 平方向排布,热风出管、热风进管分别穿设在活化再生段内活性焦/炭通道的上、下端,且热 风进管位于第二法兰的上方,冷风出管、冷风进管分别穿设在冷却段内活性焦/炭通道的 上、下端。所述热风进管、热风出管、冷风进管和冷风出管位于所述活性焦/炭通道内的部分 均至少开设有一对通风孔26,每对通风孔中心的连线沿水平方向设置。

[0033] 进入到热风进管的热风通过通风孔进入到热交换气体通道内,对活性焦/炭通道 内的活性焦/炭进行加热,热风从活化再生段内由下至上运动,然后通过热风出管的通风孔 进入热风出管内,最后热风被排出。

[0034] 进入到冷风进管的冷风通过通风孔进入到热交换气体通道内,对活性焦/炭通道 内的活性焦/炭进行冷却,冷风在冷却段内由上至下运动,然后通过冷风出管的通风孔进入 到冷风出管内,最后冷风被排出。

[0035] 所述热风进管、热风出管、冷风进管和冷风出管位于所述活性焦/炭通道内的部分 均至少开设有一对通风孔,每对通风孔中心的连线沿水平方向设置。这样的话,冷风或热风 沿径向和轴向流动,提高了温度的均匀性。

[0036] 实施例6

[0037] 本实施例在上述实施例5的基础上,进一步限定:

[0038]该系统还包括热循环系统,所述热循环系统包括热风发生器10和冷却风机8。其 中,热风发生器与煤气接点、助燃空气接点连接,且热风发生器和助燃空气接点之间连接有 助燃空气风机12;热风发生器10的热风出口与活化再生塔的热风进管连通,所述活化再生 塔的热风出管通过热风循环机9与热风发生器的助燃空气进口连通。

[0039] 煤气接点向热风发生器内通入煤气,助燃空气接点通过助燃空气风机向热风发生 器内通入助燃空气,煤气和助燃空气在热风发生器内反应,产生具有一定热量的热风,热风 从热风发生器的出口进入活化再生塔的热风进管内,热风进管内的热风进入活化再生段的 热交换气体通道内,使活性焦/炭达到一定的温度,例如4〇〇°C以上,进行活化再生。通过热 风出管排出活化再生塔的热风通过热风循环机进入到热风发生器内,实现了热风的回收。 [0040] 所述风却风机的冷风出口与活化再生塔的冷风进管连通,所述活化再生塔的冷风 出管与助燃空气风机的助燃空气进口连通。冷风风机将冷风输入到活化再生塔的冷却风管 内,冷风进入冷却段的热交换气体通道内,对活性焦/炭通道内的活性焦/炭进行冷却至150 -C以下。然后冷风经冷风出管排出所述活化再生塔,排出的冷风又被送入到助燃空气风机 内,实现了冷风的回收。由于被排出的冷风肯定比刚被排入的冷风温度要高,所以也实现了 余热的回收。

[0041] 实施例7

[0042] 本实施例在上述实施例6的基础上,进一步限定:

[0043] 在分离段内设置有第一温度检测器23a,用于对从活化再生段排出的活性焦/炭进 行温度检测。在卸料段内设置有第二温度检测器23b,用于对冷却段排出的活性焦/炭进行 温度检测。

[0044] 所述热循环系统还包括热负荷在线控制装置,第一温度检测装置、第二温度检测 器均与该热负荷在线控制装置电路连接。这样的话,第一温度检测器将检测到的第一温度 信号、第二温度检测器检测到的第二温度信号输入至该热负荷在线控制装置中。

[0045] 该热负荷在线控制装置根据第一温度检测器反馈的第一温度信号控制助燃空气 流量阀门和煤气流量阀门11的开口度大小,实现热风发生器提供的热风量与活性焦/炭活 化再生所需热负荷的匹配。

[0046] 具体为:设定从活化再生段排出的活性焦/炭的理想温度为Ts,第一温度信号即实 际温度检测值为Tc,温度采集周期为T,温度控制设定限幅值Tf。

[0047] (1)若(Tc-Ts)八彡0且(Tc-Ts)彡Tf,说明从活性再生段排出的活性焦/炭的实际 温度要比理想温度高,且高出的值大于限幅值,所以将助燃空气流量阀门开口度和煤气流 量阀门开度同比例调小;

[0048] ⑵若| (Tc-Ts) |〈Tf,则将助燃空气流量阀门开口度和煤气流量阀门开度保持不 变;

[0049] (3)若(Tc-Ts)八彡0且| (Tc-Ts) |多Tf,说明从活性再生段排出的活性焦/炭的实 际温度要比理想温度低,且低出的值大于限幅值,所以将助燃空气流量阀门开口度和煤气 流量阀门开度同比例调大。

[0050] 该热负荷在线控制装置根据第二温度检测器反馈的第二温度信号控制冷却风机 的频率大小,实现冷却风机提供的冷风量与活性焦/炭冷却所需冷风量的匹配。

[0051] 具体为:设定从冷却段排出活性焦/炭的理想温度为Ts',第二温度信号即实际温 度检测值为Tc',温度采集周期为I,温度控制设定限幅值T/。

[0052] (1)若(Tc' -Ts')/t彡0且(Tc' -Ts')彡T/,则冷却风机频率增大、增加冷风进量;

[0053] (2)若| (Tc' -Ts')|<Tf',则冷却风机频率不变,保持冷风进量;

[00M] (3)若(Tc' -Ts')/t彡〇且| (Tc' -Ts')|彡Tf',则冷却风机频率调小,减少冷风进 量。

[0055]应当可以理解,根据反馈的温度信号,调节加热用的热风温度、冷却用的冷风进 量,从而达到调节加热、冷却后活性焦/炭的温度,实现了热风发生器煤气和助燃空气流量 的在线自寻优控制、冷却风机自适应变频控制。另外,通过压力调节阀7实现管路压力的自 适应调节,在压力过高时热风自动放散。

[0056]在这一过程中是利用热负荷在线控制装置中控制单元的计算机程序控制完成的, 但本实施例的改进之处不在于对热负荷在线控制装置本身及控制单元的计算机程序的改 进,而是将能够根据温度识下助燃空气流量阀门和煤气流量阀门的开口度大小、冷却风机 的频率大小的装置应用于本发明中。

[0057]可见,该热负荷在线控制装置使温度控制更加合理、精确,实现了活性焦/炭梯度 加热或冷却,减少了活性焦/炭在加热或冷却过程中的热应力断料,保证了活性焦/炭的活 化再生效果,降低了消耗值,大大降低了运行成本。

[0058] 实施例8

[0059]本实施例在上述实施例1的基础上,进一步限定:

[0060]所述活化再生塔的分配段设有料位检测器17,用于对活化再生塔内的活性焦/炭 料位进行料位检测,根据料位检测器得到的料位信号对活化再生塔进行活性焦/炭进行补 给。

[0061] 实施例9

[0062]本实施例在上述实施例1的基础上,进一步限定:

[0063]所述活化再生塔的氮气入口 13位于所述分离段,所述活化再生塔的S〇2气体出口 25位于所述分配段且高于所述料位检测器。

[0064] 氮气从分离段进入活性再生段,然后从下至上向上运动,同时推动释放的s〇2气体 向上运动,到达S〇2气体出口。由于料位检测器低于所述S〇2气体出口,这样的话,避免了活性 焦/炭堵塞S〇2气体出口。在活化再生的过程中,S〇2被释放,实现了so2的回收利用。

[0065] 实施例10

[0066] 本实施例在上述实施例1的基础上,进一步限定:

[0067]活化再生塔塔体的上料管和卸料管内均设有双重旋转阀14a、14b,保证活化再生 塔内部与外界隔离。

[0068] 实施例11

[0069] 本实施例在上述实施例1的基础上,进一步限定:

[0070] 所述活化再生塔的外壁内侧设置有保温层19,保温层减小了活化再生塔与外界环 境发生热交换,降低了塔体内热量的外溢。

[0071] 应当可以理解,本发明中的各实施例以及实施例中的技术特征在不冲突的前提下 可以任意组合,组合后的技术方案仍在本发明的保护范围之内。

[0072] 以上,仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本 技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在 本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1. 一种活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:包括活化再生塔,所述活化再生塔 从上至下依次设有装料段、分配段、活化再生段、分离段、冷却段和卸料段;所述活化再生段 和所述冷却段内均设有多个套装的活性焦/炭通道,每一活性焦/炭通道为两环形侧壁套设 形成的套筒结构;相邻活性焦/炭通道的相邻侧壁之间形成热交换气体通道; 所述活化再生段和冷却段内活性焦/炭通道的上表面均设置有第一法兰,所述第一法 兰与活化再生塔的塔体连接;所述第一法兰上与活性焦/炭通道相对应的位置处开设有若 干通孔,且所述通孔的通径大于活性焦/炭的粒径; 所述分配段和所述分离段内均设有依次套设的环状均料槽,且分配段内的均料槽设置 在活化再生段内第一法兰的上表面,分离段内的均料槽设置在冷却段内第一法兰的上表 面; 每一均料槽的横截面为倒V型,均料槽的两相交侧壁的下边沿与相邻两活性焦/炭通道 的相邻两侧壁的位置相对应。
2. 根据权利要求1所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:所述分配段内设 置有分配器,且所述分配器位于所述均料槽的上方。
3. 根据权利要求1所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:所述活化再生段 内设置有第二法兰,所述第二法兰与活化再生塔的塔体连接,所述活化再生段内的活性焦/ 炭通道穿出所述第二法兰; 所述冷却段内活性焦/炭通道的下端面设置有第三法兰,所述第三法兰与活化再生塔 的塔体连接,且所述第三法兰上与活性焦/炭通道相对应的位置处开设有若干通孔,且所述 通孔的通径大于活性焦/炭的粒径。
4. 根据权利要求3所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:所述活化再生塔 的热风进管、热风出管、冷风进管和冷风出管沿水平方向排布,热风出管、热风进管分别穿 设在活化再生段内活性焦/炭通道的上、下端,且热风进管位于第二法兰的上方,冷风出管、 冷风进管分别穿设在冷却段内活性焦/炭通道的上、下端; 所述热风进管、热风出管、冷风进管和冷风出管位于所述活性焦/炭通道内的部分均至 少开设有一对通风孔,每对通风孔中心的连线沿水平方向设置。
5. 根据权利要求4所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:还包括热循环系 统,所述热循环系统包括热风发生器和冷却风机; 其中,热风发生器与煤气接点、助燃空气接点连接,且热风发生器和助燃空气接点之间 连接有助燃空气风机;热风发生器的热风出口与活化再生塔的热风进管连通,所述活化再 生塔的热风出管通过热风循环机与热风发生器的助燃空气进口连通; 所述冷却风机的冷风出口与活化再生塔的冷风进管连通,所述活化再生塔的冷风出管 与助燃空气风机的助燃空气进口连通。
6. 根据权利要求5所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:在分离段内设置 有第一温度检测器,在卸料段内设置有第二温度检测器;所述热循环系统还包括热负荷在 线控制装置,第一温度检测装置、第二温度检测器均与该热负荷在线控制装置电路连接; 该热负荷在线控制装置根据第一温度检测器反馈的第一温度信号控制助燃空气流量 阀门和煤气流量阀门的开口度大小,实现热风发生器提供的热风量与活性焦/炭活化再生 所需热负荷的匹配; 该热负荷在线控制装置根据第二温度检测器反馈的第二温度信号控制冷却风机的频 率大小,实现冷却风机提供的冷风量与活性焦/炭冷却所需冷风量的匹配。
7. 根据权利要求1所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:所述活化再生塔 的分配段设有料位检测器。
8. 根据权利要求7所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:所述活化再生塔 的氮气入口位于所述分离段,所述活化再生塔的S0 2气体出口位于所述分配段且高于所述 料位检测器。
9. 根据权利要求1所述的活性焦/炭连续活化再生系统,其特征在于:活化再生塔塔体 的上料管和卸料管内均设有双重旋转阀;和/或 所述活化再生塔的外壁内侧设置有保温层。
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