CN108786370A - 焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法及装置。装置包括解析塔、焚烧炉及流化床碳热还原塔；解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段；焚烧炉底部连接尾部受热设备，尾部受热设备由下到上依次设有一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器；冷却段的列管出口与二级空气加热器的气体进口连接，二级空气加热器的气体出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口、一级空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。

Description

焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法及装置
技术领域
本发明属于大气污染物治理及资源化领域，特别是涉及焚烧加热、活性焦解析以及炭热还原SO2制备硫磺三个过程协同的硫资源回收装置及工艺。
背景技术
鉴于目前的环保技术的发展趋势，在保证达标排放的前提下，资源化、可持续的燃煤烟气SO2脱除工艺正成为目前环保新技术的发展方向。当前应用最广泛SO2脱除技术是石灰石湿法脱硫技术，该技术消耗大量石灰石资源和水资源，副产物脱硫石膏利用率较低，脱硫废水难以处理，带来大量废水、废固排放，造成二次污染。而活性炭干法脱硫技术是一种可资源化的脱硫技术，吸附饱和的活性焦可通过加热再生，实现循环利用，同时SO2进入再生解析气中，并以硫酸或液态SO2的形式得到回收。但液态SO2应用范围较小，硫酸难以储存和运输。硫磺在所有含硫产品中分子量最低，单位价值高；储存运输成本较低；且硫磺可作为大多数含硫产品的生产原料，用途广泛。目前硫磺回收工艺普遍采用以油气化工中产生的H2S为原料的克劳斯法，但燃煤电站含硫废气以SO2为主，无H2S来源。但目前尚无成熟的、可广泛应用的SO2还原回收硫磺的技术。
发明内容
碳作为还原剂可将SO2高效还原为硫磺，而活性炭基材料由于具有丰富的孔隙结构和表面官能团，在与SO2反应过程中有明显优于普通碳基材料的催化还原性能，主要体现在更低的反应温度，更短的接触时间和更高的转化效率。本发明的目的是以活性炭干法脱硫解析塔中产生的含高浓度SO2(约20％)的再生解析气及脱硫用碳基材料为原料的硫磺回收装置，利用碳热还原方法，同时分级回收利用系统余热，在最低外界物质输入和能量输入的情况下，实现SO2向硫磺的高效转化，对于脱硫技术资源化的实现具有重大意义。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明一方面提供了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收装置，包括解析塔、焚烧炉及流化床碳热还原塔；所述解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段，每段内均设有用于气体流动的换热列管，解析塔的载硫碳基吸附剂进口设置在解析塔顶部，解析塔的再生碳基吸附剂出口设置在解析塔底部，所述载硫碳基吸附剂进口和再生碳基吸附剂出口均设置在解析塔壳程通道上；所述焚烧炉底部连接尾部受热设备，所述尾部受热设备由下到上依次设有一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器，一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器；流化床碳热还原塔的解析气进口设置在流化床碳热还原塔的底部，流化床碳热还原塔的出口设置在流化床碳热还原塔的顶部；
冷却段的列管出口与二级空气加热器的气体进口连接，二级空气加热器的气体出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口、一级空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。
本发明针对燃煤烟气活性炭脱硫中碳基吸附剂再生过程和碳热还原SO2回收硫磺反应过程的条件和特点，提供了上述装置，能够通过焚烧少量燃料，梯级利用解析和碳热还原过程余热，精密控制解析和碳热还原的反应温度，实现载硫活性碳基吸附剂高效再生和硫磺高品质回收。
本发明另一方面提供了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法，提供上述装置，载硫碳基吸附剂依次经过预热段、解析段分别进行预热、解析获得解析气和再生碳基吸附剂，再生碳基吸附剂经过冷却段冷却后进行收集，解析气进入混合反应气加热器进行加热后进入流化床碳热还原塔与碳基还原剂进行还原反应获得硫磺，一部分空气通过一级空气加热器加热后进入焚烧炉，另一部分空气依次通过冷却段、二价空气加热器、解析段、预热段换热后进入焚烧炉，焚烧炉中产生的烟气依次经过混合反应气加热器、二价空气加热器、一级空气加热器换热。
本发明第三方面提供了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收装置，包括解析塔、焚烧炉、流化床碳热还原塔和空气加热器；所述解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段，每段内均设有用于气体流动的换热列管，解析塔的载硫碳基吸附剂进口设置在解析塔顶部，解析塔的再生碳基吸附剂出口设置在解析塔底部，所述载硫碳基吸附剂进口和再生碳基吸附剂出口均设置在解析塔壳程通道上；所述焚烧炉底部连接尾部受热设备，所述尾部受热设备包含混合反应气加热器，空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器；流化床碳热还原塔的解析气进口设置在流化床碳热还原塔的底部，流化床碳热还原塔的出口设置在流化床碳热还原塔的顶部；
冷却段的列管出口空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；混合反应气加热器的烟气出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口与空气加热器的烟气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。
该装置直接采用烟气对解析段和预热段提供热量，减少了空气加热器的数量。
本发明的第四方面，提供了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法，提供上述装置，载硫碳基吸附剂依次经过预热段、解析段分别进行预热、解析获得解析气和再生碳基吸附剂，再生碳基吸附剂经过冷却段冷却后进行收集，解析气进入混合反应气加热器进行加热后进入流化床碳热还原塔与碳基还原剂进行还原反应获得硫磺，空气分别通过空气加热器和冷却段加热后进入焚烧炉，焚烧炉中产生的烟气依次经过混合反应气加热器、解析段、预热段、空气加热器换热。
本发明的有益效果为：
本发明采用活性炭干法脱硫工艺中活性炭基吸附剂和再生过程中析出的含高浓度SO2的解析气为原料，通过精确控制再生条件和碳热还原反应条件，实现碳基吸附剂高效再生和硫磺资源化回收。结合焚烧加热过程，实现系统余热回收和梯级利用，同时处理工艺过程产生的废弃物。可实现燃煤烟气中硫资源化回收，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为实施例1的结构示意图，
其中，1.解析塔，2.预热段，3.解析段，4.冷却段，5.燃烧器，6.焚烧炉，7.省煤器，8.混合反应气加热器，9.二级空气加热器，10.一级空气加热器，11.流化床碳热还原塔，12.下料斗，13.高温分离器，14.再热器，15.气体冷却器，16.硫磺回收装置，17.硫磺储罐，18.水蒸气冷凝器，19.酸性气脱除塔，20.除尘器，21.烟囱；
图2为实施例2的结构示意图；
其中，1.解析塔，2.预热段，3.解析段，4.冷却段，5.燃烧器，6.焚烧炉，7.省煤器，8.混合反应气加热器，9.空气加热器，10.流化床碳热还原塔，11.下料斗，12.高温分离器，13.再热器，14.气体冷却器，15硫磺回收装置，16.硫磺储罐，17.水蒸气冷凝器，18.酸性气脱除塔，19.除尘器，20.烟囱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器，是采用焚烧炉中产生的烟气对非烟气的气体进行加热，因而本申请所述的一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器的气体进口或气体出口均指非烟气的气体进口或非烟气的气体出口。
正如背景技术所介绍的，现有技术中在工业中极少关于SO2向硫磺的高效转化的记载，为了解决如上的技术问题，本申请提出了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法及装置。
本申请的一种典型实施方式，提供了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收装置，包括解析塔、焚烧炉及流化床碳热还原塔；所述解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段，每段内均设有用于气体流动的换热列管，解析塔的载硫碳基吸附剂进口设置在解析塔顶部，解析塔的再生碳基吸附剂出口设置在解析塔底部，所述载硫碳基吸附剂进口和再生碳基吸附剂出口均设置在解析塔壳程通道上；所述焚烧炉底部连接尾部受热设备，所述尾部受热设备由下到上依次设有一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器，一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器；流化床碳热还原塔的解析气进口设置在流化床碳热还原塔的底部，流化床碳热还原塔的出口设置在流化床碳热还原塔的顶部；
冷却段的列管出口与二级空气加热器的气体进口连接，二级空气加热器的气体出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口、一级空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。
本申请针对燃煤烟气活性炭脱硫中碳基吸附剂再生过程和碳热还原SO2回收硫磺反应过程的条件和特点，提供了上述装置，能够通过焚烧少量燃料，梯级利用解析和碳热还原过程余热，精密控制解析和碳热还原的反应温度，实现载硫活性碳基吸附剂高效再生和硫磺高品质回收。
解析塔内预热段、解析段和冷却段中，每段内换热列管进口均设置在每段的底部，每段内换热列管出口均设置在每段的顶部。
尾部受热设备内，每个加热器的气体进口设置在每个加热器的底部，每个加热器的气体出口设置在每个加热器的顶部。
优选的，尾部受热设备内，混合反应气加热器之上还设有省煤器。
优选的，流化床碳热还原塔的出口依次连接高温分离器。
进一步优选的，高温分离器的碳基还原剂出口连接流化床碳热还原塔的碳基还原剂进口。
进一步优选的，高温分离器的碳基还原剂出口连接焚烧炉的燃烧器的燃料进口。
进一步优选的，高温分离器的气体出口依次设有再热器、硫磺回收装置，所述再热器为气气换热器。再热器的气体出口连接硫磺回收装置的进料口，硫磺回收装置的气体出口连接再热器乏气进口。再热器乏气出口连接混合反应气加热器的气体进口。再热器乏气出口连接流化床碳热还原塔的调节气进口。再热器乏气出口连接焚烧炉的燃烧器的燃料进口，为高温分离器分离出的碳基还原剂输送至焚烧炉的燃烧器提供动力。
更进一步优选的，再热器、硫磺回收装置之间设有气体冷却器，再热器的气体出口连接气体冷却器的物料气体进口，气体冷却器的物料气体出口连接硫磺回收装置的进料口。
更进一步优选的，硫磺回收装置的气体出口与再热器乏气进口的连接管线上设有水蒸气冷凝器。
更进一步优选的，解析塔顶部设有解析水蒸气出口，解析水蒸气出口与硫磺回收装置的气体出口均与水蒸气冷凝器的进气口连接。实现水蒸气的冷却。
优选的，一级空气加热器的烟气出口依次连接酸性气脱除塔、除尘器、烟囱。
优选的，包括下料斗，下料斗出口与流化床碳热还原塔的还原剂进口连接。
本申请中解析塔为错流移动床，移动床层内部换热管束采用横向列管式布置。解析塔由上至下分为的预热段、解析段和冷却段三段中，每段之间设置排气口，解析段根据解析气量大小设置2～10个排气口；其中预热段上方为水蒸气排气口，由解析水蒸气管道引出，其余均为解析气排气口，由解析气管道引出。焚烧炉及其尾部受热设备由燃烧器、焚烧炉炉体、省煤器、混合反应气加热器、二级空气加热器和一级空气加热器，由上至下依次布置。省煤器为气液换热器，混合反应气加热器、二级空气加热器和一级空气加热器为气气换热器。流化床碳热还原塔体下部设置文丘里管，塔体由下而上沿程设置3-7个喷气口。高温分离器与流化床碳热还原塔之间为返料管。返料管上游布置排渣管，下游布置下料斗和给料管，给料管和排渣管均设锁气给料机。再热器、反应气冷却器、硫磺回收装置(硫磺冷却器)和硫磺储罐由上至下依次布置。再热器为气气换热器，反应气冷却器和硫磺冷凝器为气液换热器。硫磺冷凝器气体出口处设置水蒸气冷凝器。酸性气脱除塔、除尘器和烟囱从烟气上游至下游依次布置。酸性气脱除塔为循环流化床半干法脱硫塔，除尘器为袋式除尘器。
空气通过引风机后分为两路管道：第一路空气管道经由解析塔冷却段、二级空气加热器、解析塔解析段、解析塔预热段引至燃烧器，提供燃烧炉助燃空气；第二路空气管道经由一级空气加热器，在解析塔预热段与燃烧器之间并入第一路空气管道。烟气管道由焚烧炉引出，烟气经由尾部受热设备、酸性气脱除塔、除尘器，通过引风机引至烟囱排入大气。反应气管道由流化床碳热还原塔引出，反应气依次经由高温分离器、再热器冷却侧、硫磺冷凝器、水蒸气冷凝器，通过引风机引至再热器加热侧。再热器加热侧出口管道分为三路：输送气管道与排渣管连接，携带排出的失去反应活性的碳基还原剂，经由文丘里管，引至燃烧器；调节气管道引至碳热还原塔喷气口；循环气管道在解析塔解析段与混合反应气加热器之间与解析气管道合并，循环气经由文丘里管和混合反应气加热器，引至流化床碳热还原塔底部。预热段引出的解析水蒸气管道引至水蒸气冷凝器；水蒸气冷凝器内冷凝水通过高压水泵喷入酸性气脱除塔。气管道和水管道均设置流量调节阀。
本申请提供了利用上述装置进行焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法，载硫碳基吸附剂依次经过预热段、解析段分别进行预热、解析获得解析气和再生碳基吸附剂，再生碳基吸附剂经过冷却段冷却后进行收集，解析气进入混合反应气加热器进行加热后进入流化床碳热还原塔与碳基还原剂进行还原反应获得硫磺，一部分空气通过一级空气加热器加热后进入焚烧炉，另一部分空气依次通过冷却段、二级空气加热器、解析段、预热段换热后进入焚烧炉，焚烧炉中产生的烟气依次经过混合反应气加热器、二级空气加热器、一级空气加热器换热。
优选的，载硫碳基吸附剂在预热段被加热至105～150℃。排出脱硫过程中吸附水分。
优选的，载硫碳基吸附剂在解析段被加热至300～500℃。实现碳基吸附剂再生。
优选的，再生碳基吸附剂在冷却段降温至50～90℃。
优选的，空气在冷却段被加热至300～400℃。
优选的，二级空气加热器中将解析塔冷却段冷却空气加热至600～800℃。一级空气加热器加热常温空气作为焚烧炉助燃使用。
优选的，混合反应气加热器中烟气将反应气温度提升至700～900℃。
优选的，流化床碳热还原塔内的反应条件为：反应温度600～1000℃，C/SO2摩尔比10-100，塔内气速4-8米，塔内气固接触时间2～12s。更进一步优选的，调节气温度为300～600℃。
优选的，硫磺回收装置内的冷却至温度为105～150℃。使硫磺由气体变为液态。
优选的，硫磺回收装置产生的乏气经水蒸气冷凝器冷却至100℃以下。去除乏气中的水分。
优选的，再热器将硫磺回收装置产生的乏气加热至300～600℃。
所述碳基吸附剂和碳基还原剂均为活性炭基多孔材料，粒径60μm-3mm。
所述解析气为N2、SO2、CO2和H2O等的混合物，气体温度约为300℃～500℃。
所述乏气为N2、SO2、COS、H2S、CS2、CO、H2、CO2和H2O等的混合物，所述循环气、调节气与输送气均为乏气的一条支路，气体成分与乏气相同，硫磺回收装置出口乏气温度约120～180℃，水蒸气冷凝器出口乏气温度约50～90℃，再热器出口乏气温度约300～600℃。
所述混合反应气为解析气和循环气的混合气，循环反应器加热器出口气体温度约为700～900℃。
在该工艺中，步骤为：
(1)粉状或颗粒状载硫碳基吸附剂粒径60μm～3mm，首先在解析塔预热段加热至105～150℃，排出脱硫过程中吸附水分；而后进入解析塔解析段加热至300～500℃，实现碳基吸附剂再生，SO2随解析气离开解析塔；再生后的碳基吸附剂进入解析塔冷却段降温至50～90℃后，返回脱硫塔继续吸附SO2。解析塔冷却段采用常温空气为冷却介质，空气在冷却段被加热至300～400℃后，与焚烧炉烟气间接换热升温。高温空气与解析段碳基材料换热降温至300～400℃后，继续加热预热段碳基材料，经预热段排出的空气与焚烧炉空气冷却器排出空气混合后，为焚烧炉提供助燃气体，该过程实现了能量的梯级利用。
(2)燃料气在焚烧炉中燃烧，出口烟气温度900～1500℃，依次经过省煤器、混合反应气加热器、二级空气加热器和一级空气加热器进行换热，最后经过酸性气体脱除塔和布袋除尘器净化后由烟囱排放。其中在混合反应气加热器将解析气与循环气混合后的混合反应气温度提升至700～900℃，二级空气加热器中将解析塔冷却段冷却空气加热至600～800℃，一级空气加热器加热常温空气作为焚烧炉助燃使用。
(3)流化床碳热还原塔是SO2被C还原为硫磺的反应场所，反应温度600-1000℃，C/SO2摩尔比10～100，塔内气速4～8米，塔内气固接触时间2～12s。温度300～600℃的调节气分段进入流化床碳热还原塔，调节塔内温度和气速。
(4)反应气离开还原塔后首先进入高温分离器，分离的碳基还原剂大部分返回流化床碳热还原塔内继续参与反应，部分失去反应活性的碳基还原剂排出而不再返回流化床碳热还原塔。与碳基还原剂分离的气体经过再热器、反应气冷却器降温后，在硫磺回收装置内冷却至105～150℃，硫磺由气态变为液态，流入硫磺储罐储存。离开硫磺回收装置的乏气进一步冷却至100℃以下，冷凝乏气中水分。冷凝水与解析塔预热段析出蒸汽冷凝的水分，连同溶解在水中的酸性气体，喷入酸性气体脱除塔。除去水分的乏气进入再热器加热升温至300～600℃后，分循环气、调节气和输送气三路，其中输送气携带碳热还原可燃副产物及流化床碳热还原塔排出的碳基还原剂，进入焚烧炉燃烧，消除难处理的副产物，并释放能量，降低外界能量输入；循环气和调节气分别按步骤(2)(3)所述进入流化床碳热还原塔。
本申请的另一种实施方式，提供了焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收装置，包括解析塔、焚烧炉、流化床碳热还原塔和空气加热器；所述解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段，每段内均设有用于气体流动的换热列管，解析塔的载硫碳基吸附剂进口设置在解析塔顶部，解析塔的再生碳基吸附剂出口设置在解析塔底部，所述载硫碳基吸附剂进口和再生碳基吸附剂出口均设置在解析塔壳程通道上；所述焚烧炉底部连接尾部受热设备，所述尾部受热设备包含混合反应气加热器，空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器；流化床碳热还原塔的解析气进口设置在流化床碳热还原塔的底部，流化床碳热还原塔的出口设置在流化床碳热还原塔的顶部；
冷却段的列管出口空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；混合反应气加热器的烟气出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口与空气加热器的烟气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。
该装置直接采用烟气对解析段和预热段提供热量，减少了空气加热器的数量。
解析塔内预热段、解析段和冷却段中，每段内换热列管进口均设置在每段的底部，每段内换热列管出口均设置在每段的顶部。
尾部受热设备内，每个加热器的气体进口设置在每个加热器的底部，每个加热器的气体出口设置在每个加热器的顶部。
优选的，尾部受热设备内，混合反应气加热器之上还设有省煤器。
优选的，流化床碳热还原塔的出口依次连接高温分离器。
进一步优选的，高温分离器的碳基还原剂出口连接流化床碳热还原塔的碳基还原剂进口。
进一步优选的，高温分离器的碳基还原剂出口连接焚烧炉的燃烧器的燃料进口。
进一步优选的，高温分离器的气体出口依次设有再热器、硫磺回收装置，所述再热器为气气换热器。再热器的气体出口连接硫磺回收装置的进料口，硫磺回收装置的气体出口连接再热器乏气进口。再热器乏气出口连接混合反应气加热器的气体进口。再热器乏气出口连接流化床碳热还原塔的调节气进口。再热器乏气出口连接焚烧炉的燃烧器的燃料进口，为高温分离器分离出的碳基还原剂输送至焚烧炉的燃烧器提供动力。
更进一步优选的，再热器、硫磺回收装置之间设有气体冷却器，再热器的气体出口连接气体冷却器的物料气体进口，气体冷却器的物料气体出口连接硫磺回收装置的进料口。
更进一步优选的，硫磺回收装置的气体出口与再热器乏气进口的连接管线上设有水蒸气冷凝器。
更进一步优选的，解析塔顶部设有解析水蒸气出口，解析水蒸气出口与硫磺回收装置的气体出口均与水蒸气冷凝器的进气口连接。实现水蒸气的冷却。
优选的，空气加热器的烟气出口依次连接酸性气脱除塔、除尘器、烟囱。
优选的，包括下料斗，下料斗出口与流化床碳热还原塔的还原剂进口连接。
本申请提供了利用上述装置进行焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法，载硫碳基吸附剂依次经过预热段、解析段分别进行预热、解析获得解析气和再生碳基吸附剂，再生碳基吸附剂经过冷却段冷却后进行收集，解析气进入混合反应气加热器进行加热后进入流化床碳热还原塔与碳基还原剂进行还原反应获得硫磺，空气分别通过空气加热器和冷却段加热后进入焚烧炉，焚烧炉中产生的烟气依次经过混合反应气加热器、解析段、预热段、空气加热器换热。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例1
如图1所示，解析塔1包括竖直设立的塔体，塔内分预热段2、解析段3和冷却段4，每段各自水平布置换热管道。载硫碳基吸附剂由解析塔1上部进入塔内，依次经过预热段2、解析段3和冷却段4与各自内部换热管道之间的空间。焚烧炉6包括竖直设立的炉体，炉顶设有燃烧器5，焚烧烟气依次经过尾部受热面外壳与换热管道之间的空间、酸性气脱除塔19、除尘器20和烟囱21，由引风机提供输送动力，尾部受热面由上至下包括省煤器7、混合反应气加热器8、二级空气加热器9和一级空气加热器10。换热空气由引风机提供输送动力，一路经过一级空气加热器10的换热管道管内空间；另一路依次流动经过解析塔冷却段4、二级空气加热器9、解析塔解析段3和解析塔预热段2四组换热器换热管道管内空间，两路气体管道合并，气体流经燃烧器5进入焚烧炉6。流化床碳热还原塔11内的气体流动经过高温分离器13，再热器14、气体冷却器15和硫磺回收装置16三组换热器换热管道内部空间，水蒸气冷却器和再热器外壳与换热管道之间的空间，由引风机提供输送动力。之后分为三路气体管道：输送气经过燃烧器5进入焚烧炉6；调节气进入流化床碳热还原塔11；循环气汇入解析塔解析段3产生的解析气，经过混合反应气加热器8外壳与换热管道空间进入流化床碳热还原塔11。新加碳基还原剂由下料斗12经过锁气给料机进入流化床碳热还原塔11，循环碳基还原剂由高温分离器13进入流化床碳热还原塔11，排出碳基还原剂由高温分离器13经过锁气给料机进入输送气管道，经过燃烧器5进入焚烧炉6。
解析塔1的顶部设有排气口，预热段2与解析段3之间、解析段3内部、解析段3与冷却段4之间设有碳基吸附剂分布板和排气口。
流化床碳热还原塔11底部设有文丘里管，外壁由上而下设有调节气进气口。
高温分离器13为旋风分离器、轴流分离器、陶瓷滤筒过滤器、泡沫金属过滤器或以上过滤装置的组合形式。
包括硫磺储罐17，硫磺回收装置16内冷凝液态硫磺流入硫磺储罐17储存。
包括水蒸气冷凝器18，解析塔预热段2内的解析水蒸气进入水蒸气冷凝器18，水蒸气冷凝器18内冷凝水经过水泵喷入酸性气脱除塔19。
解析气管道与循环气管道汇合处下游和输送气管道与排出碳基还原剂连接处下游均设有文丘里管。
其采用的工艺为：所采用的碳基吸附剂和碳基还原剂均为某商业煤质活性焦，活性焦粒径为60～150μm，比表面积300～400m2/g。
一、解析塔产生的解析温度380～450℃，SO2再生率大于90％。产生380～450℃再生解析气，其SO2浓度为15～20％，与温度300～600℃的循环气，按照标况体积比2:1混合，经过混合反应气加热器加热至温度700～900℃。
二、混合反应气进入流化床碳热还原塔，调节气温度300～600℃，与混合反应气按标况体积比1:3在塔内混合，反应时间为3～5s，反应温度700～900℃，C/SO2摩尔比30～40，SO2转化率和硫磺产率分别为90～98％和85～95％。
三、乏气经过高温分离器分离粉焦，再经再热器降温后，由硫磺冷凝器冷凝回收硫磺。回收硫磺纯度达到99.7％以上，符合工业硫磺一等品标准。
四、焚烧炉烟气经过循环流化床半干法酸性气脱除塔和布袋除尘器净化，布袋除尘器出口SO2浓度低于30mg/Nm3，粉尘低于5mg/Nm3。
实施例2
如图2所示：解析塔1包括竖直设立的塔体，塔内分预热段2、解析段3和冷却段4，每段各自水平布置换热管道。载硫碳基吸附剂由解析塔1上部进入塔内，依次经过预热段2、解析段3和冷却段4与各自内部换热管道之间的空间。焚烧炉6包括竖直设立的炉体，炉顶设有燃烧器5，焚烧烟气依次经过尾部受热面外壳与换热管道之间的空间、解析段3换热列管内部空间、预热段2换热列管内部空间、空气加热器9外壳与换热管道之间的空间、酸性气脱除塔18、除尘器19和烟囱20，由引风机提供输送动力，尾部受热面由上至下包括省煤器7和混合反应气加热器8。换热空气由引风机提供输送动力，一路经过空气加热器9的换热管道管内空间；另一路经过解析塔冷却段4换热列管管内空间，两路气体管道合并，气体流经燃烧器5进入焚烧炉6。流化床碳热还原塔10内的气体流动经过高温分离器12，再热器13、气体冷却器14和硫磺回收装置15三组换热器换热管道内部空间，水蒸气冷却器和再热器外壳与换热管道之间的空间，由引风机提供输送动力。之后分为三路气体管道：输送气经过燃烧器5进入焚烧炉6；调节气进入流化床碳热还原塔10；循环气汇入解析塔解析段3产生的解析气，经过混合反应气加热器8外壳与换热管道空间进入流化床碳热还原塔10。新加碳基还原剂由下料斗11经过锁气给料机进入流化床碳热还原塔10，循环碳基还原剂由高温分离器12进入流化床碳热还原塔10，排出碳基还原剂由高温分离器12经过锁气给料机进入输送气管道，经过燃烧器5进入焚烧炉6。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收装置，其特征是，包括解析塔、焚烧炉及流化床碳热还原塔；所述解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段，每段内均设有用于气体流动的换热列管，解析塔的载硫碳基吸附剂进口设置在解析塔顶部，解析塔的再生碳基吸附剂出口设置在解析塔底部，所述载硫碳基吸附剂进口和再生碳基吸附剂出口均设置在解析塔壳程通道上；所述焚烧炉底部连接尾部受热设备，所述尾部受热设备由下到上依次设有一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器，一级空气加热器、二级空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器；流化床碳热还原塔的解析气进口设置在流化床碳热还原塔的底部，流化床碳热还原塔的出口设置在流化床碳热还原塔的顶部；
冷却段的列管出口与二级空气加热器的气体进口连接，二级空气加热器的气体出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口、一级空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。
2.如权利要求1所述的硫资源回收装置，其特征是，尾部受热设备内，混合反应气加热器之上设有省煤器。
3.如权利要求1所述的硫资源回收装置，其特征是，流化床碳热还原塔的出口依次连接高温分离器；
优选的，高温分离器的碳基还原剂出口连接流化床碳热还原塔的碳基还原剂进口；
优选的，高温分离器的碳基还原剂出口连接焚烧炉的燃烧器的燃料进口；
优选的，高温分离器的气体出口依次设有再热器、硫磺回收装置，所述再热器为气气换热器，再热器的气体出口连接硫磺回收装置的进料口，硫磺回收装置的气体出口连接再热器乏气进口；
进一步优选的，再热器、硫磺回收装置之间设有气体冷却器，再热器的气体出口连接气体冷却器的物料气体进口，气体冷却器的物料气体出口连接硫磺回收装置的进料口；
进一步优选的，硫磺回收装置的气体出口与再热器乏气进口的连接管线上设有水蒸气冷凝器；
进一步优选的，解析塔顶部设有解析水蒸气出口，解析水蒸气出口与硫磺回收装置的气体出口均与水蒸气冷凝器的进气口连接。
4.如权利要求1所述的硫资源回收装置，其特征是，一级空气加热器的烟气出口依次连接酸性气脱除塔、除尘器、烟囱。
5.利用权利要求要求1～4任一所述装置进行焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法，其特征是，载硫碳基吸附剂依次经过预热段、解析段分别进行预热、解析获得解析气和再生碳基吸附剂，再生碳基吸附剂经过冷却段冷却后进行收集，解析气进入混合反应气加热器进行加热后进入流化床碳热还原塔与碳基还原剂进行还原反应获得硫磺，一部分空气通过一级空气加热器加热后进入焚烧炉，另一部分空气依次通过冷却段、二价空气加热器、解析段、预热段换热后进入焚烧炉，焚烧炉中产生的烟气依次经过混合反应气加热器、二价空气加热器、一级空气加热器换热。
6.如权利要求5所述的硫资源回收方法，其特征是，载硫碳基吸附剂在预热段被加热至105～150℃；
或，载硫碳基吸附剂在解析段被加热至300～500℃；
或，再生碳基吸附剂在冷却段降温至50～90℃；
或，空气在冷却段被加热至300～400℃；
或，二级空气加热器中将解析塔冷却段冷却空气加热至600～800℃；
或，混合反应气加热器中烟气将反应气温度提升至700～900℃。
7.如权利要求5所述的硫资源回收方法，其特征是，流化床碳热还原塔内的反应条件为：反应温度600～1000℃，C/SO2摩尔比10-100，塔内气速4-8米，塔内气固接触时间2～12s。
8.如权利要求5所述的硫资源回收方法，其特征是，硫磺回收装置内的冷却至温度为105～150℃；
或，硫磺回收装置产生的乏气经水蒸气冷凝器冷却至100℃以下；
或，再热器将硫磺回收装置产生的乏气加热至300～600℃。
9.焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收装置，其特征是，包括解析塔、焚烧炉、流化床碳热还原塔和空气加热器；所述解析塔由上之下分为预热段、解析段和冷却段，每段内均设有用于气体流动的换热列管，解析塔的载硫碳基吸附剂进口设置在解析塔顶部，解析塔的再生碳基吸附剂出口设置在解析塔底部，所述载硫碳基吸附剂进口和再生碳基吸附剂出口均设置在解析塔壳程通道上；所述焚烧炉底部连接尾部受热设备，所述尾部受热设备包含混合反应气加热器，空气加热器、混合反应气加热器均为气气换热器；流化床碳热还原塔的解析气进口设置在流化床碳热还原塔的底部，流化床碳热还原塔的出口设置在流化床碳热还原塔的顶部；
冷却段的列管出口空气加热器的气体出口均与焚烧炉的燃烧器的空气进口连接；混合反应气加热器的烟气出口与解析段的列管进口连接，解析段的列管出口与预热段的列管进口连接，预热段的列管出口与空气加热器的烟气进口连接；解析塔的解析气出口与混合反应气加热器的气体进口连接，混合反应气加热器的气体出口与流化床碳热还原塔的解析气进口连接。
10.利用权利要求9所述装置进行焚烧、解析、炭热还原协调的硫资源回收方法，其特征是，载硫碳基吸附剂依次经过预热段、解析段分别进行预热、解析获得解析气和再生碳基吸附剂，再生碳基吸附剂经过冷却段冷却后进行收集，解析气进入混合反应气加热器进行加热后进入流化床碳热还原塔与碳基还原剂进行还原反应获得硫磺，空气分别通过空气加热器和冷却段加热后进入焚烧炉，焚烧炉中产生的烟气依次经过混合反应气加热器、解析段、预热段、空气加热器换热。
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